Projeto de coluna de concreto

Módulo SkyCiv Concrete Column Design – Resultados de largura total

Visão geral

A Concrete Column Design module enables the design of reinforced, non-prestressed concrete columns directly from SkyCiv S3D models in accordance with the following standards:

AS 3600:2018 – Austrália
CSA A23.3:24 – Canadá
ACI 318-25 – Estados Unidos (métrica e imperial)
EN 1992-1-1:2004 – Europa
NZS 3101.1:2006 – Nova Zelândia

The module automatically identifies concrete columns and transfers model geometry, propriedades do material, analysis forces, and relevant design inputs to the corresponding Design Rápido calculadora. Users can configure longitudinal and shear reinforcement, project-wide or column-specific design parameters, and braced or unbraced (balançar) conditions for each bending direction.

Design checks use linear static analysis and code-specific simplified slenderness methods, incluindo ampliação do momento de oscilação quando suportado. Geometrically nonlinear analysis is not performed. Strength and detailing checks are evaluated against all selected load combinations, with results available in individual column reports and a project-wide summary.

For detailed calculations and design checks, refer to the Quick Design documentation linked above.

Começando

Projeto de coluna de concreto SkyCiv – Módulo de abertura — Módulo de projeto de coluna de concreto de abertura.

O módulo é organizado em uma série de guias que guiam você pelo processo de design, da esquerda para a direita.:

Detalhes – Insira informações do projeto, incluindo o nome do projeto, companhia, desenhista, cliente, e notas.
Parâmetros – Definir parâmetros de design padrão para todas as colunas, incluindo cobertura de concreto, resistência ao escoamento do aço, grau de concreto, fatores de comprimento efetivo, e configurações específicas de código.
Seções – Revise e configure propriedades específicas da seção, incluindo capa, resistência ao escoamento do aço, e grau de concreto. Gere e visualize arranjos de armadura longitudinal e de cisalhamento para cada seção.
Colunas – Revise os pilares de concreto identificados automaticamente em seu modelo S3D. Atribuir arranjos de reforço, fatores de comprimento efetivo, e condições de contraventamento para colunas individuais.
Cargas – Selecione as combinações de carga do seu modelo S3D para incluir nas verificações de projeto.
δs (Fator de oscilação) – Definir andares e calcular fatores de ampliação do momento de oscilação. Esta guia está disponível para AS 3600, CSA A23.3, e ACI 318. Ver Colunas oscilantes e andares.
Resultados – Rever os índices de utilização que regem, verificações detalhadas, e relatórios de design após executar a verificação de design.

Parâmetros

A Parâmetros guia define as configurações de design padrão aplicadas em todo o projeto. Cada parâmetro inclui um Substituir Selecione os membros que você deseja repetir. Quando ativado, o valor especificado tem precedência sobre quaisquer configurações correspondentes definidas nas guias Seções ou Colunas. Quando desativado, valores mais específicos no nível da seção ou no nível da coluna terão precedência. Parâmetros de projeto comuns incluem:

Cobrir – Cobertura de concreto transparente para reforço.
Resistência ao escoamento do aço e grau de concreto – Propriedades de material padrão aplicadas onde os valores específicos da seção não foram definidos.
Fator de comprimento efetivo (k) – Fatores de comprimento efetivo padrão especificados independentemente para cada eixo de dobra.
Direções de oscilação – Definir se todas as colunas estão contraventadas na estrutura.

Parâmetros adicionais estão disponíveis para padrões de projeto específicos:

AS 3600 – Permite a especificação manual do fator de ampliação do momento de oscilação (δs) em vez de calculá-lo a partir do modelo.
EN 1992-1-1 – Fornece configurações relacionadas à fluência, incluindo a opção de especificar uma taxa de fluência diretamente ou calculá-la usando a idade de carregamento, umidade relativa, classe de cimento, e temperatura ambiente.

Seções e Reforços

Projeto de coluna de concreto SkyCiv – Geração automática de reforço — Geração e visualização de arranjos de armadura no módulo Projeto de pilar de concreto.

