Üçüncü Delil

Considerando que para as vigas comuns, sem aberturas na alma, o momento fletor geralmente é o fator determinante no dimensionamento, a alma figura quase que como elemento de ligação apenas, ficando as mesas do perfil responsáveis por resistir à maior parte das tensões normais. Por essa razão, no Brasil, os fabricantes de perfis soldados tradicionalmente utilizam, nas almas de perfis I, chapas com espessura bem pequena sob o pretexto, algumas vezes verdadeiro, de economizar aço. Todavia, esses perfis com almas esbeltas muitas vezes requerem uma série de detalhes e elementos adicionais, tais como enrijecedores, para controlar problemas de instabilidade local da alma. Com a evolução das tecnologias e dos processos construtivos, está ocorrendo uma mudança na perspectiva da indústria e dos construtores de estruturas metálicas no sentido de optar por perfis constituídos de chapas mais espessas que dispensam a colocação de enrijecedores e outros artifícios. Dessa forma, pretende-se, apesar do consumo maior de aço, ganhar em produtividade e poupar custo com a mão-de-obra, de valor significativo nos países desenvolvidos.

A utilização de vigas de edifício com aberturas na alma tem se tornado cada vez mais frequente, principalmente devido à sofisticação das instalações prediais e à tendência de otimização do espaço vertical. Nessas vigas, se ocorre da abertura estar situada num ponto em que a força cortante é grande, a alma assume um papel muito importante em contraposição à situação da viga sem abertura. Praticamente todo o cisalhamento será resistido pelas faixas de alma acima e abaixo da abertura. Além disso, a presença da abertura altera a distribuição dos esforços na seção acarretando grandes concentrações de tensões, principalmente próximo às bordas da abertura, tornando essa região potencialmente susceptível a fenômenos de instabilidade. Isto posto, a não ser que a abertura esteja situada numa região em que o cisalhamento seja praticamente desprezível, fica evidente a importância de se utilizar perfis com chapas mais espessas, tanto nas mesas como na alma. Dessa forma elimina-se a possibilidade de flambagem local e aproveita-se melhor a capacidade resistente da seção. Sob esse ponto de vista é importante ressaltar os seguintes fatores:

• é interessante dimensionar a viga de forma a eliminar a necessidade das barras de reforço na abertura. Isto diminui o tempo de fabricação e os custos com mão-de- obra;

• no caso de ser necessário o reforço, sua seção estará limitada em função da resistência ao cisalhamento da chapa da alma. Assim, se a alma for muito fina, a seção do reforço pode ficar limitada a um valor inferior ao necessário para garantir a resistência da viga na abertura, sendo necessário novo dimensionamento;

• se a esbeltez da alma for tal que a flambagem por cisalhamento se dê em regime elástico, a resistência última da viga à força cortante pode ficar extremamente prejudicada. Esse problema deve ser levado em conta principalmente no caso de vigas mistas pois pode eliminar a possibilidade de se considerar a contribuição da laje de concreto na resistência ao cisalhamento;

• se a abertura está situada em região de esforço cortante alto e se a inércia da seção na abertura diminui muito em relação à inércia da seção bruta, a rotação da seção nessa região é maior e consequentemente a deformação diferencial, ou de Vierendeel. O uso de uma chapa mais espessa na alma minora esse fenômeno e consequentemente seus efeitos. A deformação diferencial pode produzir fissuração considerável tanto da laje como da alvenaria sobre a viga. No caso de viga mista pode causar o colapso

da peça.

A formulação proposta neste trabalho, se baseia em resultados de ensaios realizados principalmente no Canadá e nos Estados Unidos. Nesses ensaios, em 100 % dos casos, foram usados perfis laminados sempre constituídos de chapas espessas tanto na mesa como na alma. A esbeltez da alma raramente ultrapassou 60. A ausência total de testes específicos em perfis soldados, que permitam estabelecer parâmetros adequados ao contexto brasileiro, implica em alguma restrição na aplicabilidade e no uso da formulação para perfis soldados com alma esbelta. Não obstante, para a grande maioria dos casos práticos, ela se apresenta como alternativa de cálculo viável e segura.

O conhecimento do comportamento das vigas com aberturas na alma, obtido através dos vários estudos experimentais e teóricos já realizados, é de grande importância também por evidenciar pontos de interesse para a realidade brasileira. Um deles, já mencionado, diz respeito à utilização de perfis I soldados com esbeltez de alma na faixa de 2 44, E f_y a 3 5, E f_y . Os estudos existentes sobre o assunto ainda são bastante limitados e fornecem resultados muito conservadores. Outro ponto de interesse para o contexto brasileiro é a utilização de perfis I monossimétricos nas vigas mistas. Ainda não foram realizados estudos experimentais sobre o comportamento deste tipo de viga com aberturas na alma. As equações apresentadas nesse trabalho foram validadas experimentalmente apenas para perfis duplamente simétricos.

Alguns pontos ainda merecem um estudo mais aprofundado. Ressalta-se a questão da flambagem local da alma que ainda pode ser bastante explorada. Os estudos existentes são poucos e sua abrangência limitada, o que conduz o calculista a restrições às vezes rigorosas e muito conservadoras. Não existem ainda estudos avaliando a influência do reforço na estabilidade da alma. Esse dado pode vir a ser bastante significativo para a determinação da resistência nominal da viga à força cortante. Outro ponto de interesse é a flambagem lateral com torção de vigas com aberturas na alma. Os estudos sobre esse assunto são poucos e a maioria deles já são bastante antigos.

Existe também pouca ou nenhuma referência a vigas esbeltas com aberturas. Uns poucos estudos foram realizados mas visando problemas de barras com aberturas em outras áreas da engenharia, como engenharia naval por exemplo, cuja faixa de esbeltez não é compatível com as vigas esbeltas por vezes utilizadas em edifícios.

As expressões de cálculo propostas neste trabalho foram compatibilizadas com a esquemática da NBR 8800/86 podendo ser utilizadas em conjunto com a norma.