A seção 8.4.1.5 e 8.4.1.6 da ACI 318-19 recomenda o uso de faixas de coluna e intermédias para o projeto de lajes bidirecionais. As faixas de coluna incluem uma largura de 0.25lmin de cada lado da linha central da coluna. Uma faixa intermédia é colocada entre duas faixas de coluna. Da mesma forma, a CSA A23.3:19 também especifica larguras de faixa de coluna como 0.25lmin enquanto a faixa intermédia é a área limitada por duas faixas de coluna.
Abordagem de Superfícies RF-CONCRETE
A abordagem padrão de projeto no módulo de Superfícies RF-CONCRETE é o projeto de laje bidirecional. O programa principal de FEA RFEM executa uma análise completa de elementos finitos para determinar as forças internas básicas, como mx e my para todos os elementos de superfície 2D dentro do modelo. As forças internas básicas definidas pelos eixos locais das superfícies (x, y e z) são transformadas em forças internas principais, como m1 e m2 relacionadas aos eixos principais 1 e 2. Mais informações sobre esta transformação podem ser encontradas no Manual Online do RFEM:
O RF-CONCRETE Surfaces calcula ainda os momentos finais de projeto para ambos os lados superior e inferior da placa orientados ao longo das direções de armadura definidas. Consulte o Manual Online de Superfícies RF-CONCRETE 2.4.1 Design de Forças Internas para obter informações detalhadas sobre este fluxo de cálculo:
Os momentos finais de projeto são considerados em cada ponto de malha de FE como uma faixa de largura de 1 pé (ou 1 m) na direção da armadura longitudinal. A armadura ao longo desta faixa é determinada com base neste momento de projeto juntamente com considerações da norma de projeto, como mínimos de armadura. As unidades para a armadura fornecidas são [área de armadura / largura], que é in²/pé (ou cm²/m). A armadura necessária em cada ponto de malha de FE é fornecida em representação gráfica usando linhas de contorno coloridas.
Os engenheiros podem se interessar em considerar uma largura de projeto maior em vez do padrão de 1 pé (ou 1 m), como o que a ACI 318-19 ou a CSA A23.3:19 permite para uma abordagem mais simplificada.
Faixas de Projeto com Vigas de Resultado em Membros RF-CONCRETE
As vigas de resultado têm a capacidade de somar todas as forças internas de um elemento de laje em um comprimento e largura escolhidos. As vigas de resultado não contribuem para a rigidez da estrutura nem influenciam a distribuição de carga. Em vez disso, podem ser usadas como uma ferramenta de avaliação de resultados. Veja o Manual de Ajuda Online do RFEM 4.17 Membros para uma explicação detalhada deste tipo de membro:
Uma viga de resultado pode ser desenhada diretamente sobre o elemento de laje. O tipo de seção transversal e material pode ser qualquer seleção arbitrária. O tipo de membro deve ser definido como "viga de resultado". A opção "Dentro do cuboide – geral" deve ser selecionada com a largura Y definida para a largura total da faixa de projeto desejada e a altura Z definida para abranger a espessura da superfície. A(s) superfície(s) que a faixa de projeto cobre deve(m) ser listada(s) nos "Objetos Incluídos".
Assista ao Webinar RFEM 2: Avançado em Modelagem às 38:14 para ver um exemplo semelhante de uma viga de resultado aplicada sobre um elemento de laje.
As vigas de resultado podem ainda ser projetadas no módulo Membros RF-CONCRETE como um elemento típico de viga.
A armadura longitudinal será fornecida de acordo com as normas ACI 318 ou CSA A23.3 com base no momento de flexão médio ao longo do comprimento da viga.
Múltiplas vigas de resultado podem ser criadas em ambas as direções longitudinais e projetadas no Módulo RF-CONCRETE para aplicar o método de faixa de projeto unidirecional para elementos de laje. Veja Superfície 7 e Membro 6 no modelo de download no final do artigo para este exemplo de viga de resultado.
