Visão geral
Esta calculadora é para o dimensionamento de pilares de concreto armado não protendido conforme EN 1992-1-1:2004, Eurocódigo 2: Projeto de estruturas de concreto. Os seguintes cálculos são realizados:
- A esbeltez da coluna é determinada em cada direção dependendo das entradas do usuário.
- Os momentos fletores de projeto são calculados com base na esbeltez.
- As capacidades de momento são derivadas de diagramas de interação, que são desenhados com base nas propriedades da seção da coluna.
- As capacidades de cisalhamento da seção são determinadas usando o modelo de treliça inclinada.
- As verificações de detalhamento são realizadas na seção.
Premissas
Em geral
Base de projeto
- Esta ferramenta foi criada em alinhamento com os princípios de design estabelecidos em EN 1992-1-1:2004.
- As equações de projeto para pilares circulares são complementadas pelo artigo de pesquisa “Projeto de cisalhamento de seções circulares de concreto usando o Eurocódigo 2 modelo de treliça” por Orr et al.
‘Melhores Práticas’
Os usuários têm a opção de alternar se os valores de “melhores práticas” devem ser aplicados ao longo do cálculo ou não. Esses valores compreendem os seguintes:
- Flexão de curvatura única – um termo adicional, M02 + inclui cálculos detalhados passo a passo, é adicionado ao cálculo do momento para barras esbeltas se o pilar estiver flexionado em curvatura única:
- Limite de magreza, λlimão – valor máximo absoluto de 50 ou:
- Utilização de flexão biaxial de colunas circulares é tomada como a raiz quadrada da equação 5.39:
- Largura da alma de cisalhamento bC de colunas circulares é calculado usando o retângulo equivalente conforme discutido na seção ‘Cálculo de bC''.
- Utilização de cisalhamento biaxial é calculado como a resultante das utilizações de cisalhamento monoaxial nos eixos 'Y' e 'Z'. EN1992-1-1:2004 não fornece orientação específica sobre como considerar uma seção de concreto para cisalhamento biaxial, então esse valor é fornecido como uma salvaguarda conservadora:
- Espaçamento máximo das barras longitudinais definido para 175mm, que assume que a face da coluna pode estar em tensão. Se a melhor prática não for selecionada, o valor padrão será 400 mm, que assume que a seção está em compressão.
- Número mínimo de barras longitudinais em um pilar circular = 6.
- Espaçamento mínimo entre barras:
| Diâmetro da barra (milímetros) | Espaçamento Mínimo (milímetros) |
|---|---|
| 12 | 40 |
| 16 | 45 |
| 20 | 50 |
| 25 | 55 |
| 32 | 70 |
| > 32 | 90 |
Análise da Seção
Diagramas de interação
A capacidade de flexão do pilar de concreto é derivada de diagramas de interação desenhados para cada eixo. A linha de interação é traçada calculando os valores de ‘M’ e ‘N’ em diferentes profundidades do eixo neutro. Isto é feito determinando as deformações no concreto e nas barras de armadura para uma determinada profundidade da linha neutra.. Essas deformações podem ser convertidas em forças, que pode então ser usado para calcular a carga axial máxima e o momento fletor que a coluna pode resistir para aquela profundidade do eixo neutro.
- Os momentos são obtidos em torno do centróide plástico da seção.
- A resistência do bloco de concreto η.fcd é reduzido por 10% para seções circulares conforme 3.1.7(3).
- Supõe-se que a força resultante do concreto atue no centróide do bloco de tensão retangular.
- Para seções retangulares, isso é considerado metade da altura do bloco.
- Para seções circulares, isso é calculado encontrando o centróide do segmento em compressão, onde a altura do segmento é igual a λ.X.
Design de coluna
Momentos de design
Os momentos utilizados para dimensionar um pilar de concreto dependem da esbeltez do pilar no eixo considerado. Se a coluna não for delgada (ou 'atarracado'), então a coluna só precisa ser verificada para momentos de primeira ordem. O pilar deve ser dimensionado para momentos de segunda ordem para cada eixo em torno do qual é esbelto.
