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Guia para projeto canadense de vigas de madeira

Introdução ao projeto de vigas de madeira com CSA-O86-14

Vigas de madeira são usadas para um grande número de aplicações, desde vigas principais sobre aberturas até vigas estruturais para sustentar pisos ou telhados. Eles oferecem um barato, solução leve e fácil de instalar para molduras no Canadá.

No Canadá, o "CSA-O86: Projeto de Engenharia em Madeira” a norma descreve os meios e métodos para projetar estruturas de madeira no Canadá. A norma cobre tudo, desde o design dos painéis CLT até a capacidade de uma conexão pregada. Para a construção média no Canadá, o 6º capítulo denominado “Madeira Serrada” é de particular interesse.

Propriedades materiais da madeira serrada

Madeira serrada, como o nome sugere, é madeira serrada de uma árvore maior. Esses membros vêm em muitas dimensões, espécies e notas. No Canadá, o controle de qualidade, a identificação e classificação da madeira serrada são supervisionadas pela Autoridade Nacional de Classificação de Madeira (NGLA).

Conteúdo de umidade

Uma propriedade importante da madeira, em comparação com outros materiais de construção como aço ou concreto, é o teor de umidade interna. Os membros da madeira expandem-se e contraem-se com alterações no seu teor de humidade, em processos denominados inchaço higroscópico e encolhimento higroscópico. O teor de umidade no membro de madeira depende, entre outras coisas, a umidade relativa ambiente. O teor de umidade inicial de uma árvore recém-cortada é, em média, 75%. Para estabilizar a variação dimensional e reduzir os riscos de crescimento de mofo, os fabricantes geralmente secam membros de madeira com um teor de umidade de 19% antes de vendê-los. Esta condição é conhecida como “S-DRY” e geralmente está estampada em cada membro seco individual.

Categorias

Para determinar as propriedades mecânicas dos membros de madeira, o padrão CSA-O86 divide todos os membros de madeira em categorias, espécies e notas. As categorias referem-se ao componente dimensional e de orientação dos membros de madeira. As categorias estão listadas abaixo:

  1. Enquadramento de luz estrutural: Membros estruturais com menos de 286 mm de profundidade.
  2. Enquadramento leve: Pequenos membros de madeira para técnicas de enquadramento leve.
  3. Viga e longarina: Membros estruturais com pelo menos 114 mm de largura e uma altura pelo menos 51 mm maior que a largura.
  4. Poste e madeira: Membros estruturais com pelo menos 114 mm de largura e uma altura inferior a 51 mm a mais que a largura.

Grupos de espécies

Embora existam inúmeras espécies de madeira no Canadá, o padrão CSA-O86 os agrupa em quatro grupos de espécies distintas:

  1. Lariço de abeto Douglas, que inclui: Douglas-Fir e larício ocidental
  2. Hem-For, que inclui: Cicuta da costa do Pacífico e abeto Amabilis
  3. Abeto-Pinheiro-Abeto, que inclui: abeto, Pinheiro, Pinheiro mastro, Abeto Bálsamo e Abeto Alpino
  4. Espécies do Norte, que é um grupo abrangente para qualquer outra espécie canadense classificada pela NLGA

Avaliar

Finalmente, cada membro individual é classificado visualmente de acordo com as regras do “Regras de classificação padrão para madeira serrada canadense”ou classificado por máquina de acordo com uma agência de classificação credenciada para classificação por meios mecânicos no Canadá. As regras de classificação visual consideram muitas características do membro de madeira, incluindo tamanho do nó, posicionamento do nó, torção do membro, pitch de membro e copa de membro. A classificação de tensão da máquina utiliza uma máquina especializada para determinar a rigidez flexural do membro de madeira, que está correlacionado com a resistência à flexão do membro.

Projeto

Com a categoria de membro madeira, grupo de espécies e grau, we can readily use the CSA-O86 standard’s tables to determine the wood member’s mechanical properties. Juntamente com as combinações de carga calculadas de acordo com o Código Nacional de Construção do Canadá (NBCC), essas propriedades podem então ser usadas para o projeto completo de qualquer membro de viga de madeira.

Vantagens da madeira sobre outros materiais

No Canadá, madeira é barata, acessível, alternativa ecológica e leve a outros materiais de construção. Não requer mão de obra especializada e é fácil de modificar no local com ferramentas simples. É por isso que algumas províncias (Colômbia Britânica e Quebec) permitiram recentemente construções em madeira até 6 histórias (o limite era anteriormente 4 histórias).