A Seções guia exibe cada seção associada aos pilares de concreto selecionados. Para cada seção, você pode revisar ou modificar a cobertura de concreto, resistência ao escoamento do aço, e grau de concreto, bem como gerar e visualizar os arranjos de armadura longitudinal e de cisalhamento disponíveis. O reforço pode então ser atribuído a colunas individuais através do Colunas guia usando uma das duas abordagens:

Reforço Atribuído – Selecione um arranjo de armadura específico para um pilar. Somente o arranjo selecionado será avaliado durante a verificação do projeto.
Reforço não atribuído (Otimização) – Deixar a armadura sem atribuir para avaliar todos os arranjos gerados para a seção correspondente. O módulo identificará e reportará o arranjo ideal.

Colunas oscilantes e andares

Módulo SkyCiv Concrete Column Design – guia Colunas — Projeto de pilar de concreto – guia Pilares.

As colunas podem ser classificadas como preparado ou desarmado (balançar) independentemente para cada direção de dobra através da guia Colunas. Estas classificações são pressupostos de projeto definidos pelo usuário e não precisam corresponder diretamente às condições de apoio especificadas no modelo de análise estrutural. Para AS 3600, CSA A23.3, e ACI 318, fatores de ampliação do momento de oscilação (δs) pode ser calculado usando a geometria do modelo e as cargas aplicadas. Para realizar este cálculo, colunas devem primeiro ser atribuídas a andares. O cálculo considera as cargas axiais combinadas e as cargas críticas de flambagem dos pilares não contraventados dentro de cada piso.. Use o δs guia para:

Atribuir andares – Agrupar colunas em andares com base em suas elevações.
Calcular fatores de oscilação – Execute o cálculo de δs para as combinações de carga selecionadas.
Revise os resultados – Visualize os fatores δs calculados para cada andar, combinação de carga, e direção de curvatura.

Uma vez calculado, os fatores de oscilação são retidos automaticamente e usados em verificações e relatórios de projeto subsequentes. O recálculo só é necessário quando o modelo estrutural ou a entrada do projeto são alterados ou quando você escolhe executar o cálculo novamente.

Teoria de Design e Metodologia de Análise

Abordagem Geral de Design

O módulo Concrete Column Design utiliza um modelo tridimensional análise estática linear para obter forças membro de primeira ordem, momentos e deslocamentos para as combinações de carga selecionadas. Em seguida, avalia a esbeltez da coluna e, quando exigido e permitido pelo padrão de projeto selecionado, incorpora efeitos de segunda ordem usando procedimentos simplificados de projeto de membros.

Módulo SkyCiv Concrete Column Design – Fluxo de trabalho — Fluxo de trabalho de projeto de coluna de concreto.

Efeitos de primeira e segunda ordem

Uma análise estática linear de primeira ordem calcula o equilíbrio usando o original, geometria indeformada. Não inclui diretamente momentos adicionais causados por deslocamento sob carga axial. Esses efeitos de segunda ordem são comumente distinguidos como:

Efeitos P-δ locais: Flexão adicional causada pela curvatura de uma coluna individual entre suas extremidades.
Efeitos P-Δ globais: Flexão adicional causada pela translação relativa das extremidades da coluna, incluindo deriva entre andares.

Métodos de projeto simplificados específicos de código podem aproximar esses efeitos sem uma análise geométrica não linear completa, desde que suas premissas e limites de aplicabilidade sejam satisfeitos. A distinção entre efeitos locais e globais é importante: um cálculo da esbeltez da barra não estabelece necessariamente a estabilidade estrutural global.

