Cálculo de Estufa de Tubos Retangulares

Método de cálculo da estufa de tubos retangulares

Esta calculadora calcula a geometria de uma estufa arqueada feita com tubo de aço retangular e fornece as principais áreas, o volume, o comprimento do arco e o comprimento total dos elementos da estrutura. O cálculo é adequado para um dimensionamento preliminar, para estimar a quantidade de tubos e de revestimento em chapas, e para preparar um desenho cotado antes da fabricação.

O modelo da estufa é tratado como um corpo com seção transversal constante ao longo de todo o comprimento. Isso permite calcular de forma inequívoca a área do piso, a área das fachadas, a área da envoltória, o volume interno e o comprimento aproximado dos tubos para quadros e seções.

Valores de referência e recomendações

Modelo geométrico

Forma da seção transversal. A calculadora trata a vista frontal como uma combinação de uma parte retangular inferior e uma parte arqueada superior. As dimensões de entrada são o comprimento da estufa A em mm, a largura B em mm, a altura total H1 em mm e a altura da parede reta H2 em mm. A altura da parte arqueada é considerada como h = H1 - H2.

Arco. A parte superior da vista frontal é calculada como um arco circular que passa pelos pontos superiores das paredes laterais retas. Para esse arco, o raio é determinado primeiro a partir da largura B e da flecha do arco h.

R = B2 / (8h) + h / 2

Ângulo central do arco. Depois que o raio é encontrado, calcula-se o ângulo correspondente à parte arqueada. Esse ângulo é então usado tanto para o comprimento do arco quanto para a área do segmento circular.

θ = 2 arsin(B / (2R))

Área, volume e envoltória externa

Área da estufa. A área de base é calculada como um retângulo em planta. Esse valor mostra a área ocupada pela estufa no terreno.

S = A x B

Área de uma fachada. Uma fachada é composta por um retângulo com largura B e altura H2 e por um segmento circular com altura h. A área do segmento é determinada usando o raio R e o ângulo θ.

Sseg = R2 x (θ - sinθ) / 2

Sfacade = B x H2 + Sseg

Volume da estufa. Como a seção transversal não muda ao longo do comprimento, o volume interno é calculado multiplicando a área de uma fachada pelo comprimento da estufa.

V = Sfacade x A

Área do teto e das laterais. Para uma estufa arqueada, a envoltória longitudinal externa é calculada como o comprimento da estufa A multiplicado pelo comprimento do arco de uma seção transversal. Esse resultado inclui o teto e as duas superfícies laterais curvas, sem as fachadas.

Larc = R x θ

Sroof = A x Larc

Área das fachadas. A área total das duas fachadas é igual ao dobro da área de uma fachada.

Sfacades = 2 x Sfacade

Área total. A área externa total de revestimento é obtida somando a área da envoltória longitudinal e a área das duas fachadas.

Sfull = Sroof + Sfacades

Perímetros e comprimento do arco

Perímetro em planta. O valor do perímetro se refere à base da estufa e é calculado como o perímetro de um retângulo com comprimento A e largura B. Ele é útil para uma estimativa preliminar da estrutura de base, do contorno da fundação ou do comprimento total ao longo do perímetro.

P = 2 x (A + B)

Perímetro da seção. O valor chamado "perímetro da seção" corresponde ao comprimento de um arco transversal da estufa. Na prática, esse é o comprimento de tubo necessário para fazer um quadro arqueado sem elementos internos de contraventamento.

Lógica do cálculo da estrutura

Seções transversais. O número de quadros transversais é determinado dividindo o comprimento da estufa em seções laterais. Quanto mais seções houver ao longo do comprimento, menor será o espaçamento entre quadros e maior será o número total de arcos transversais e de elementos longitudinais.

Fachadas. Para as fachadas, a calculadora leva em conta o contorno externo de cada fachada, a abertura da porta e os elementos internos com base no número especificado de seções horizontais e verticais. As duas fachadas são tratadas como geometricamente idênticas.

Paredes laterais. Para cada lado longitudinal, a calculadora soma os elementos longitudinais ao longo do comprimento da estufa e os montantes verticais de acordo com o número especificado de seções. O resultado é então dobrado, porque existem duas paredes laterais.

Comprimento total do material da estrutura. O comprimento total de tubos é obtido somando os comprimentos dos quadros transversais, dos elementos das fachadas, dos elementos laterais e da moldura da porta. Esse é o comprimento medido ao longo das linhas de centro dos elementos, por isso, na compra do material, é comum acrescentar uma reserva de fabricação para corte, ajuste e perdas. Na prática, costuma-se usar uma reserva de cerca de 5% para cortes simples e de cerca de 10% quando há muitas juntas e peças recortadas.

O que não está incluído no cálculo

Verificação estrutural. A calculadora não dimensiona a seção do tubo para cargas de neve, vento ou montagem e não verifica a estabilidade da estrutura. Ela calcula geometria, áreas, volume e comprimentos dos elementos, não a capacidade resistente da estrutura.

Dimensão do tubo. A dimensão do tubo em mm é usada para o desenho e para a representação visual dos elementos, mas não substitui um cálculo estrutural completo da estrutura metálica. Para uma estrutura real com revestimento e cargas reais, a seção deve ser verificada separadamente.

Referências normativas. Para a verificação de projeto de uma estrutura de aço para estufa na Europa, é comum consultar a EN 1993-1-1 Eurocódigo 3. Projeto de estruturas de aço. Parte 1-1. Regras gerais e regras para edifícios, a EN 1090-2 Execução de estruturas de aço e de alumínio. Parte 2. Requisitos técnicos para estruturas de aço e, para estruturas de estufas, também a EN 13031-1 Estufas. Projeto e construção. Parte 1. Estufas de produção comercial. Esses documentos são usados para verificar resistência, estabilidade, aptidão em serviço e requisitos de fabricação, enquanto esta calculadora realiza um cálculo geométrico e quantitativo.

FAQs

Por que o comprimento do arco é importante em uma estufa feita com tubo de aço retangular?

O comprimento do arco é necessário para duas tarefas ao mesmo tempo: calcular um quadro transversal e determinar a área da envoltória externa. Ele ajuda a estimar tanto o comprimento de tubo para um arco quanto a quantidade de revestimento para a superfície arqueada.

Qual é a diferença entre área da estufa e área total?

A área da estufa é a área de base em planta, ou seja, comprimento multiplicado pela largura. A área total é toda a superfície externa que precisa ser coberta com material: a envoltória arqueada mais as duas fachadas.

Este cálculo pode ser usado diretamente para comprar tubo de aço retangular?

A calculadora fornece uma boa estimativa preliminar do comprimento total de tubos, mas é melhor acrescentar uma reserva para cortes e juntas antes da compra. Se a estrutura for feita com comprimentos comerciais padrão, também é útil verificar o plano de corte dos elementos individuais.

A calculadora leva em conta a porta da estufa?

Sim, o comprimento total da estrutura inclui a moldura da porta de acordo com as dimensões de porta especificadas. Ao mesmo tempo, o cálculo continua sendo geométrico e não avalia reforços separados, dobradiças, contraventamentos diagonais nem o tipo exato do conjunto da porta.

Esta calculadora é adequada para verificar a confiabilidade da estufa sob cargas de neve e vento?

Não, esta calculadora não substitui uma verificação da capacidade estrutural. Cargas de neve, cargas de vento, escolha da espessura da parede do tubo e verificação de estabilidade exigem um cálculo de engenharia separado de acordo com as normas europeias para estruturas de aço e estufas.