Os usuários têm a opção de fornecer diretamente momentos de segunda ordem para serem usados no cálculo. Esta opção só está disponível se a coluna for delgada.
O fluxo de trabalho para calcular momentos de segunda ordem com base na entrada de primeira ordem é o seguinte:
Calcular a magreza
Calcular Momento
Capacidade de flexão
A capacidade do momento fletor é calculada em cada eixo traçando as coordenadas das forças de projeto (carga axial e momento fletor) nos diagramas de interação. Uma linha é desenhada paralelamente ao eixo x, que cruza esta coordenada (N = carga axial de projeto). A capacidade de momento é medida no ponto onde esta linha cruza a linha de interação.
Verificação de flexão biaxial
Capacidade de cisalhamento
A força cortante aplicada é inicialmente verificada apenas em relação à capacidade de cisalhamento do concreto. Se a resistência exceder o cisalhamento aplicado, então a capacidade da seção é considerada como a do concreto, VRd = VRd,c.
Se o cisalhamento aplicado for maior que a capacidade do concreto, então a resistência da seção é considerada o mínimo entre a capacidade da armadura de cisalhamento e a resistência ao esmagamento da biela de concreto inclinada, VRd = mínimo[ VRd,max; VRd,s ].
Os valores para VRd,c, VRd,max e VRd,s são calculados usando as equações estabelecidas em En 1992-1-1:2004 para seções retangulares. As equações para colunas circulares são retiradas de “Projeto de cisalhamento de seções circulares de concreto usando o Eurocódigo 2 modelo de treliça”.
Para ambas as formas, o valor limite superior e inferior para a capacidade da biela de concreto, (VRd,max) são determinados para cotθ = 1 e cotθ = 2.5 respectivamente. Se a força cortante aplicada VEd é maior que o valor do limite superior, então cotθ = 2.5 é usado para definir o ângulo da escora. Se a força cortante for menor que o limite inferior, berçoθ = 1 é usado. Quando V.Ed está entre esses dois valores, o ângulo de projeto de θ é aumentado iterativamente até VRd,max > VEd. Este ângulo é usado no resto do cálculo.
Cálculo de bC
A largura da seção para seções retangulares é considerada como a dimensão perpendicular à direção da força de cisalhamento aplicada. Para seções circulares, quando as melhores práticas são aplicadas, um ‘retângulo equivalente’ é usado para calcular a seção transversal da biela de compressão. A largura deste retângulo ‘bC'é considerado o menor entre a largura da seção circular no centroide da corda comprimida e a largura da seção circular no centroide da armadura de tração. Se as melhores práticas não forem aplicadas, a largura da alma de cisalhamento é considerada como o diâmetro do círculo.

Aproximação de z
Esta calculadora usa 0,9d como aproximação para o braço de alavanca interno da seção ao calcular a capacidade de armadura de cisalhamento. Este é um valor sugerido em EN 1992-1-1:2004 para membros sem carga axial, e como tal pode não ser preciso.
Resistência do suporte de concreto
Esta calculadora permite que uma coluna seja projetada com uma força de tração axial. Ao calcular a capacidade da biela de concreto na cláusula 6.2.3(3) (Eq 6.9), o valor de fcd precisa ser modificado para se adequar às condições de tensão na biela de concreto. Para fazer isso, a resistência do concreto é calculada de acordo com 6.5.2(2), usando fatores de redução de resistência de 0,6.v’ (6.57N).
Capacidade de cisalhamento de pilares retangulares
Capacidade de cisalhamento de colunas circulares
Efeitos da fluência
Os usuários têm diversas opções para definir os efeitos da fluência no pilar que estão projetando.
Se a coluna não for delgada, então os valores padrão podem ser usados nos cálculos. Isso definirá o valor de 'A' como 0.7 na Eq 5.13N para o limite de esbeltez.
Não há valores padrão especificados para o fator de fluência usado para calcular a curvatura (KPhi) em EN 1992-1-1: 2004. Se a coluna for considerada delgada, o usuário deve inserir seu próprio valor ou fornecer dados suficientes para calcular a taxa de fluência efetiva φef.
