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Como calcular a altura útil de uma viga usando Python - Python para Cálculo Estrutural e Engenharia Civil

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A altura útil de uma viga, representada pela letra d, é um dos requisitos principais para o cálculo da armadura de vigas (e alguns outros elementos horizontais, como as lajes).

Vamos começar examinando a seguinte imagem:



A Altura Útil da Viga é a altura que está trabalhando efetivamente. É a altura que vai da face mais comprimida (fibra superior) até o centro de gravidade da armadura principal (fibra inferior).

Na imagem observamos que:

h = altura da seção transversal;

c = cobrimento;

Øt = diâmetro nominal dos estribos;

Øs = diâmetro nominal do aço longitudinal.

Como o objetivo da altura útil da viga é ajudar no cálculo da armadura da viga, parece interessante o fato de termos, já de início, informar o diâmetro das barras da armadura principal e também das barras que compõem os estribos. Por estranho que pareça, é assim que o processo funciona mesmo.

Dessa forma, é comum informarmos o valor de 10mm (1cm) para o Øs e 5mm (0.5cm) para o Øt. No final do cálculo, se as diferenças forem muito grandes, nós voltamos, ajustamos os valores para os diâmetros dos estribos e das barras longitudinais e reiciamos o processo.

Em relação ao cobrimento do concreto, em geral usamos o valor de 3cm para o concreto armado na Classe de Agressividade Ambiental II (NBR 6118:2014).

Vamos ver o código Python agora? Pediremos para o usuário informar os diâmetros das barras longitudinais e dos estribos, a altura da viga, o cobrimento do concreto e, em seguida, vamos calcular e exibir a altura útil da viga:

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# método principal
def main():
  # vamos pedir a altura da viga em centímetros
  h = float(input("Informe a altura da viga (em cm): "))
  
  # vamos pedir o diâmetro da barra principal em milímetros
  diametro_s = float(input("Informe o diâmetro da barra principal (em mm): "))
  # vamos converter para centímetros
  diametro_s = diametro_s / 10 

  # vamos pedir o diâmetro da barra de estribo em milímetros
  diametro_t = float(input("Informe o diâmetro da barra de estribo (em mm): "))
  # vamos converter para centímetros
  diametro_t = diametro_t / 10

  # vamos pedir o cobrimento do concreto em centímetros
  c = float(input("Informe o cobrimento do concreto (em cm): "))

  # e calculamos a altura útil da viga
  d = h - c - diametro_t - (diametro_s / 2)

  # e mostramos os resultados
  print("\nA altura útil da viga é: {0} cm".format(round(d, 2)))
 
if __name__== "__main__":
  main()

Ao executar este código Python nós teremos um resultado parecido com:

Informe a altura da viga (em cm): 40
Informe o diâmetro da barra principal (em mm): 12.5
Informe o diâmetro da barra de estribo (em mm): 5
Informe o cobrimento do concreto (em cm): 3

A altura útil da viga é: 35.88 cm

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