Tipos de ligações

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CENTRO DE ENSINO SUPERIOR DE FOZ DO IGUAÇU - CESUFOZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TEORIA DAS ESTRUTURA 
 
 
 
 
 
 
FERNANDO ALES DE SIQUEIRA 
NARA REGINA SILVA 
 
 
 
 
 
 
FOZ DO IGUAÇU – PR 
2020 
 
Resumo: 
Com o avanço e desenvolvimento tecnológico dos programas de análise estrutural, é possível 
projetar edifícios cada vez mais esbeltos. Entretanto, estas estruturas podem apresentar elevado 
deslocamento horizontal, além de efeitos de segunda ordem significativos. Dessa maneira, a 
verificação da estabilidade global de edifícios de múltiplos pavimentos assume grande 
importância no projeto estrutural. 
A análise estrutural convencional de edificações em concreto armado é realizada considerando 
as ligações viga-pilar como rígidas. Entretanto, resultados experimentais comprovam a 
existência de rotações relativas nas ligações viga-pilar de estruturas de concreto armado, 
evidenciando a transmissão parcial de momento fletor. Neste trabalho foi abordado tipos de 
ligações e apoios existentes, a influência da rigidez das ligações e número de apoios em 
estruturas de edificações, exemplos de ligações em estruturas existentes utilizando ilustrações 
complementares ao texto e sobre a distribuição de esforços de acordo com os gêneros de 
ligações. 
Palavras-chave: Estruturas de concreto armado, Ligação viga-pilar, Rigidez, Cargas e Tipos 
de apoio. 
 
Abstract 
 
With the advancement and technological development of structural analysis programs, it is 
possible to design increasingly slim buildings. However, these structures can exhibit high 
horizontal displacement, in addition to significant second-order effects. Thus, the verification 
of the global stability of multi-storey buildings is of great importance in the structural design. 
The conventional structural analysis of reinforced concrete buildings is performed 
considering the beam-column connections as rigid. However, experimental results prove the 
existence of relative rotations in the beam-column connections of reinforced concrete 
structures, showing the partial transmission of bending moment. In this work, types of 
connections and existing supports were addressed, the influence of the rigidity of connections 
and number of supports in building structures, examples of connections in existing structures 
using illustrations complementary to the text and on the distribution of efforts according to 
the types of connections . 
Key Words: reinforced concrete structures, beam-column connection, rigidity, loads and 
types of support. 
 
 
Introdução 
 
Por concreto armado, entende-se o concreto com barras de aço nele imersas – o concreto é 
considerado “armado” com uma armadura de aço (dizia-se armiert devido ao francês béton 
armé) (MÖRSCH, 1929). O concreto armado é, pois, um material de construção composto no 
qual a ligação entre o concreto e a armadura de aço é devida à aderência do cimento e a efeitos 
de natureza mecânica (LEONHARDT & MÖNNING, 1972) 
Com o aumento do número de pavimentos da estrutura, os deslocamentos horizontais e os 
efeitos de segunda ordem se tornam maiores. Portanto, nas estruturas de múltiplos pavimentos, 
a influência da rigidez das ligações viga-pilar na estabilidade global pode ser crucial. A maior 
compreensão da influência da rigidez das ligações viga- -pilar no comportamento estrutural 
poderá contribuir para o desenvolvimento de projetos estruturais mais próximos à realidade do 
comportamento dos edifícios. Tais métodos poderão garantir uma maior segurança nos projetos 
de estruturas de concreto armado, especialmente de edifícios de múltiplos pavimentos. Além 
disso, a utilização dos recursos computacionais disponíveis exige um maior entendimento dos 
impactos da modificação da rigidez das ligações viga-pilar no comportamento estrutural de 
edifícios. 
Com o avanço e desenvolvimento tecnológico dos programas de análise estrutural, é possível 
projetar edifícios cada vez mais esbeltos. Entretanto, estas estruturas podem apresentar elevado 
deslocamento horizontal, além de efeitos de segunda ordem significativos. Dessa maneira, a 
verificação da estabilidade global de edifícios de múltiplos pavimentos assume grande 
importância no projeto estrutural. Modelos analíticos simples, que utilizam apenas parâmetros 
conhecidos e utilizados correntemente no cálculo de estruturas de concreto armado certamente 
são mais atrativos para a análise estrutural. 
A construção metálica vem crescendo entre 30% e 50% mais que as obras com 
concreto nos últimos cinco anos no país. Na Arcelor, a estrutura metálica cresce 
30% mais que o concreto armado. Nos próximos cinco anos, a tendência é que 
a construção com estrutura metálica continue crescendo, e só depois se 
estabilizará. (PAULA, 2015, p. 1) 
 