Faixas de Projeto com Regiões Médias em RF-CONCRETE Surfaces
A alternativa às vigas de resultado é aplicar regiões médias sobre a largura de faixa de projeto especificada. Regiões médias medem as forças internas sobre a área designada em um elemento de superfície que pode ser considerada para projeto em RF-CONCRETE Surfaces. Leia mais sobre regiões médias no Manual de Ajuda Online do RFEM 9.7.3 Regiões Médias:
As regiões médias são benéficas para situações de singularidade. Veja artigos adicionais sobre "regiões médias" na Base de Conhecimento:
Elas também podem ser consideradas no módulo RF-CONCRETE Surfaces para suavizar picos altos em forças internas e tensões que não ocorreriam em situações da vida real devido a uma melhor distribuição de carga que um software de FEA não captura por padrão. Veja o webinar sobre Projeto de Concreto CSA A23.3:19 no RFEM às 56:10 para ver um exemplo de regiões médias e singularidades para projeto de concreto armado.
Além disso, a Superfície 9 no modelo de download aplica o uso de regiões médias apenas em torno de interseções coluna-laje para evitar requisitos elevados de armadura de pico. As forças internas são medidas em todas as direções sobre uma área de 2 pés ⋅ 2 pés.
As regiões médias podem também ser usadas para replicar faixas de projeto para considerações de armadura. A Superfície 8 é idêntica à Superfície 9 no modelo de download. No entanto, as faixas de projeto são aplicadas ao longo de toda a largura e comprimento da laje em ambas as direções X e Y em vez de apenas em locais de singularidade. A largura da faixa de projeto seria definida pelo usuário e provavelmente consideraria as recomendações da ACI 318 e da CSA A23.3.
É igualmente importante dar atenção especial aos detalhes de "Direções e Forças para Médias" na caixa de diálogo Editar Região Média. As faixas de projeto destinam-se ao projeto unidirecional. Portanto, as regiões médias devem apenas considerar a média das forças internas na direção correspondente. Isso pode ser definido alinhando o eixo local da região média ao eixo local perpendicular da superfície (por exemplo, eixo u da região média com eixo y da superfície). Estas configurações dependerão da orientação dos elementos no modelo utilizado. As forças internas relevantes serão medidas através da largura da faixa de projeto.
A exibição das forças internas básicas das superfícies, como os momentos de flexão no eixo x (mx), mostra uma diferença significativa para os valores padrão ao longo de um corte de seção incluindo forças de pico elevadas (Superfície 9) versus valores de corte de seção medidos ao longo de uma largura de região média (Superfície 8).
O projeto de armadura no RF-CONCRETE Surfaces pode considerar as regiões médias selecionando esta opção nas configurações "Detalhes" dentro do módulo. O projeto considerará então as regiões médias implementadas na superfície. Dito isto, embora as regiões médias afetem diretamente as forças internas básicas ao longo dos eixos x e y da superfície, estes não são os valores usados para o projeto final. Em vez disso, são usadas as forças internas de projeto final que foram derivadas dos momentos de flexão máximos e mínimos não necessariamente orientados ao longo dos eixos x e y. Não é possível eliminar o projeto bidirecional no módulo. As regiões médias usadas como faixas de projeto proporcionarão melhor uniformidade ao projeto de armadura, mas não são um projeto estritamente unidirecional.
Conclusão
O RF-CONCRETE Surfaces é um módulo de projeto de laje reforçada bidirecional por padrão. A armadura necessária a partir da análise será fornecida tanto na saída numérica quanto gráfica em cada ponto de malha de elemento finito com base nas forças internas de projeto final calculadas dentro do módulo. A maneira ideal de considerar o método de faixa de projeto para um verdadeiro projeto de concreto armado unidirecional sobre uma largura definida pelo usuário é com o uso de vigas de resultado e o módulo adicional RF-CONCRETE Members. A alternativa é aplicar regiões médias dentro do modelo RFEM e ativar essa consideração dentro das Superfícies RF-CONCRETE. A última opção melhorará a média das forças internas sobre a largura de uma faixa de projeto, mas o projeto bidirecional ainda será considerado no processo de projeto de armadura.