UNESP - Bauru/SP – 1309 - Estruturas de Concreto II – Vigas de Edifícios 1 VIGAS DE EDIFÍCIOS 1. INTRODUÇÃO O texto seguinte apresenta vários itens da NBR 6118/2003 relativos às vigas contínuas de edifícios. O tema faz parte do programa da disciplina 1309 – Estruturas de Concreto II. A norma NBR 6118, editada em março de 2003 pela ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT, sob o título: PROJETO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO – PROCEDIMENTO, tem 170 páginas. Esta norma substituiu as normas precedentes, NB 1/78 e NBR 6118/1980. A norma tem como objetivo fixar os requisitos básicos exigíveis para o projeto de estruturas de concreto simples, armado e protendido, excluídas aquelas em que se empregam concreto leve, pesado ou outros especiais. Aplica-se às estruturas de concretos normais, com massa específica seca maior que 2.000 kg/m3 e menor que 2.800 kg/m3, do grupo I da NBR 8953 de resistência para o concreto à compressão (C10 a C50). Excluem-se da norma os concretos massa e sem finos. 2. DEFINIÇÕES DE ESTADOS LIMITES Uma estrutura de concreto armado bem projetada deve apresentar uma conveniente margem de segurança contra a ruptura provocada pelas solicitações, deformações menores que as máximas permitidas e durabilidade (não apresentar corrosão, fissuração excessiva, etc.), durante toda sua vida útil. Em resumo, o bom projeto estrutural deve garantir a estabilidade, o conforto e a durabilidade da estrutura. Portanto, uma estrutura não preenche mais os requisitos de utilização quando atinge o chamado “estado limite”. A NBR 6118/80 definia os estados limites “último” e de “utilização”. A NBR 6118/2003 redefiniu o estado de utilização como de serviço (ELS), classificando-o de acordo com o tipo de ocorrência na estrutura. Os estados limites de interesse às estruturas de Concreto Armado, conforme o item 3.2 da norma, são apresentados a seguir. 2.1 Estado Limite Último (ELU): Estado limite relacionado ao colapso, ou a qualquer outra forma de ruína estrutural, que determine a paralisação do uso da estrutura. 2.2 Estado Limite de Formação de Fissuras (ELS-F): Estado em que se inicia a formação de fissuras. Admite-se que este estado limite é atingido quando a tensão de tração máxima na seção UNESP - Bauru/SP – 1309 - Estruturas de Concreto II – Vigas de Edifícios 2 transversal for igual à resistência à tração na flexão, determinada de acordo com a NBR 12142 (fct,f). 2.3 Estado Limite de Abertura das Fissuras (ELS-W): Estado em que as fissuras se apresentam com aberturas iguais aos máximos especificados no item 13.4.2. 2.4 Estado Limite de Deformações Excessivas (ELS-DEF): Estado em que as deformações atingem os limites estabelecidos para a utilização normal, dados no item 13.4.2. 2.5 Estado Limite de Vibrações Excessivas (ELS-VE): Estado em que as vibrações atingem os limites estabelecidos para a utilização normal da construção. 3. ANÁLISE ESTRUTURAL No item 14 a NBR 6118/2003 apresenta uma série de informações relativas à Análise Estrutural, como princípios gerais, hipóteses, tipos, etc., de elementos lineares e de superfície, além de vigas-parede, pilares-parede e blocos. Segundo a norma “o objetivo da análise estrutural é determinar os efeitos das ações em uma estrutura, com a finalidade de efetuar verificações de estados limites últimos (ELU) e de serviço (ELS). A análise estrutural permite estabelecer as distribuições de esforços internos, tensões, deformações e deslocamentos, em uma parte ou em toda a estrutura.” “A análise deve ser feita com um modelo estrutural realista, que permita representar de maneira clara todos os caminhos percorridos pelas ações até os apoios da estrutura e que permita também representar a resposta não linear dos materiais. As condições de equilíbrio devem ser necessariamente respeitadas. Análises locais complementares devem ser efetuadas nos casos em que a hipótese da seção plana não se aplica. As equações de equilíbrio podem ser estabelecidas com base na geometria indeformada da estrutura (teoria de 1a ordem), exceto nos casos em que os deslocamentos alterem de maneira significativa os esforços internos (teoria de 2a ordem).” Teoria ou Análise de Primeira Ordem: o equilíbrio da seção é estudado na configuração geométrica inicial (item 15.2). Teoria ou Análise de Segunda Ordem: o equilíbrio da seção é estudado considerando a configuração deformada (item 15.2). “As estruturas podem ser idealizadas como a composição de elementos estruturais básicos, classificados e definidos de acordo com a sua forma geométrica e a sua função estrutural. UNESP - Bauru/SP – 1309 - Estruturas de Concreto II – Vigas de Edifícios 3 No item 14.5 a NBR 6118 apresenta cinco tipos de análise estrutural, os quais se diferenciam pelo comportamento admitido para os materiais constituintes da estrutura, observadas as limitações correspondentes. Todos os modelos admitem que os deslocamentos da estrutura são pequenos. 3.1 Análise Linear Admite-se comportamento elástico-linear (vale a lei de Hooke – existe proporcionalidade entre tensão e deformação e ausência de deformações residuais num ciclo carregamento- descarregamento) para os materiais. Na análise global (análise do conjunto da estrutura) as características geométricas podem ser determinadas pela seção bruta de concreto dos elementos estruturais. Em análises locais (análise de um elemento estrutural isolado) para cálculo dos deslocamentos, na eventualidade da fissuração, esta deve ser considerada. O valor para o módulo de elasticidade deve, em princípio, ser considerado o secante (Ecs), definido no item 8.2.8 da NBR 6118/2003. Os resultados de uma análise linear são usualmente empregados para a verificação de estados limites de serviço. É possível estender os resultados para verificações de estado limite último, mesmo com tensões elevadas, desde que se garanta a ductilidade dos elementos estruturais. 3.2 Análise Linear com Redistribuição Na análise linear com redistribuição, os efeitos das ações, determinados em uma análise linear, são redistribuídos na estrutura, para as combinações de carregamento do estado limite último (ELU). Nesse caso, as condições de equilíbrio e de ductilidade devem ser obrigatoriamente satisfeitas. Todos os esforços internos devem ser recalculados de modo a garantir o equilíbrio de cada um dos elementos estruturais e da estrutura como um todo. Os efeitos de redistribuição devem ser considerados em todos os aspectos do projeto estrutural, inclusive as condições de ancoragem e corte de armaduras e os esforços a ancorar. Cuidados especiais devem ser tomados com relação a carregamentos de grande variabilidade. As verificações de combinações de carregamento de estado limite de serviço (ELS) ou de fadiga podem ser baseadas na análise linear sem redistribuição. De uma maneira geral é desejável que não haja redistribuição de esforços em serviço. UNESP - Bauru/SP – 1309 - Estruturas de Concreto II – Vigas de Edifícios 4 3.3 Análise Plástica A análise estrutural é denominada plástica quando as não linearidades puderem ser consideradas, admitindo-se materiais de comportamento rígido-plástico perfeito (figura 1) ou elasto-plástico perfeito (figura 2). yσ ε σ yσy σ ε y ε Figura 1 – Material rígido-plástico perfeito. Figura 2 – Material elasto-plástico perfeito. A análise plástica de estruturas reticuladas não pode ser adotada quando: a) se consideram os efeitos de segunda ordem global; b) não houver suficiente ductilidade para que as configurações adotadas sejam atingidas.