Embora o projeto de engenharia de membros de madeira nem sempre seja tão simples quanto o de aço ou concreto, ter ferramentas como a calculadora de capacidade de vigas de madeira SkyCiv permite que os engenheiros comecem a usar madeira em seus projetos com mais rapidez e confiança.

Usando a calculadora de capacidade de viga de madeira SkyCiv CSA-O86-14

Para usar o SkyCiv CSA-O86-14 Wood Beam Capacity Calculator, todas as características da viga e informações de carregamento devem ser inseridas no painel de entrada no lado esquerdo da tela.

Propriedades de seção e material

O menu suspenso de seleção permite duas maneiras de inserir informações da seção da viga: Olho para cima e Personalizado. No Olho para cima modo de seleção, seções de madeira nominais imperiais podem ser selecionadas no Seção menu suspenso. No Personalizado modo de seleção, a largura do feixe (b) e profundidade (d) pode ser inserido manualmente. Neste modo, a subcategoria do feixe é determinada automaticamente.

Propriedades da viga de madeira CSA, Calculadora de vigas de madeira

Para determinar as propriedades do material, a categoria, espécie e grau devem então ser inseridos. Com essas entradas, SkyCiv pode buscar todas as intensidades de feixe relevantes nas tabelas de banco de dados apropriadas, como a resistência à flexão (Facebook), resistência ao cisalhamento longitudinal (fv), paralelamente à resistência à compressão do grão (fc), paralelo à resistência à tensão do grão (ft) e módulo de elasticidade (E).

Propriedades da viga

Próximo, as propriedades da viga devem ser inseridas. Os comprimentos não suportados da viga (Ly e Lz) representam a distância longitudinal entre suportes em cada direção. Os comprimentos não apoiados são usados ​​para avaliar a resistência à flambagem da viga sob cargas compressivas (em ambas as direções), bem como a resistência à estabilidade lateral da viga sob eixo forte (sobre o eixo Z) cargas flexurais.

Propriedades da viga de madeira CSA, Wood Beam Design

Os quatro menus suspensos a seguir representam os fatores de modificação da madeira CSA-O86-14. O fator de duração da carga é determinado automaticamente quando combinações de carga estão presentes (ou seja,, membros são importados do S3D).

Cargas de projeto fatoradas

A última subseção de entrada é para as cargas de projeto fatoradas. As cargas inseridas aqui devem ser os valores máximos que atuam sobre a viga, e deve ser fatorado de acordo com as combinações de carga do Código Nacional de Construção do Canadá 2015.

Cargas Fatoradas CSA, Wood Beam Design

Eles podem ser obtidos de muitas maneiras:

  1. Eles podem ser calculados manualmente usando a teoria de feixe padrão (consulte os seguintes artigos para obter mais informações: calculando a força cortante e calculando momentos fletores)
  2. Eles podem ser determinados usando software de cálculo de feixe, como o SkyCiv calculadora de feixe grátis
  3. They can be automatically calculated in SkyCiv’s Análise de elementos finitos S3D software e importado.

Relatório de design e saída

Depois que as entradas forem inseridas, execute a análise pressionando o botão verde RUN no canto superior direito da página (veja a caixa vermelha abaixo). Assim que a análise for concluída, SkyCiv retornará as informações de design nas duas colunas típicas: a Relatório de Design e a Resultado coluna (veja as caixas laranja abaixo).

CSA Wood Beam Calculator

O Relatório de Design é um relatório detalhado com cálculos passo a passo. Ele pode ser baixado usando o Relatório PDF botão no canto superior direito do relatório. O Resultado coluna é um resumo dos cálculos de resistência do feixe, bem como a utilidade de cada cálculo. Isso permite que os usuários verifiquem tudo rapidamente.

Resumo

SkyCiv’s Calculadora de vigas de madeira torna a validação de vigas de madeira rápida e simples. Try it free now and let us know what you think!

Referências

  1. Códigos de construção de Quebec recentemente alterados para permitir madeira em estruturas de 6 andares, Weyerhaeuser, 25 julho 2013, https://www.weyerhaeuser.com/blog/quebec-building-codes-recently-amended-to-allow-wood-in-6-storey-structures/.
  2. CSA-O86-14: Projeto de Engenharia em Madeira. Associação Canadense de Padrões, 2014.
  3. Código Nacional de Construção do Canadá. Otava, Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, 2015.
  4. Regras de classificação padrão para madeira serrada canadense. Autoridade Nacional de Classificação de Madeira, 2022.
  5. Manual de Desenho de Madeira, 2017. Conselho Canadense de Madeira, 2017.
Alexandre D'Amours Desenvolvedor de Produto
Alexandre D’Amours
Desenvolvedor de Produto
bacharelado (Civil), MEng (Estrutural)
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