Vigas de pavimento, nervuras, vigas em T: Modelação e determinação de esforços internos

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Na construção de estruturas em betão armado são utilizadas muitas vezes vigas de pavimento ou vigas em T. Em contraste com as opções anteriores para a representação e cálculo deste tipo de problemas, onde uma viga de pavimento era assumida como apoio fixo e a reação de apoio determinada era colocada num sistema de barras separado com secção transversal de viga em T, os programas de elementos finitos mais complexos como o RFEM oferecem a possibilidade de considerar o sistema como um todo e, por consequente, com mais precisão.

Vantagens da representação através do tipo de barra na RFEM

É considerada rigidez ou flexibilidade de uma viga de pavimento. Assim, pode ser representada a sua influência na distribuição das forças internas e na deformação.

Parâmetros de nervura

Figura 01 - Parâmetros de nervura 3D

Existem dois parâmetros principais para a nervura numa posição 3D. Primeiro, existe a largura de integração que define a área para a integração das forças internas. Para isso, a área de integração de cada lado não deve exceder várias superfícies. Segundo, o alinhamento de nervuras tem de ser definido. Os dados de posição referem-se ao sistema de eixos local da superfície incluindo a nervura.

Secção de nervura

Como secção da nervura, é necessário definir uma parte da secção que se encontra adicionalmente disponível na superfície. Para o dimensionamento de uma viga em T, o programa gera uma secção bruta da viga em T.

Determinação de forças internas para dimensionamento

Antes do dimensionamento, as forças internas e a relação com o centro geométrico da viga em T (geralmente em T ou em L) são determinadas. Para isso, o componente de força interna da placa e o componente de nervura estão integrados. As forças internas estão integradas perpendicularmente ao eixo da nervura.

Figura 02 - Representação dos esforços internos para apenas a nervura

Para o componente de placa, as seguintes forças internas resultam da integração das forças internas nas superfícies. Assume-se que os sistemas de eixos locais da nervura e da superfície são os mesmos. Se não forem os mesmos, as forças internas têm de ser transformadas previamente no sistema de eixos local da nervura.

Figura 03 - Excentricidade das partes da secção transversal

As forças internas do componente da nervura correspondem às forças internas da barra incluindo a secção da nervura. No RFEM, é possível exibir as forças internas sem os componentes de superfície incluídos para a avaliação das forças internas. Pode ajustar isso no Navegador de projetos - Mostrar em "Resultados" -> "Nervuras - Contribuição efetiva na superfície/barra".

Figura 04 - Representação de esforços internos para a viga em T 1

As forças internas resultantes da viga em T são obtidas, onde as forças internas da placa e o componente de nervura referem-se ao centro geométrico da secção de viga em T.

Figura 05 - Partes da secção – Nervura 3D

O momento de flexão da viga em T resultante pode ser obtido para uma secção em T da seguinte forma:
My = My, placa + My, nervura -placa e ∙ Nplaca + enervura ∙ Nnervura
O programa determina sempre as forças internas resultantes das secções em barra de T. de acordo com a predefinição.

Figura 06 - 6 – Componente da força interna – Laje

Nervura em 2D

Basicamente, não é um problema puramente bidimensional para vigas em T. Os usuários precisam estar cientes de que a consideração de nervuras em 2D necessariamente vem com uma simplificação. Uma vez que o alinhamento dos elementos excêntricos não é possível em 2D, o eixo do centro geométrico da secção de viga em T é executado no plano da superfície. Esta abordagem requer passos adicionais quando se considera a rigidez da estrutura.

Figura 07 - Nervura 2D

Além dos parâmetros da nervura em 3D, tem de ser aplicados parâmetros adicionais da nervura em 2D para considerar a rigidez da secção da viga em T. Ao considerar internamente a nervura em 2D, a rigidez sobreposta resulta na área de largura de integração b1 e b2. Portanto, a redução da rigidez da superfície na área da largura de integração está ativa devido à configuração padrão dos parâmetros da nervura. No entanto, os utilizadores devem ter em atenção que esta aplicação leva à concentração de rigidez ao longo do eixo da nervura, o que não ocorre na realidade ou na visualização da nervura em 3D.

Figura 08 - 8 – Parâmetros adicionais – Nervura 2D

Uma vez que a excentricidade em 2D não pode ser apresentada, é considerada a influência da excentricidade na rigidez, ou seja, nos componentes adicionais de Steiner. Para rigidez à torção, a parte da secção da viga em T e a superfície são sobrepostas. A atividade de rigidez à torção da secção da viga em T. pode ser reduzida manualmente. Geralmente, não é possível especificar um fator de redução ou um valor percentual para a rigidez de torção efetiva porque isso depende da geometria da secção.

Por isso, é melhor utilizar a versão 3D do RFEM em vez da versão 2D para representar as vigas de pavimento.

Referência

[1]  Barth, C .; Rustler, W .: Finite Elemente in der Baustatik-Praxis, edição. Berlin: Beuth, 2013

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