Neste artigo, mostraremos como projetar uma viga de concreto armado usando o software SkyCiv. Este tutorial cobre duas opções de software fornecidas pelo SkyCiv para projeto de vigas: O feixe SkyCiv e 3D estrutural. Iremos nos aprofundar em ambas as ferramentas para ajudá-lo a acessar e projetar vigas de maneira eficaz. No final do artigo, também aplicaremos o método de coeficientes prescrito pela ACI-318-19 para projeto de viga RC.
Se você é novo no design de vigas, recomendamos a leitura de alguns artigos introdutórios do SkyCiv:
- O que é concreto armado?
- Como calcular a resistência do momento fletor para uma seção de viga?
- Como analisar um feixe contínuo?
Esses tutoriais ajudarão você a entender melhor o processo geral de projeto de vigas.
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Software SkyCiv Beam
A primeira parada é criar o modelo de feixe no SkyCiv Beam Software. Nós indicamos as etapas necessárias: (Entre parênteses, mostramos os dados de exemplo):
- Na página do painel, selecione o módulo de feixe.
- Crie uma viga definindo seu comprimento (66 ft).
- Ir para suportes e definir dobradiças ou hastes simples (dobradiça no início e no final; haste em terceiros pontos).
- Vá para as seções e crie uma retangular (seção retangular; largura = 18 em; altura = 24 em).
- Em seguida, selecione o botão de carga distribuída e atribua um, dois, ou mais conforme você precisar (carga permanente sobreposta = 0.25 kip / ft; carga viva = 0.40 kip / ft)
- O próximo passo é criar algumas combinações de carga (\({L_d = 1.2\times D + 1.6\times L}\))
- Finalmente, resolver o feixe!
Figura 1: Modelo de viga com cargas permanentes e vivas aplicadas
Depois de resolver o feixe, podemos verificar os resultados, como o diagrama de flexão, para obter seus valores máximos ao longo do comprimento do elemento. As imagens a seguir mostram o resultado final.
Figura 2: Diagrama de momento fletor devido à combinação de carga especificada
O SkyCiv Beam Software nos fornece uma tabela com os valores máximos de forças, esforços, e deslocamento:
Figura 3: Tabela de resumo
Agora é a hora de selecionar a guia de projeto e selecionar e definir a entrada como layout de armadura, seções de análise, alguns coeficientes, combinações de carga, etc. Veja os números 4 e 5 para mais descrição.
Figura 4: Layouts de feixe RC
Figura 5: Forças e seções a serem avaliadas no projeto
Assim que todos os dados estiverem prontos, podemos clicar no “Verificar” botão. Esta ação nos dará então os resultados e os índices de capacidade de resistência e facilidade de manutenção.
Figura 6: Resultados do projeto do módulo de viga.
Você pode então baixar todos os relatórios necessários para!
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SkyCiv Structural 3D
Agora é a hora de usar o 3D Estrutural! Recomendamos apenas retornar ao software beam e clicar no botão “Abrir em S3D” botão. Isso nos ajudará a preparar o modelo e suas entradas em S3D.
Assim que clicamos no botão alterar, o modelo foi criado automaticamente. Lembre-se de salvá-lo! (Se você precisa se familiarizar com este módulo, olha isso link do tutorial!)
Figura 7: Modelo criado automaticamente em S3D.
Agora vá diretamente para o “Resolver” ícone escolhendo o “Análise linear” Selecione os membros que você deseja repetir. Sinta-se à vontade para verificar e comparar os resultados; vamos usar o “Projeto” Selecione os membros que você deseja repetir. É hora de definir todas as características necessárias para avaliar a viga nas diferentes abas.
Figura 8: Membros’ informações para projeto
Figura 9: Membros’ forças e seções para projeto
SkyCiv pode verificar um layout RC definido específico ou calcular uma otimização de reforço de seção. Gostaríamos de sugerir que você execute esta última opção.
Figura 10: Otimização do Reforço de Seção.
Figuras 11 e 12 mostrar o resultado final e a armadura de seção sugerida calculada para o dimensionamento de otimização.
Figura 11: Resultados do projeto de concreto estrutural
Você pode então baixar todos os relatórios necessários para!