Comprimento Efectivo e Rigidez dos Membros

O fator de comprimento efetivo reflete a influência da restrição nas extremidades e do comportamento de oscilação na suscetibilidade de um pilar à flambagem.. Em métodos de ampliação de momento, a carga crítica geralmente assume a forma:

P_{c} = \frac{{Pi}^{2} (NÃO)_{ef}}{{(k L)}^{2}}

P_c = \frac{\pi^2(NÃO)_{\Mathrm{ef}}}{(kL)^ 2}

Aqui, P_cé a carga crítica de flambagem, (NÃO)_efé a rigidez flexural efetiva prescrita pelo código, k é o fator de comprimento efetivo, e L é o comprimento não suportado. As disposições de rigidez podem permitir fissuras, reforço e carregamento sustentado. Os fatores de comprimento efetivo são especificados independentemente para as direções de flexão relevantes.

Design reforçado e oscilante

Projeto de coluna de concreto SkyCiv – CSA A23.3 Cálculo do fator de oscilação — CSA A23.3 Cálculo do fator de oscilação (semelhante para AS300 e ACI 318).

Preparado (não oscilante) colunas são impedidos contra translação lateral relativa significativa de suas extremidades. Seu design simplificado aborda principalmente a curvatura local do membro. Desamparado (balançar) colunas também pode sofrer efeitos de deslocamento global. Para AS 3600, CSA A23.3 e ACI 318, o módulo calcula os fatores de ampliação de oscilação usando as cargas axiais ao nível do piso e as cargas críticas de flambagem dos pilares resistentes à oscilação. Esses fatores são incorporados aos momentos relevantes de design específicos do código. Os efeitos dos membros locais são verificados separadamente quando necessário. Classificações contraventadas e não contraventadas são suposições de projeto fornecidas pelo engenheiro. Eles devem ser consistentes com o atual sistema de estabilidade estrutural, não apenas os símbolos de suporte no modelo analítico.

Métodos padrão de projeto

AS 3600:2018 - Austrália

Referência: Cláusula 10.4 — Projeto de colunas delgadas.

Colunas contraventadas (Cláusula 10.4.2): O momento de primeira ordem aplicável é ampliado quando necessário, usando a força axial de cálculo, distribuição de momento, carga de flambagem crítica e rigidez e comprimento efetivos prescritos pelo código.

Colunas não contraventadas (Cláusula 10.4.3): O projeto leva em conta os efeitos de oscilação através das disposições aplicáveis de ampliação de oscilação, bem como a magreza dos membros. O módulo calcula os fatores de oscilação do piso usando as cargas axiais combinadas e as cargas críticas de flambagem dos pilares resistentes à oscilação.. O momento de projeto aplicável é então determinado de acordo com o código. Limitações: Os procedimentos simplificados são válidos apenas dentro do escopo especificado da norma. Instabilidade global complexa ou condições fora desse âmbito exigem uma, avaliação de estabilidade adequada.

NZS 3101.1:2006 - Nova Zelândia

Referência: Cláusula 10.3.2 — Efeitos de esbeltez em colunas.

Colunas contraventadas (Cláusula 10.3.2.3): Colunas elegíveis podem usar o procedimento simplificado de ampliação de momento. A aplicabilidade depende da esbeltez prescrita, deslocamento relativo e restrições da região plástica. Onde os efeitos de esbeltez não podem ser negligenciados nos termos da Cláusula 10.3.2.3.4, momentos são ampliados na cláusula 10.3.2.3.5 usando a força axial, carga crítica de flambagem e distribuição de momento.

Colunas não contraventadas (Não compatível): O método simplificado de ampliação de coluna contraventada não é um procedimento geral de estrutura oscilante. Membros fora do seu escopo exigem um método alternativo permitido pela norma, incluindo análise estrutural de segunda ordem, quando necessário. Limitações: O dimensionamento de barras de primeira ordem por si só não estabelece conformidade para um pilar não contraventado ou para uma barra inelegível para o método simplificado.