 
Apesar de muitos trabalhos estudarem as ligações viga-pilar monolíticas em concreto armado, 
conhecidas como nós de pórtico, tanto experimentalmente, como analiticamente, são escassos 
os trabalhos publicados sobre a influência da rigidez destas ligações no âmbito da análise da 
estabilidade global de estruturas inteiras de edifícios. (J. B. SANTOS 2018) 
 
 
Referencial teórico 
 
Segundo (J. B. SANTOS 2018) a análise estrutural é uma etapa primordial no projeto estrutural 
de uma edificação em concreto armado. Ela consiste em obter o comportamento da estrutura 
perante as ações atuantes, determinando as distribuições de esforços internos, tensões, 
deformações e deslocamentos na estrutura, realizando-se verificações dos estados limites 
últimos e de serviço na estrutura. 
O comportamento das ligações viga-pilar de uma estrutura influencia a redistribuição de 
esforços do pórtico espacial, e também no dimensionamento de todos os elementos estruturais. 
Portanto, na análise estrutural, a influência da rigidez das ligações deve ser tratada com sua 
devida importância, para ser possível obter esforços e o dimensionamento dos elementos 
estruturais de maneira compatível à realidade construtiva. 
As ligações viga-pilar, também chamadas de nós de pórtico, são regiões de comportamento 
estrutural muito complexo, onde ocorrem concentrações de tensões, tensões normais e de 
cisalhamento. Segundo Alva (2013), existe a influência de muitas variáveis interagindo na 
capacidade resistente do nó, tais como o detalhamento das armaduras, à geometria dos 
elementos conectados, à intensidade das solicitações, às resistências dos materiais concreto e 
aço. 
Por meio de resultados experimentais, August 2018, é possível observar a existência de rotações 
relativas nas ligações viga-pilar monolíticas em concreto armado. Estas rotações são causadas 
pelo deslizamento das armaduras longitudinais das vigas no interior dos nós de pórtico e pela 
fissuração do concreto nessas regiões, como ilustrado na Figura 1. 
 
 
Figura 1: Fissuração e deslizamento das armaduras existente em nós póticos. 
 
 
 
Proposta pelo Código Modelo CEBFIP 1990 (1993), para representar o comportamento do 
concreto, sob compressão uniaxial, cuja expressão é apresentada na equação: 
 
Cargas 
 
Uma estrutura pode estar sujeita à ação de diferentes tipos de carga, tais como pressão 
do vento, reação de um pilar ou viga, as rodas de um veículo, o peso de mercadorias (depósitos), 
maquinários (industrias), etc. Estas cargas podem ser classificadas quanto à ocorrência em 
relação ao tempo e quanto às leis de distribuição. 
 
 
Cargas Permanentes 
 
Atuam constantemente na estrutura ao longo do tempo e são devidas ao seu peso 
próprio, dos revestimentos e materiais que a estrutura suporta. Tratam-se de cargas com posição 
e valor conhecidos e invariáveis. 
 
 
 
Figura 2: Exemplo de cargas permanentes. 
 
Cargas Acidentais 
 
São aquelas que podem ou não ocorrer na estrutura e são provocadas por ventos, 
empuxo de terra ou água, impactos laterais, frenagem ou aceleração de veículos, sobrecargas 
em edifícios,peso de materiais que preencherão a estrutura no caso de reservatórios de água e 
silos, efeitos de terremotos, peso de neve acumulada, regiões frias, etc. Estas cargas são 
previstas pelas Normas em vigor. 
Quanto às leis de distribuição, as cargas podem ser classificadas em cargas concentradas 
e cargas distribuídas. 
Cargas concentradas: São cargas distribuídas aplicadas a uma parcela reduzida da 
estrutura, podendo-se afirmar que são áreas tão pequenas em presença da dimensão da estrutura 
que podem ser consideradas pontualmente. 
Cargas distribuídas: As cargas distribuídas, por sua vez, podem ser classificadas em 
Cargas uniformemente distribuídas: São cargas constantes ao longo da estrutura, ou 
em trechos da estrutura, ex.: peso próprio, peso de uma parede sobre uma viga, reação de uma 
laje sobre uma viga, ação do vendo sobre placa outdoor, etc. 
Cargas variáveis: São cargas triangulares. São exemplos de cargas variáveis: carga em 
paredes de reservatório de líquido, carga de grãos a granel, empuxo de terra ou água, vento ao 
longo da altura da edificação, etc. 
 