Figura 12: Otimização em Aço de Reforço de Seção
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Equações aproximadas ACI-318
Ao projetar uma viga contínua, ACI-318 permite o uso de coeficientes de momento para cálculos de flexão. (Para mais exemplos, sinta-se à vontade para visitar estes artigos do SkyCiv sobre Isso é feito para verificar as equações que são formadas a partir do ACI)
Os momentos nas seções críticas são calculados com: \( M_u = coefficient \times w_u \times l_n^2 \). Onde o coeficiente pode ser obtido a partir do seguinte:
- Vão exterior:
- Exterior negativo: \(\frac{1}{16}\)
- Meio vão positivo: \(\frac{1}{14}\)
- Interior negativo:\(\frac{1}{10}\)
- Vão interior:
- Negativo: \(\frac{1}{11}\)
- Meio vão positivo: \(\frac{1}{16}\)
Selecionaremos dois casos: o valor máximo absoluto para momentos fletores positivos e negativos.
\(wu=1.2\times D + 1.6\times L = 1.2 \times 0.25 + 1.6 \times 0.4 = 0.94 \frac{kip}{ft} \)
\(M_{u,neg} = {\frac{1}{10}}{\times 0.94 {\frac{kip}{ft}}}{\times {(22 ft)}^2} = 45.50 {kip}{ft} \)
\(M_{u,pos} = {\frac{1}{14}}{\times 0.94 {\frac{kip}{ft}}}{\times {(22 ft)}^2} = 32.50 {kip}{ft} \)
Cálculo da resistência à flexão para momento negativo, \({M_{u,neg} = 45.50 {kip}{ft}}\)
- Seção controlada por tensão assumida. \({\phi_f = 0.9}\)
- Largura do feixe, \({b=18 in}\)
- Área de reforço de aço, \({A_s = \frac{M_u}{\phi_f\times 0.9d\times fy}= \frac{45.50 kip-ft \times 12 in -ft }{0.9\times 0.9(17 in )\times 60 ksi}=0.66 {in}^2}\)
- \({\rho_{min} = 0.003162}\). Área mínima de reforço de aço, \({A_{s,min}=\rho_{min}\times b\times d = 0.003162 \times 18 in \times 17 in =0.968 {in}^2}\). Agora, verifique se a seção está se comportando como tensão controlada.
- \({a = \frac{A_s\times f_y}{0.85\times f’c\times b} = \frac{0.968 {in}^2\times 60 ksi}{0.85\times 4 ksi\times 18 in }= 0.95 in}\)
- \({c = \frac{a}{\beta_1}=\frac{0.95 in}{0.85} = 1.12 in }\)
- \({\varepsilon_t = (\frac{0.003}{c})\times {(d – c)} = (\frac{0.003}{1.12 in})\times {(17in – 1.12 in)} = 0.0425 > 0.005 }\) OK!, é uma seção controlada por tensão!.
Cálculo da resistência à flexão para momento positivo, \({M_{u,pos} = 32.50 {kip}{ft}}\)
- Seção controlada por tensão assumida. \({\phi_f = 0.9}\)
- Largura do feixe, \({b=18 in}\)
- Área de reforço de aço, \({A_s = \frac{M_u}{\phi_f\times 0.9d\times fy}= \frac{32.50 kip-ft \times 12 in -ft }{0.9\times 0.9(17 in )\times 60 ksi}=0.472 {in}^2}\)
- \({\rho_{min} = 0.003162}\). Área mínima de reforço de aço, \({A_{s,min}=\rho_{min}\times b\times d = 0.003162 \times 18 in \times 17 in =0.968 {in}^2}\). Agora, verifique se a seção está se comportando como tensão controlada.
- \({a = \frac{A_s\times f_y}{0.85\times f’c\times b} = \frac{0.968 {in}^2\times 60 ksi}{0.85\times 4 ksi\times 18 in }= 0.95 in}\)
- \({c = \frac{a}{\beta_1}=\frac{0.95 in}{0.85} = 1.12 in }\)
- \({\varepsilon_t = (\frac{0.003}{c})\times {(d – c)} = (\frac{0.003}{1.12 in})\times {(17in – 1.12 in)} = 0.0425 > 0.005 }\) OK!, é uma seção controlada por tensão!.
Finalmente, podemos ver isso em ambos os momentos, negativo e positivo, o resultado é atribuir uma armadura de flexão mínima. A área necessária do vergalhão de aço é igual \(0.968 {in}^2\).
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