EN 1992-1-1:2004 - Eurocódigo 2

Referência: Cláusula 5.8 — Análise de efeitos de segunda ordem com carga axial. Eurocódigo 2 permite análise não linear geral (Cláusula 5.8.6), rigidez nominal (Cláusula 5.8.7) e curvatura nominal (Cláusula 5.8.8). O módulo usa o método de curvatura nominal para efeitos de coluna individuais. Magreza (Cláusula 5.8.3): A esbeltez do membro é λ = l₀/I, onde eu₀é o comprimento efetivo e i é o raio de giração da seção de concreto não fissurado. A esbeltez limite do código determina se os efeitos de segunda ordem dos membros podem ser negligenciados. Curvatura nominal (Cláusula 5.8.8): Os pilares considerados esbeltos devem ser dimensionados para um momento adicional, inclui cálculos detalhados passo a passo:

M_{Ed} = M_{0Ed} + M_2

Estabilidade global: O método da curvatura nominal aborda principalmente os efeitos no nível dos membros. Os efeitos globais de segunda ordem devem ser demonstrados como insignificantes ou contabilizados separadamente nos termos da Cláusula 5.8; o critério simplificado na cláusula 5.8.3.3 está disponível apenas quando suas condições são atendidas. As disposições aplicáveis do Anexo Nacional também devem ser consideradas.

CSA A23.3:24 - Canadá

Referência: Cláusulas 10.13–10.16 — Efeitos de esbeltez.

Colunas não oscilantes (Cláusula 10.15): Os momentos das barras são ampliados quando necessário usando a distribuição de momentos de primeira ordem, força axial, comprimento efetivo e rigidez efetiva prescrita.

Colunas oscilantes (Cláusula 10.16): O código combina componentes de momento final de não oscilação e oscilação ampliada de primeira ordem:

M_1 = M_{1ns} + \

delta_s M_{1s}

M_{2} = M_{2 n s} + d_{s} M_{2 s}

M_2 = M_{2ns} + \delta_s M_{2s}

O módulo usa o método simplificado de ampliação de oscilação baseado em carga crítica da Cláusula 10.16.3.2:

\

delta_s = \frac{1}{1-\fratura{\sum P_f}{\phi_m\sum P_c}}

Aqui, ΣP_frepresenta as cargas verticais totais no piso e ΣP_ca soma das cargas críticas de flambagem de pilares resistentes à oscilação. As cargas críticas são calculadas usando os comprimentos e rigidez efetivos prescritos pelo código. Limitações: O método requer a separação apropriada dos componentes do momento oscilante e não oscilante, informações adequadas sobre estabilidade ao nível do piso, e verificações locais adicionais de esbeltez, quando aplicável.

ACI 318-25 - Estados Unidos

Referência: Seção 6.6.4 – Efeitos de magreza, Método de ampliação de momento.

Colunas não oscilantes (Seção 6.6.4.5): O método de ampliação do momento da barra utiliza a distribuição de momentos de primeira ordem, força axial e carga crítica de flambagem. Sua expressão geral é:

M_{c} = d M_{2}

M_c = \delta M_2

\

delta = \max\left[1,\fratura{Cm}{1-\fratura{P_u}{0.75P_c}}\direito]

Aqui, C_mleva em conta a distribuição de momentos, P_vocêé a força axial fatorada, e P_cé a carga crítica de flambagem. Momento mínimo e outros requisitos de código também se aplicam.

Colunas oscilantes (Seção 6.6.4.6): O design combina momentos de não oscilação de primeira ordem e de oscilação ampliada:

M_1 = M_{1ns} + \

delta_s M_{1s}

M_{2} = M_{2 n s} + d_{s} M_{2 s}

M_2 = M_{2ns} + \delta_s M_{2s}

O módulo usa o procedimento simplificado de ampliação de oscilação baseado em carga crítica:

\

delta_s = \frac{1}{1-\fratura{\sum P_u}{0.75\sum P_c}}

Limitações: A ampliação simplificada dos andares baseia-se principalmente no comportamento da estrutura plana.

