Idea Statica
  • Aço
  • Betão
  • Apoio e aprendizagem
  • Preços
  • Empresa
  • Visão geral do aço
  • Design de conexão
  • Conceção dos membros
  • Conceção paramétrica
  • Estudos de casos de aço
  • Vista geral do concreto
  • Conceção da ancoragem
  • Estudos de casos concretos
  • Centro de apoio
  • E-learning e certificação
  • Blog
  • Transferências e licenças
  • Planos
  • Ferramenta gratuita da comunidade
  • Clientes empresariais
  • Estudantes e educadores
  • Sobre nós
  • Contacto
  • Investigação e desenvolvimento
  • Revendedores autorizados
  • Conheça os nossos clientes
  • Aço
    Visão geral do açoDesign de conexãoConceção dos membrosConceção paramétricaEstudos de casos de aço
  • Betão
    Vista geral do concretoConceção da ancoragemEstudos de casos concretos
  • Apoio e aprendizagem
    Centro de apoioE-learning e certificaçãoBlogTransferências e licenças
  • Preços
    PlanosFerramenta gratuita da comunidadeClientes empresariaisEstudantes e educadores
  • Empresa
    Sobre nósContactoInvestigação e desenvolvimentoRevendedores autorizadosConheça os nossos clientes
Teste de 14 Dias
Teste de 14 Dias
  • Aço
  • Betão
  • Apoio e aprendizagem
  • Preços
  • Empresa

Subscreva a nossa newsletter

Empresa

  • Sobre nós
  • Parcerias
  • Carreiras
  • Tecnologia patenteada para engenheiros estruturais

Recursos

  • Projetos de clientes
  • Casos de estudo
  • IDEA StatiCa Connection Library
  • Livros de verificação

Legal

  • IDEA StatiCa CONTRATO DE LICENÇA DE UTILIZADOR FINAL
  • Política de privacidade global
  • Termos de Serviço – IDEA StatiCa Viewer
  • Licenciamento

Ajuda

  • Contato
  • Pedido de cotação
  • Revendedores
  • Downloads
FacebookInstagramLinkedInYouTube

© IDEA StatiCa 2009-2026

Confiado e utilizado em todo o mundo por engenheiros, fabricantes e consultores.

Centro de SuporteExemplos de verificaçãoEnsaio unitário: ensaios de corte em vigas com baixa quantidade de estribos
Ensaio unitário: ensaios de corte em vigas com baixa quantidade de estribos
ConcreteReinforced concreteVerificationsDetail 2DEN (Eurocode)

Ensaio unitário: ensaios de corte em vigas com baixa quantidade de estribos

Este artigo também está disponível em
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
Traduzido por IA do inglês

Introdução 

No próximo artigo, pretendemos explorar a rotura por corte em vigas com baixa quantidade de estribos. Iremos comparar dados experimentais com o modelo 3D-CSFM Solid Block para analisar as respostas carga-deformação e prever os modos de rotura. Este ensaio unitário inclui três exemplos, cada um variando na quantidade de armadura e nas dimensões da viga. Além disso, este artigo estende a verificação existente do CSFM 2D[1], oferecendo uma análise mais detalhada das variações de malha e do número de exemplos. Todos os métodos baseados no CSFM foram realizados na aplicação IDEA StatiCa Detail, utilizando maioritariamente definições padrão. Mais detalhes sobre este tema serão discutidos posteriormente no artigo.

Definição dos modos de rotura

Para facilitar a comparação dos modos de rotura observados nas experiências com os previstos pelo CSFM, os modos de rotura são categorizados como flexão (F) ou corte (S). Embora a cedência da armadura não constitua, por si só, uma rotura do material, esta é incluída como parte da classificação do modo de rotura em conjunto com o esmagamento do betão. Esta distinção é crucial para identificar roturas por esmagamento do betão que ocorrem sem cedência da armadura—que são tipicamente muito frágeis—daquelas que ocorrem após a cedência da armadura, que podem demonstrar um certo grau de capacidade de deformação.