 
Figura 3: Exemplo de cargas acidentais. 
 
Apoios 
A função básica dos vínculos ou apoios é de restringir o grau de liberdade das estruturas 
por meio de reações nas direções dos movimentos impedidos, ou seja, restringir as tendências 
 
de movimento de uma estrutura. Esses vínculos são dispositivos mecânicos que, por meio de 
esforços reativos, impedem certos deslocamentos da estrutura. Os vínculos têm a função física 
de ligar elementos que compõem a estrutura, além da função estática de transmitir as cargas ou 
forças. 
 
Vínculos de primeira ordem – Apoio simples ou Apoio do 1° gênero 
 
São aqueles que impedem deslocamento somente em uma direção, produzindo reações 
equivalentes a uma força com linha de ação conhecida. Apenas uma reação será a incógnita 
Figura 4. 
 
Figura 4: Aparelho de Apoio do 1º Gênero. 
 
O deslocamento na direção y é impedido. A representação esquemática indica a reação de apoio 
V na direção do único movimento impedido deslocamento vertical. 
 
Vínculos de segunda ordem – 2° gênero ou Rótula 
São aqueles que restringem a translação de um corpo livre em todas as direções, mas não podem 
restringir a rotação em torno da conexão (Figura 5). Portanto, a reação produzida equivale a 
uma força com direção conhecida, envolvendo duas incógnitas, geralmente representadas pelas 
componentes H e V da reação. 
 
 
 
Figura 5: Aparelho de apoio do 2° gênero. 
Os deslocamentos nas direções x e y são impedidos, logo, nestas direções, têm-se 
duas reações de apoio H (horizontal) e V (vertical). 
 
Vínculos de terceira ordem – Engaste ou Apoio 
São aqueles que impedem qualquer movimento de corpo livre, imobilizando-o completamente 
(Figura 6). 
 
Figura 6: Aparelho de Apoio do 3º Gênero. 
Os deslocamentos nas direções x, y e a rotação em z são impedidos, logo, nestas 
direções, têm-se três reações de apoio H (horizontal), V (vertical) e M (momento). 
 
Ligações 
 
As ligações usuais em estruturas metálicas. O termo “ligações” é utilizado para ligações entre 
componentes de um perfil, emendas de barras, ligações entre barras e ligações de barras com 
elementos externos, tais como bases de concreto. 
Podemos observar abaixo alguns exemplos de ligações: 
 
 
 
Figura 7: Exemplos de ligaçoes estruturas metalicas. 
 
Existe uma grande diversidade nos tipos de ligações utilizadas em estruturas metálicas. Na Fig. 
7.1 estão representadas algumas destas ligações: 
➢ Solda de composição de perfil (Fig. 7.1a); 
➢ Ligação rígida de viga de pórtico com coluna (Fig. 7.1b); 
➢ Base rotulada de coluna (Fig. 7.1c); 
➢ Emenda de perfil I soldado (Fig. 7.1d); 
➢ Ligação flexível de viga com coluna (Fig. 7.1e); 
 
➢ Ligação de peça tracionada (Fig. 7.1f) 
➢ Emenda de coluna com talas (Fig. 7.1g) 
As ligações são compostas pelos meios de ligação e pelos elementos de ligação. 
Os meios de ligação são os dispositivos que executam a união entre as partes da estrutura. Os 
meios de ligação que serão abortados neste curso são as soldas, os parafusos e as barras roscadas 
(chumbadores, por exemplo). 
Os elementos de ligação são os componentes incluídos na ligação para permitir ou facilitar a 
transmissão dos esforços. Na Fig. 7.1 pode-se identificar vários destes elementos de ligação: 
➢ Enrijecedores (Fig. 7.1b); 
➢ Chapa de topo (Fig. 7.1b); 
➢ Placa de base (Fig. 7.1c); 
➢ Cantoneiras (Fig. 7.1e); 
➢ Chapa de nó, ou Gusset (Fig. 7.1f); 
➢ Talas de alma e de mesa (Fig. 7.1g); 
➢ Parte das peças ligadas envolvidas localmente na ligação (por exemplo: mesa da coluna 
da Fig. 7.1b, alma da coluna da Fig. 7.1b, etc.). 
O dimensionamento de uma estrutura metálica envolve não só a determinação das barras, mas 
também a verificação de suas ligações. A concepção de uma ligação deve atender não só a 
critérios de resistência, mas também a critérios de rigidez, sob pena de não se comportar em 
termos de deslocamentos e rotações, conforme previsto no modelo estrutural. 
O cálculo de uma ligação compreende a verificação de todos os seus componentes: meios de 
ligação e componentes de ligação. De acordo com a NBR 8800, os componentes de uma ligação 
deverão ser dimensionados de forma que suas resistências de cálculo, relativas aos estados 
limites em consideração, sejam maiores do que as solicitações de cálculo. 
As resistências de cálculo dos componentes de uma ligação são obtidas multiplicando-se a 
resistência nominal, correspondente ao estado limite em consideração, por um coeficiente de 
resistência φ, normalmente menor do que 1,0. 
 