Anexo B da EN 1992-1-1:2004 é usado para calcular φ(∞,t0). Esta calculadora substitui momento quase permanente por carga axial, pois isso é considerado comparável e mais simples de derivar.
Resistência ao fogo
Esta é uma verificação opcional, ativado através da opção Verificação de resistência ao fogo, por EN 1992-1-2, Anexo C. O método usa a geometria da coluna, ações de projeto de reforço e incêndio para determinar a dimensão mínima necessária do pilar e a distância do eixo de reforço, e é realizado independentemente em torno de cada eixo da coluna usando a esbeltez e a excentricidade correspondentes. O Anexo C não define qual lado de uma seção retangular é a largura do pilar, então b é considerado conservadoramente como a dimensão mínima da coluna para ambos os eixos.
- Anexo C As Tabelas C.1 a C.9 são tabuladas apenas para pilares expostos em mais de um lado; não há variante de exposição unilateral no método tabulado, então esta opção não é oferecida para esta verificação.
Entradas de verificação de incêndio
Os seguintes parâmetros são determinados para o eixo que está sendo verificado:
- Classificação de resistência ao fogo
- Esbeltez da coluna, λ
- Nível de carga de incêndio, n
- Excentricidade da carga de incêndio, e
- Taxa de reforço mecânico, ω
- Largura da coluna, b (dimensão mínima da coluna)
- Distância do eixo de reforço, uma
O nível de carga de incêndio é calculado como:
onde fcd e fjarda são os comuns (ambiente) resistências de projeto de concreto e aço.
A excentricidade da carga de incêndio é calculada a partir das ações de projeto de incêndio de primeira ordem em torno do eixo que está sendo verificado, convertido para milímetros:
A excentricidade calculada é usada diretamente para selecionar e interpolar entre as tabelas do Anexo C (consulte “Seleção de Tabelas do Anexo C” abaixo). Não é reduzido; excentricidades acima do valor tabelado mais alto estão fora do escopo do Anexo C (consulte “Critérios de verificação de incêndio”).
A taxa de reforço mecânico é calculada como:
A distância do eixo da armadura é considerada como a distância da superfície de concreto aparente ao centro da armadura longitudinal.
A esbeltez da coluna usada para a verificação de incêndio é considerada como a esbeltez ambiente (temperatura normal) esbeltez do eixo que está sendo verificado. O Anexo C observa que suas notações, incluindo magreza, são conforme definidos na Cláusula 5.3.3. Por B.3.1(5), o comprimento efetivo no fogo l0,fi pode ser tomado como l0 como uma simplificação segura, portanto, um comprimento efetivo específico de incêndio separado não é calculado aqui.
Critérios de verificação de incêndio
Este módulo realiza apenas verificações de incêndio usando o método tabulado em EN 1992-1-2 Anexo C. Para pilares de concreto fora deste escopo, use o módulo separado Design de resistência ao fogo.
Anexo C(1) aplica-se a pilares em estruturas contraventadas com largura até 600 mm e esbeltez até λ = 80 sob exposição padrão ao fogo. O método tabulado não é usado, e a verificação de incêndio é relatada como falhada, quando:
- A coluna não está contraventada em ambos os eixos.
- Carga axial de incêndio NEd,fi ≤ 0.
- Magreza λ > 80.
- Nível de carga de incêndio n > 0.7.
- Taxa de reforço mecânico ω < 0.1 ou ω > 1.0.
- Excentricidade do fogo e > eAlto = mínimo(0.5b, 200 milímetros), a maior excentricidade tabulada (Tabelas C.3, C.6 e C.9).
- Valores abaixo da menor esbeltez tabelada, nível de carga ou excentricidade são considerados de forma conservadora como o menor valor da tabela disponível. Isto não é conservador para a taxa de reforço mecânico (um ω menor requer dimensões maiores), então ω < 0.1 está fora do escopo das tabelas.
- Colunas mais largas que 600 mm não são rejeitados: eles excedem cada largura mínima tabelada, então a verificação é governada pela distância do eixo. Células marcadas (1) no Anexo C exigem uma largura maior que 600 mm e uma avaliação específica para flambagem, então eles são sempre relatados como falhados.