Table. 1.1Definition of failure modes\textsf{\textit{\footnotesize{Table. 1.1\qquad Definition of failure modes}}}Table. 1.1Definition of failure modes

Configuração do ensaio unitário

Neste ensaio unitário, todas as vigas foram apoiadas como vigas simplesmente apoiadas e carregadas com uma única força a meio vão. Os parâmetros como as dimensões e a armadura da viga podem ser vistos na Fig 2.1. Esta tabela inclui informações como o diâmetro da armadura de corte (Øt), o espaçamento (st) e a taxa geométrica de armadura (ρt,geo). Além disso, são apresentados detalhes sobre a armadura de flexão, incluindo o número (nl) e o diâmetro (Øl) dos varões, bem como a geometria das vigas—altura útil (d), relação de esbelteza ao corte (a/d) e largura (b). O ensaio designado R 500m352, realizado por Huber em 2016[3], utilizou provetes reforçados com ganchos de um ramo. Em contraste, os provetes de ensaio A1 e A3, que fizeram parte de uma experiência realizada por Vecchio e Shim em 2004[2], utilizaram estribos fechados de dois ramos como armadura.

Fig. 2.1Dimensions and mode of Reinforcement: (a) R500m352, (b) A1, A3 \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 2.1\qquad Dimensions and mode of Reinforcement: (a) R500m352, (b) A1, A3 }}}Fig. 2.1Dimensions and mode of Reinforcement: (a) R500m352, (b) A1, A3 

Table. 1.2Reinforcement Properties\textsf{\textit{\footnotesize{Table. 1.2\qquad Reinforcement Properties}}}Table. 1.2Reinforcement Properties

Propriedades dos materiais

As propriedades dos materiais do betão, da armadura e das âncoras utilizadas na análise do CSFM estão detalhadas na Tabela 1.3. A maioria das propriedades dos materiais necessárias para introdução no CSFM foram indicadas nos relatórios das respetivas experiências. Os valores que não foram explicitamente indicados e, por isso, assumidos, estão marcados na tabela.

Table. 1.3Material Properties\textsf{\textit{\footnotesize{Table. 1.3\qquad Material Properties}}}Table. 1.3Material Properties

Fig. 2.2Stress strain diagrams of materials: (a) Stress-strain diagram of reinforcement, (b) Stress-strain diagram of concrete\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 2.2\qquad Stress strain diagrams of materials: (a) Stress-strain diagram of reinforcement, (b) Stress-strain diagram of concrete}}}Fig. 2.2Stress strain diagrams of materials: (a) Stress-strain diagram of reinforcement, (b) Stress-strain diagram of concrete

Modelação com 3D-CSFM

Os parâmetros de material e de armadura utilizados nas análises CSFM 2D e 3D foram obtidos, respetivamente, das Tabelas 1.2 e 1.3. No 3D-CSFM, as vigas foram modeladas utilizando a classe de modelo Solid Block no IDEA StatiCa Detail. A carga nas vigas foi aplicada a meio vão como uma carga de superfície sobre uma área de 0,2 m por b (a largura da viga), com a força resultante a atuar de acordo com os dados experimentais. As condições de apoio das vigas foram modeladas como simplesmente apoiadas, utilizando um apoio de superfície com dimensões de 0,15 m por 0,30 m. Esta configuração foi concebida para reproduzir com precisão as condições da configuração experimental e fornecer uma simulação realista do comportamento da viga sob carga.

Como referido anteriormente, quase todos os parâmetros, incluindo o tamanho da malha, são mantidos de acordo com as definições padrão no IDEA StatiCa Detail. No entanto, foi feito um ajuste específico para a modelação dos estribos: o "modelo Pull-Out" foi explicitamente utilizado em vez do modelo padrão "Tension Chord". Este modelo é aplicado automaticamente no modelo 2D-CSFM na classe Beam para estribos. A modificação foi implementada para garantir o cálculo preciso dos estribos no tipo de modelo 3D-CSFM Solid Block, dentro do modo developer do IDEA StatiCa Detail. Este ajuste é fundamental para alinhar a simulação de forma mais próxima com os comportamentos físicos observados nas configurações experimentais, particularmente na forma como os estribos são submetidos a cargas nos modelos.

Saiba mais sobre o modelo Tension Chord e o modelo Pull-Out em Theoretical background

Todos os fatores parciais no IDEA StatiCa Detail estão definidos com o valor 1,0. 

Fig. 2.3Loads in IDEA StatiCa Detail: (a) 3D-CSFM: A1 - Vecchio and Shim (2004), (b) 2D-CSFM: R500m352 - Huber (2016)\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 2.3\qquad Loads in IDEA StatiCa Detail: (a) 3D-CSFM: A1 - Vecchio and Shim (2004), (b) 2D-CSFM: R500m352 - Huber (2016)}}}Fig. 2.3Loads in IDEA StatiCa Detail: (a) 3D-CSFM: A1 - Vecchio and Shim (2004), (b) 2D-CSFM: R500m352 - Huber (2016)

Resposta carga-deformação

A comparação entre os métodos numéricos e os dados experimentais pode ser visualizada na Figura 2.4. Nesta figura, os dados experimentais são representados por uma linha tracejada preta, enquanto o 2D-CSFM é representado por uma linha sólida azul e o 3D-CSFM por uma linha sólida vermelha. Os gráficos demonstram uma forte correlação entre os métodos numéricos e os dados experimentais, indicando que as simulações capturam eficazmente o comportamento observado nas experiências físicas. Este alinhamento sugere que os modelos numéricos são robustos e fornecem uma base fiável para analisar a resposta estrutural sob as condições testadas.

