Dimensionamento de vigas do tipo parede no RFEM

Artigo técnico

No cálculo de elementos em betão armado, é muitas vezes necessário verificar vigas do tipo parede. Estas são utilizadas principalmente em vergas de janelas e portas, vigas de pavimento, ligações de tetos com desnível e sistemas de pórticos. Estando estas representadas como superfícies no RFEM, a avaliação dos resultados da armadura requer mais passos.

Fundo

O cálculo de esforços internos é efetuado com um comportamento de material elástico. Uma viga-parede transfere a sua flexão através de uma distribuição não-linear do esforço axial. Esta distribuição pode variar, dependendo da relação entre a altura (h) e o comprimento (l).

Figura 01 - nx

Quanto mais pequena a relação h/l for, mais a distribuição se aproxima da linha reta. Efetuando um dimensionamento da superfície com estes esforços internos, o resultado é uma distribuição da armadura longitudinal necessária que corresponde a uma cunha.

Figura 02 - Armadura longitudinal necessária

No entanto, esta disposição da armadura não está correta, porque o dimensionamento do betão parte de um estado fendilhado. A deformação da armadura na borda inferior pode ter sido excedida há muito tempo, enquanto as camadas de armadura superior continuam intactas.

Geramente, existem duas opções para o dimensionamento no RFEM:

  1. Avaliação a partir de cortes
  2. Dimensionamento através de uma barra resultante

Avaliação a partir de cortes

Esta opção deve ser sempre aplicada quando a relação h/l > 0,5. Após calcular a armadura necessária no módulo adicional RF‑CONCRETE Surfaces, é inserida uma secção vertical nos lugares determinantes.

Na avaliação da armadura de corte é utilizado o valor máximo da armadura vertical (por exemplo de as,2,-z e as,2,+z) e é aplicado até à borda superior da viga em ambos os lados sem ser diminuído.

Para a armadura de flexão pode ser ativada a opção de interpretação de resultados na configuração de detalhes da caixa de diálogo do corte. É necessário fazer as somas de ambos as armadura horizontais, por exemplo,  as,1,-z e as,1,+z. A armadura longitudinal total determinada é definida como sendo concentrada na borda inferior da secção.

Figura 03 - Determinação de armadura longitudinal necessária

De acordo com [1], a avaliação do cálculo elástico da viga-parede deve ter em consideração os seguintes pontos:

  • Disposição concentrada da armadura de vão na borda inferior
  • A armadura de vão deve ser colocada sobre o comprimento total e ancorada para a força de 80% nos apoios.
  • Para vigas de múltiplos vãos é necessário colocar varões de armadura com o correspondente comprimento de sobreposilção.
  • Para vigas de vãos múltiplos é necessário colocar metade da armadura do apoio sobre o comprimento total do apoio. O resto deve ser prolongado para além da borda do apoio até um comprimento de  sem comprimentos de ancoragem adicionais.
  • As cargas aplicadas em baixo, incluindo o peso próprio, aparecem num semicírculo imaginário com um raio de  0,5 L (L < H) e e devem ser aplicadas na sua totalidade através de armadura de suspensão. A armadura de suspensão deve ser mantida a uma altura de L < H.

Dimensionamento através de uma barra resultante

Esta opção só pode ser utilizada a partir de uma relação h/l ≤ 0,5, caso contrário, o braço de alavanca é assumido como demasiado favorável. Para a avialiação de resultados e dimensionamento é criada uma barra horizontal resultante no centro de gravidade. É definida uma secção retangular com as dimensões da viga do tipo parede. Na configuração de detalhes da barra resultante, só deve ser selecionada a respetiva superfície. Assim, o módulo adicional RF‑CONCRETE Members pode efetuar o dimensionamento na barra resultante com os esforços internos integrados da viga do tipo parede.

Figura 04 - Resultados na barra resultante

Interpretação e resumo

Dependendo da geometria e do carregamento, ambos os resultados podem diferir substancialmente. A razão principal advém de uma assunção diferente dos braços de alavanca no dimensionamento. No dimensionamento da superfície resulta um braço de alavanca mais pequeno na distribuição de deformações, o que gera uma armadura necessária superior.

o procedimento com a barra resultante dispensam a criação de vários cortes e a determinação manual da armadura de flexão. Além disso, a armadura é colocada corretamente.

Referência

[1]   Rombach, G. (2010). Anwendung der Finite-Elemente-Methode im Betonbau. Berlin: Wilhelm Ernst & Sohn.

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