Classificação das ligações 
 
 As ligações podem ser classificadas de diversas formas: 
➢ De acordo com a rigidez da ligação; 
➢ De acordo com os meios de ligação utilizados; 
➢ De acordo com a posição dos esforços solicitantes em relação aos meios de ligação; 
 
➢ De acordo com o local de execução das ligações. 
 
Classificação de acordo com a rigidez 
 
As ligações devem se comportar de acordo com o previsto no modelo estrutural, ou seja, onde 
foi prevista uma rótula deve haver pouca restrição à rotação relativa entre as partes conectadas 
(Fig. 7.1e, por exemplo); onde foi previsto um engaste deve haver grande restrição à rotação 
relativa entre as peças (Fig. 7.1b, por exemplo). 
Dessa forma a rigidez de uma ligação representa sua capacidade de impedir a rotação relativa 
entre as peças conectadas. De acordo com a sua rigidez, as ligações podem ser um dos três tipos 
a seguir: 
Ligação Rígida – nesta ligação é dada continuidade total entre as partes conectadas, de modo 
que o ângulo original entre as peças que se interceptam permanece praticamente inalterado. 
Uma ligação é considerada rígida se, após o carregamento, atingir 90% ou mais do momento 
teórico esperado caso a conexão fosse um engaste perfeito. 
Ligação Flexível – nesta ligação a restrição à rotação deve ser tão pequena quando possível. 
Uma ligação é considerada flexível se a rotação relativa ente as peças conectadas, após o 
carregamento, atingir 80% ou mais da rotação teórica esperada caso a conexão fosse uma rótula 
perfeita. 
Ligação Semi-rígida – nesta ligação o momento transmitido é nem zero (ou próximo de zero), 
como no caso de ligações flexíveis, nem o momento máximo (ou próximo dele), como no caso 
de ligações rígidas. 
 
 
Figura 8: Tipos de flexão na barra. 
 
Classificação de acordo com o local de execução da ligação 
 
De acordo com o local de execução, as ligações podem ser classificadas em: 
Ligações de campo – são as ligações executadas na obra. Estas ligações podem ser emendas 
de peças muito longas para transportar ou ligações entre peças diferentes. Normalmente as 
ligações de campo são executadas com parafusos. 
Ligações de fábrica – devido às melhores condições de trabalho, as ligações soldadas devem 
preferencialmente ser executadas na fábrica. Istonão significa que as ligações de fábricas 
devem ser soldadas: de acordo com o tipo de equipamentos disponíveis na fábrica pode ser mais 
interessante executar ligações parafusadas (fábricas mais automatizadas) ou soldadas (fábricas 
menos automatizadas). 
 
Figura 9: Tipo de ligação no aço. 
 
Conclusão 
 
De acordo com estudos realizados, fica visivel que os tipo de ligaçoes, apoios devem ser 
utilizados de acordo com a necessidade da estrutura, pois a escolha incorreta pode trazer gastos 
inexperados ou ate mesmos problemas futuros que podem trazer grande prejuizo ou ate mesmo 
tragedias. 
No Brasil o mercado de estruturas esta em crescimento constante, A aceitação do aço se dá, 
sobretudo, pelo uso de estruturas prontas. 
De acordo com Paula (2015, p. 1), "cerca de 80% do que a companhia vende hoje para as 
construtoras são soluções com serviços agregados, prontas; há uma década eram 10%". Na 
média das construtoras, ele estima que entre 50% e 60% do aço já chega ao canteiro como 
soluções para agilizar a construção. 
 
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