Você já desenhou uma casa como um quadrado com um triângulo no topo quando era jovem?? Você percebeu que, além das paredes da casa, você também desenhou duas vigas que formam algumas das vigas mais importantes em um sistema de treliça de telhado residencial?! As treliças de telhado residencial consistem em duas vigas acopladas que formam o tradicional formato triangular do telhado que as crianças adoram desenhar.

Uma viga é um dos elementos-chave na estrutura do telhado, atuando como um membro principal no suporte das ripas do telhado. (ou terças) que por sua vez suportam coberturas de telhado. Uma viga é uma viga inclinada que desce da cumeeira do telhado (ou pico) até os beirais ao longo da lateral do prédio.

Existem várias maneiras diferentes de projetar uma viga com SkyCiv.

O método mais fácil é aplicar as ações de projeto de viga ao Módulo de Design Rápido para o padrão de projeto relevante. Este método requer apenas algumas entradas na calculadora de vigas que permite projetar uma viga de viga em menos de um minuto. Como o módulo está integrado ao banco de dados de seções SkyCiv e ao banco de dados de materiais SkyCiv, você pode selecionar facilmente os tamanhos e materiais de seção disponíveis sem precisar consultar nenhuma referência externa.

No entanto, se você precisar projetar mais de uma única viga, e também precisa projetar a viga da cumeeira do telhado, vigas de teto, sarrafos ou outros membros em uma casa residencial de madeira, uma solução mais robusta poderia ser usar SkyCiv S3D. A vantagem de construir um modelo com S3D é que você só precisa aplicar cargas à estrutura uma vez e o SkyCiv calculará automaticamente as forças de projeto em cada membro da estrutura. Usando a integração de design de membros de madeira SkyCiv, você pode projetar de forma rápida e fácil todos os membros da estrutura de madeira de uma só vez. Para mais informações você pode olhar este guia sobre como projetar uma estrutura de madeira com SkyCiv usando este método.

Como o Módulo de Projeto Rápido exige que os usuários insiram as ações de projeto, alguns cálculos preliminares podem ser necessários, os quais são discutidos na seção abaixo.

Cargas Mortas

As cargas mortas incluem o peso próprio das vigas, mas também incluem o peso dos membros apoiados, como sarrafos, as telhas/telhas do telhado e qualquer isolamento ou outros materiais que possam ser suportados pelas vigas. O material da cobertura do telhado pode ter um impacto significativo nas cargas de projeto nas vigas - telhas podem ser 5 vezes mais pesado que as telhas!

Tabela A2 do AS 1170.1:2002 tem os seguintes pesos de material para materiais de telhado comuns:

• 0.80 mm de espessura Chapa ondulada galvanizada padrão : 0.10 kPa
• Ladrilhos de terracota (Padrão Francês) - 0.57 kPa
• Telhas de concreto - 0.53 kPa

Cargas Vivas

Cargas dinâmicas são necessárias para eventos como um trabalhador subindo em um telhado para trabalhos de manutenção. A carga móvel usada no projeto depende do padrão de projeto usado para projetar a viga.

Para a Austrália, o AS/NZS 1170.1:2002 especifica que para elementos estruturais em telhados de casas as ações distribuídas uniformemente devem ser 0.25 kPa e as ações concentradas (verificado separadamente) deverá ser 1.1 kN (na pior posição possível).

A ASCE 7-22 tem um típico 20 psf (0.96 kPa ) carga viva para telhados. A carga móvel pode ser reduzida deste valor para tanto quanto 12 psf dependendo dos cálculos na seção 4.8.2 do padrão.

Cargas de Neve

As cargas de neve podem fornecer forças verticais significativas nas vigas e dependerão da inclinação do telhado..

Cargas de neve podem ser geradas usando o Gerador de carga de neve SkyCiv. Se o projeto da viga estiver sendo concluído no SkyCiv S3D, então o gerador de carga de neve integrado pode ser usado.

Cargas de Vento

As cargas de vento podem atuar para fornecer forças laterais em uma estrutura que são parcialmente resistidas por vigas de caibro.. O vento no lado de sotavento do edifício também pode atuar puxando as vigas para cima, o que significa que as vigas também precisam ser robustas para resistir às forças de elevação..

As cargas de vento podem ser calculadas usando o Gerador de carga eólica SkyCiv. Se o projeto da viga estiver sendo concluído no SkyCiv S3D, então o gerador de carga eólica integrado pode ser usado.

As vigas estão sujeitas às mesmas combinações de carga que outros membros nas estruturas do edifício. Por exemplo, a ASCE 7-22 combinações básicas de carga para projeto de resistência são:

1. 1.4D
2. 1.2D + 1.6L + (0.5Lr ou 0,3S ou 0,5R)
3. 1.2D + (1.6Lr ou 1.0S ou 1.6R) + (L ou 0,5W)
4. 1.2D + 1.0 C + L + (0.5Lr ou 0,3S ou 0,5R)
5. 0.9D + 1.0 C

Onde:

• D = Carga morta
• L = Carga ao vivo
• Lr = Carga móvel no telhado
• S = Carga de neve
• R = Carga de chuva
• C = Carga de vento

As vigas devem ser verificadas para não excederem os limites de deflexão exigidos. Os limites de deflexão comuns são L/240 para cargas dinâmicas e L/180 para cargas totais (morto + viver) referenciado no IBC.