Seleção das Tabelas do Anexo C
As dimensões de incêndio exigidas são obtidas nas Tabelas C.1 a C.9. As tabelas apropriadas dependem da taxa de armadura mecânica e da excentricidade ao fogo. Os limites de excentricidade usados para selecionar as tabelas vizinhas dependem da largura da coluna:
A taxa de armadura mecânica é considerada usando os valores tabelados:
A excentricidade e a relação de reforço mecânico identificam, portanto, quatro tabelas circundantes de C.1 a C.9 para interpolação.
Tabelas de Referência do Anexo C
Tabelas C.1 a C.9 abaixo (clique no título de uma tabela para expandir) são transcritos de EN 1992-1-2 Anexo C e indique a largura mínima da coluna bmin (milímetros) e distância do eixo de reforço a (milímetros) exigido para uma determinada resistência ao fogo padrão R (min), esbeltez λ e nível de carga de incêndio n, para colunas expostas em mais de um lado. As Tabelas C.1 a C.3 aplicam-se à taxa de armadura mecânica ω = 0.1, Tabelas C.4 a C.6 a ω = 0.5, e Tabelas C.7 a C.9 a ω = 1.0; dentro de cada grupo de três, as tabelas correspondem a baixo, momento de primeira ordem moderado e alto (Ou seja. aumentando a excentricidade da carga de incêndio), conforme descrito em “Seleção de Tabelas do Anexo C” acima. Onde uma célula oferece duas alternativas bmin/uma combinação, qualquer combinação é um requisito aceitável.
- * Normalmente, a cobertura exigida pela EN 1992-1-1 para durabilidade e ligação controlará o valor de a em vez do valor tabelado.
-
- Requer uma largura maior que 600 milímetros. É necessária uma avaliação específica para flambagem; a calculadora relata que a verificação de incêndio falhou se uma interpolação passar por uma dessas entradas (veja “Avaliação de Flambagem Especial” abaixo).
- Os valores são tabulados em λ = 30, 40, 50, 60, 70, 80 e n = 0.15, 0.3, 0.5, 0.7; a calculadora interpola linearmente entre os valores tabulados conforme descrito em “Interpolação de Requisitos da Tabela” abaixo.
Interpolação de requisitos de tabela
Os requisitos de incêndio são determinados usando interpolação linear através de quatro parâmetros. Anexo C(2) permite a interpolação linear entre as diferentes tabelas de colunas (ω e e); a calculadora também interpola dentro de cada tabela para esbeltez e nível de carga de incêndio.
Para cada tabela do Anexo C selecionada:
- Os valores de esbeltez circundantes são identificados a partir de λ = 30, 40, 50, 60, 70 e 80.
- Os níveis de carga de incêndio circundantes são identificados a partir de n = 0.15, 0.3, 0.5 e 0.7.
- Os requisitos são primeiro interpolados para o nível de carga de incêndio.
- Os valores resultantes são então interpolados para esbeltez.
Isto produz um conjunto de requisitos de cada uma das quatro tabelas adjacentes do Anexo C.
Os resultados são então:
- Interpolado entre as tabelas de excentricidade inferior e superior.
- Interpolado entre as taxas de reforço mecânico inferior e superior.
O resultado final fornece a dimensão mínima necessária da coluna, bmin, e distância do eixo de reforço, uma.
- Quando a tabela fornecer mais de uma combinação aceitável, cada combinação é mantida como um requisito alternativo.
- Quando alguma magreza, nível de carga, taxa de reforço mecânico ou excentricidade fica fora ou entre os valores tabulados usados acima, o relatório adiciona uma nota sob os critérios de resistência ao fogo informando quais valores não são tabulados e são interpolados linearmente entre os valores tabulados do Anexo C adjacentes, ou quais valores estão fora do intervalo tabulado e use o valor tabulado mais próximo diretamente.
Avaliação Especial de Flambagem
Algumas entradas da tabela do Anexo C são identificadas pela condição especial “(1)”. Se uma interpolação passar por uma dessas entradas, o resultado tabulado normal não é usado. A verificação de incêndio é relatada como falha e é necessária uma avaliação especial de encurvadura.
Registro de alterações
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