Resumo dos métodos de design

Padrão de projeto	Preparado / não oscilante	Desamparado / balançar
AS 3600:2018	Ampliação do momento — 10.4.2	Ampliação de oscilação — 10.4.3
NZS 3101.1:2006	Ampliação de coluna contraventada elegível — 10.3.2.3	Rota alternativa de análise/projeto permitida
EN 1992-1-1:2004	Curvatura nominal — 5.8.8	Curvatura do membro; estabilidade global verificada separadamente
CSA A23.3:24	Ampliação do momento — 10.15	Ampliação de oscilação — 10.16
ACI 318-25	Ampliação do momento — 6.6.4.5	Ampliação de oscilação — 6.6.4.6

Escopo e Limitações

O módulo aplica métodos de esbeltez simplificados prescritos por código seguindo análise estática linear. Isto não realiza uma análise geométrica não linear geral ou verificar independentemente todos os modos de instabilidade global possíveis. O engenheiro deve garantir que:

Classificações de reforço, comprimentos efetivos e condições de restrição refletem o comportamento estrutural real.
Rigidez de membro aplicável, as suposições de fluência e carga sustentada são satisfeitas.
A ampliação de oscilação utiliza as cargas de piso necessárias, membros resistentes à oscilação e componentes de momento.
Todos os limites específicos do código e requisitos de elegibilidade são atendidos.
Torção significativa, o comportamento de estabilidade global irregular ou complexo é avaliado por um método adicional apropriado, quando necessário.

Onde o procedimento simplificado não é permitido, é necessária uma análise de segunda ordem apropriada ou outra rota de projeto permitida pelo código.

Executando a verificação de design

Módulo SkyCiv Concrete Column Design – botão Verificar — Projeto de pilar de concreto – Executar verificação de projeto.

Clique Verificar, localizado no canto superior direito da navegação da guia, para executar as verificações de projeto para todos os pilares e combinações de carga selecionados. Antes que a verificação do projeto possa prosseguir, os seguintes requisitos devem ser satisfeitos:

Cada pilar selecionado deve ter um arranjo de armadura válido atribuído ou ser explicitamente deixado sem atribuição para otimização da armadura.
As atribuições de andares devem ser concluídas quando necessário para cálculos de ampliação do momento de oscilação.

A Verificar o botão permanece desativado até que todos os requisitos aplicáveis sejam atendidos. Se o botão estiver desativado, passe o mouse sobre ele para ver os requisitos pendentes.

Lendo resultados

Depois de concluir uma verificação de projeto, a Resultados exibe os resultados do projeto para cada pilar e combinação de carga selecionada. Os resultados incluem:

Uso Axial – Relação de projeto axial governante.
Utilização de flexão biaxial – Relação de projeto do momento biaxial governante (padrões de design selecionados).
Utilização de cisalhamento (Você/Vz) – Razões de projeto de cisalhamento governantes para cada direção.
Verificação de Detalhamento – Status de aprovação/reprovação para os requisitos de detalhamento de reforço aplicáveis.
Índice de governança geral – A maior taxa de utilização governamental, com o elemento de controle identificado no topo da tabela de resultados.

Relatórios detalhados estão disponíveis nos níveis de coluna individual e de projeto:

Relatório de colunas individuais – Selecione uma combinação de coluna e carga para visualizar seus cálculos e resultados detalhados do projeto.
Relatório resumido – Clique Resumo para gerar e baixar um relatório consolidado cobrindo o projeto.

A visualização do modelo 3D também codifica colunas por cores de acordo com suas taxas de utilização governantes, facilitando a identificação de colunas que se aproximam ou excedem sua capacidade projetada.

Registro de projeto

A Registro de projeto botão, localizado ao lado Verificar, abre o Registro de design de membros. Este log mantém um histórico de avisos e erros registrados durante verificações recentes de projeto, ajudando você a identificar e resolver problemas que podem afetar os resultados. As entradas de log típicas incluem:

Casos ou combinações de carga ausentes.
Valores de entrada fora dos intervalos permitidos que foram ajustados automaticamente.
Colunas excluídas de uma verificação de design devido a dados inválidos ou incompletos.

O botão Design Log é destacado sempre que a execução do projeto mais recente gera um novo aviso ou erro.

Registro de alterações

novembro 2026 – Lançamento inicial.

Comentários

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