O NDS 2018 dá a deflexão total da viga pela equação.

ΔT = Kcr * ΔLT + ΔST

Onde:

• ΔT = deflexão total da viga
• ΔLT= deflexão imediata da viga devido à componente de longo prazo da carga de projeto
• ΔST= deflexão da viga devido à componente de curto prazo da carga de projeto
• Kcr = fator de fluência dependente do tempo normalmente 1.5 ou 2.0.

As vigas de viga são tradicionalmente feitas de materiais fortes e duráveis ​​que podem suportar a carga necessária do telhado e resistir a fatores ambientais. Materiais leves são preferidos, pois a viga precisa suportar seu peso próprio e também são mais fáceis de instalar, pois os trabalhadores precisarão levantar as vigas até a posição correta..

Os materiais mais comuns para vigas de telhado são:

• Madeira: As vigas de madeira são as mais comuns, pois fornecem uma solução econômica e leve e têm sido usadas em treliças de telhados residenciais há décadas..
• Produtos de madeira projetada: Onde for necessária resistência adicional em uma armação de telhado residencial, vigas de madeira projetada (Vigas LVL ou vigas de madeira laminada colada) fornecem uma maneira fácil de aumentar a resistência, ao mesmo tempo que permite o uso de conexões padrão de madeira com madeira em toda a armação do telhado.
• Aço formado a frio: Vigas de aço formadas a frio fornecem uma alternativa leve à madeira com boa resistência à corrosão e propriedades de resistência ao fogo.
• Aço : Vigas de aço fornecem uma solução mais pesada, porém mais resistente do que as opções alternativas. Em aplicações comerciais, o aço pode fornecer a solução mais econômica para vigas e também pode ser necessário para alcançar vãos mais longos do que outros tipos de vigas..

As calculadoras de vigas de madeira SkyCiv podem ser usadas para projetos de vigas de madeira e madeira projetada que formam os tipos mais comuns de materiais para vigas. Para o projeto de vigas de aço e vigas de aço formadas a frio, as seguintes ferramentas podem ser usadas como calculadoras de vigas:

• Cold Formed Steel Design Calculators:
• AISI S100-16 Purlin Design
• AS 4600:2018 Combinações de carga de resistência e facilidade de manutenção
• EN 1993-1-3 Design de terça
• Calculadoras de design de aço
  • AS 4100 Calculadora de projeto de aço
  • AISC 360 Calculadora de projeto de aço
  • Calculadora de Viga de Aço CSA S16-14

Normalmente um telhado consiste em vigas comuns que vão da viga do cume até o beiral de um telhado. No entanto, vários outros tipos de vigas são normalmente necessários para formar a estrutura completa da treliça do telhado e você pode aqui algumas dessas frases-chave no canteiro de obras ou ao projetar.

Viga Comum

Os membros das vigas comuns têm um comprimento consistente que vai da cumeeira até o beiral do telhado..

Viga de quadril

Membros diagonais que vão do canto de um telhado até o final de uma cumeeira.

Jack Rafter

Vigas de Jack (também conhecido como trepadeiras) não corra toda a extensão da encosta. Existem vários tipos diferentes de vigas de macaco:

• Vale Jack Rafter: viga de viga que vai do cume até a viga do vale
• Hip Jack Rafter: viga de viga que vai da viga do quadril até o beiral
• Aleijado Jack Rafter: viga de viga que vai do cume até a viga do vale

Vigas de teto

Embora outra parte integrante da armação do telhado, as vigas do teto não são um tipo de viga, pois ficam dentro do edifício para apoiar o teto (interno) em vez da cobertura do telhado (externo). Eles estão mais protegidos de fatores ambientais como vento e neve, que são resolvidos por vigas.

Uma placa de cumeeira é um elemento não estrutural usado para ajudar a apoiar as extremidades das vigas. Quando uma treliça é formada no telhado usando amarras de caibro ou colarinhos, a cumeeira não é obrigada a resistir a quaisquer forças de projeto e apenas precisa fornecer rigidez e uma superfície para pregar as vigas na posição, de modo que possam transferir forças para as vigas opostas..

No caso em que se deseja um telhado aberto em estilo catedral e não há amarrações horizontais, a estrutura não funciona mais como uma treliça. Neste caso a cumeeira necessita de uma viga estrutural (uma viga de cumeeira) que é apoiado em cada extremidade e fornece um suporte final para as vigas.

• Calculador de Capacidade de Carga de Viga I
• Calculadora de Projeto de Alumínio
• Calculadora de Projeto de Andaimes

SkyCiv oferece uma ampla gama de 3D Software de análise estrutural para engenheiros. Como uma empresa de tecnologia em constante evolução, estamos comprometidos com a inovação e o desafio dos fluxos de trabalho existentes para economizar tempo dos engenheiros em seus processos de trabalho e projetos.