Fig. 2.4Load-Deformation Respons: (a) R500m352, (b) A1, (c) A3\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 2.4\qquad Load-Deformation Respons: (a) R500m352, (b) A1, (c) A3}}}Fig. 2.4Load-Deformation Respons: (a) R500m352, (b) A1, (c) A3

A comparação da carga crítica pode ser vista na Figura 2.5 e a percentagem de conformidade na Tabela 1.4. Para todos os exemplos, verifica-se um alinhamento consistente com os resultados experimentais.

Fig. 2.5Critical Load: (a) R500m352, (b) A1, (c) A3\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 2.5\qquad Critical Load: (a) R500m352, (b) A1, (c) A3}}}Fig. 2.5Critical Load: (a) R500m352, (b) A1, (c) A3

Table. 1.4Critical Load comparison\textsf{\textit{\footnotesize{Table. 1.4\qquad Critical Load comparison}}}Table. 1.4Critical Load comparison

Table. 1.5Critical Load and Failure mode type comparison\textsf{\textit{\footnotesize{Table. 1.5\qquad Critical Load and Failure mode type comparison}}}Table. 1.5Critical Load and Failure mode type comparison

Conclusão 

No ensaio unitário, é feita uma comparação entre o comportamento experimental e as simulações CSFM, tanto em 2D como em 3D, de uma viga com uma baixa quantidade de armadura. As principais conclusões do artigo incluem:

  • Tanto as simulações CSFM 2D como 3D correspondem de perto aos dados experimentais, demonstrando a sua capacidade de prever com precisão o comportamento estrutural de vigas com armadura mínima.
  • A utilização da modelação Solid Block em 3D e das técnicas de modelação 2D equivalentes são eficazes para representar as condições reais das vigas sob carga, tal como validado pela forte correlação com os resultados experimentais.
  • Os resultados da resposta carga-deformação, da comparação da carga crítica e da previsão do modo de rotura mostram uma forte concordância com os resultados experimentais. Este forte alinhamento sublinha a eficácia e a precisão das simulações CSFM na modelação do comportamento real das vigas sob várias condições de carregamento.
  • Embora o 3D-CSFM ainda esteja na sua fase beta, o seu alinhamento com os resultados experimentais destaca a sua utilidade potencial. Esta concordância fornece alguma validação da eficácia da ferramenta, embora deva ser interpretada com cautela, dado o seu estágio de desenvolvimento.

Fig. 2.6Stress field results R500m352\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 2.6\qquad Stress field results R500m352}}}Fig. 2.6Stress field results R500m352

Referências 

[1] - Kaufmann, W., J. Mata-Falcón, M. Weber, T. Galkovski, D. Thong Tran, J. Kabelac, M. Konecny, J. Navratil, M. Cihal, and P. Komarkova. 2020. “Compatible Stress Field Design Of Structural Concrete. Berlin, Germany.”AZ Druck und Datentechnik GmbH, ISBN 978-3-906916-95-8.

[2] - Vecchio, F.J., and W. Shim. 2004. “Experimental and Analytical Reexamination of Classic Concrete Beam Tests.” Journal of Structural Engineering 130 (3): 460–69.

[3] - Huber, P. 2016. “Beurteilung der Querkrafttragfähigkeit bestehender Stahlbeton- und Spannbetonbrücken.” PhD thesis, Wien: TU Wien, Faculty of Civil Engineering.

Experimente hoje a versão mais recente do IDEA StatiCa

Obtenha 14 dias de acesso total, completamente gratuito.

Experimente o IDEA StatiCa gratuitamente

Artigos relacionados

Verificação normativa de paredes e vigas-parede
  • Concreto
  • Detail 2D
  • EN (Eurocode)
  • BIM link
  • SCIA Engineer
  • CSFM
  • +6
  • Concreto
  • Detail 2D
  • EN (Eurocode)
  • BIM link
  • SCIA Engineer
  • CSFM

Webinar

Verificação normativa de paredes e vigas-parede

Ler mais