A seção 8.4.1.5 e 8.4.1.6 da norma ACI 318-19 recomenda o uso de faixas de pilar e intermédias para o dimensionamento de lajes bidirecionais. As faixas de pilar incluem uma largura de 0.25lmin de cada lado da linha central do pilar. Uma faixa intermédia é colocada entre duas faixas de pilar. Da mesma forma, a norma CSA A23.3:19 também especifica larguras de faixa de pilar como 0.25lmin enquanto a faixa intermédia é a área limitada por duas faixas de pilar.
Abordagem do RF-CONCRETE Surfaces
A abordagem definida por defeito para o dimensionamento no módulo de RF-CONCRETE Surfaces é o dimensionamento de laje bidirecional. O programa principal de AEF 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 também os momentos finais de dimensionamento para ambos os lados superior e inferior da laje orientados ao longo das direções de armadura definidas. Consulte o manual online do RF-CONCRETE Surfaces 2.4.1 dimensionamento de forças internas para obter informações detalhadas sobre este fluxo de cálculo:
Os momentos finais do dimensionamento são considerados em cada ponto da malha de EF 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 cálculo juntamente com as considerações da norma de dimensionamento, tais como, a armadura mínima. 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 na representação gráfica utilizando linhas de contorno coloridas.
Os engenheiros podem-se interessar em considerar uma largura de dimensionamento maior em vez da largura 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 cálculo com vigas de resultado no RF-CONCRETE Members
As vigas de resultado têm a capacidade de somar todas as forças internas de um elemento de laje num 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 utilizadas como uma ferramenta de avaliação de resultados. Consulte o manual de ajuda online do RFEM 4.17 Barras para uma explicação detalhada deste tipo de barra:
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 barra 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 cálculo cobre deve(m) ser listada(s) nos "Objetos incluídos".
Assista ao Webinar RFEM 2: Modelação avançada ao minuto 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 dimensionadas no módulo RF-CONCRETE Members 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.
Podem ser criadas múltiplas vigas de resultado nas duas direções longitudinais e dimensionadas no Módulo RF-CONCRETE para aplicar o método de faixa de cálculo unidirecional para elementos de laje. Observe a superfície 7 e barra 6 no modelo de download no final do artigo para este exemplo de viga de resultado.
Faixas de cálculo com regiões médias no RF-CONCRETE Surfaces
A alternativa às vigas de resultado é aplicar regiões médias sobre a largura de faixa de cálculo especificada. As regiões médias resultam num valor médio das forças internas sobre a área designada num elemento de superfície que pode ser considerada para dimensionamento no 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. Consulte os artigos adicionais sobre "regiões médias" na Base de dados de Conhecimento:
Elas também podem ser consideradas no módulo RF-CONCRETE Surfaces para suavizar os valores extremos nas forças internas e tensões que não ocorreriam em situações da vida real devido a uma melhor distribuição de carga que um software de AEF não aborda por defeito. Consulte o webinar sobre Dimensionamento de betão CSA A23.3:19 no RFEM às 56:10 para ver um exemplo de regiões médias e singularidades para projeto de betão 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 utilizadas para replicar faixas de cálculo para considerações de armadura. A Superfície 8 é idêntica à Superfície 9 no modelo de download. No entanto, as faixas de cálculo são aplicadas ao longo de toda a largura e comprimento da laje nas duas direções X e Y em vez de apenas em locais de singularidade. A largura da faixa de cálculo seria definida pelo utilizador 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 definidos por defeito ao longo de um corte de seção incluindo forças de pico elevadas (Superfície 9) versus valores de corte de seção médios ao longo de uma largura de região média (Superfície 8).
O dimensionamento de armadura no RF-CONCRETE Surfaces pode considerar as regiões médias selecionando esta opção nas configurações "Detalhes" dentro do módulo. O dimensionamento 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 utilizados para o dimensionamento final. Em vez disso, são usadas as forças internas de dimensionamento 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 cálculo bidirecional no módulo. As regiões médias usadas como faixas de cálculo proporcionarão melhor uniformidade ao dimensionamento da armadura, mas não são um dimensionamento estritamente unidirecional.
Conclusão
O RF-CONCRETE Surfaces é um módulo de dimensionamento da armadura de laje bidirecional por defeito. 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 dimensionamento final calculadas dentro do módulo. A maneira ideal para considerar o método de faixa de cálculo para um verdadeiro dimensionamento de betão armado unidirecional sobre uma largura definida pelo utilizador 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 do RF-CONCRETE Surfaces. A última opção melhorará a média das forças internas sobre a largura de uma faixa de cálculo, mas o dimensionamento bidirecional ainda será considerado no processo do dimensionamento de armadura.