En Küçük Kareler (EKK) Yöntemi

2.9.1 Considerações Gerais

Segundo ELLIOTT (2002), em um sistema estrutural esqueletal, em que a estrutura é composta por pilares, vigas e lajes, as vigas correspondem a elementos submetidos principalmente a carregamento horizontal (ação do vento). Elas são, por definição, pequenas

seções prismáticas de grande capacidade de flexão e cisalhamento. Em estruturas pré-moldadas, as vigas devem ser capazes de suportar seu peso próprio, o peso dos elementos

de piso, quando houver, e todas as possíveis combinações de carregamentos que as construções pré-moldadas trazem como a torção por exemplo, que pode ocorrer se, em um estágio temporário da construção, os elementos de piso forem posicionados em apenas um lado da viga.

Segundo ELLIOTT (2002), o critério limitante do projeto de vigas, é frequentemente minimizar a altura da viga para aumentar o pé-direito. Dessa forma, as vigas são frequentemente pré-tracionadas com o intuito de diminuir suas alturas.

As vigas podem ser projetadas de forma a se tornarem vigas compostas. Essas vigas podem ser ligadas a certos tipos de lajes de piso, como as lajes alveolares, através da

introdução de um mecanismo para resistir ao cisalhamento apropriado na interface, e do preenchimento com concreto moldado no local.

2.9.2 Vigas Protendidas

A utilização de armaduras de elevada resistência em concreto armado fica limitada pela fissuração do concreto. Quando são empregados aços com tensões de tração elevadas, ocorre grande alongamento dos mesmos, ocasionando fissuras muito abertas e diminuindo a proteção das armaduras contra corrosão.

Quando ocorre a fissuração do elemento de concreto, a inércia da seção não pode ser considerada como sendo a seção total da peça, pois não será toda a seção que irá garantir a rigidez da estrutura, mas apenas as regiões de concreto íntegro. Com a aplicação da protensão, através da utilização de cabos de alta resistência, são introduzidas tensões de compressão nas partes das seções tracionadas pelas solicitações dos carregamentos, reduzindo ou eliminando a fissuração. Quando as tensões de tração provocadas pelos carregamentos forem inferiores às tensões prévias de compressão, a seção continuará comprimida não sofrendo fissuração. Sob ação de cargas mais elevadas, as tensões de tração ultrapassam as tensões prévias, de modo que o concreto fica tracionado e fissura. Retirando-se a carga, a protensão provoca o fechamento das fissuras.

Dessa forma, com a protensão é realizada a manipulação das tensões internas, o que garante a contribuição da área total da seção da viga para a inércia da mesma. Com isso, pode-se observar que devido ao controle da fissuração, as peças de concreto protendido podem ser realizadas com menores alturas. Assim, as vigas quando protendidas permitem uma redução da altura quando comparadas com as vigas de concreto armado, moldadas no local e pré-moldadas.

Quando se utiliza viga protendida com ligações semi-rígidas, é possível uma melhor

análise da não linearidade da ligação quando comparado com o emprego de viga pré-moldada. Isso ocorre, pois em uma viga protendida o efeito da não linearidade é reduzido

(devido ao controle da fissuração, considerando o momento positivo), quando comparado com uma viga pré-moldada de concreto armado, permitindo que seja verificado o efeito da ligação no comportamento da viga. Sem o efeito da não-linearidade (da viga para o momento

positivo), o comportamento da viga protendida será determinado pela não linearidade da ligação.

Durante a fabricação de uma viga protendida com o emprego de cabo reto, deve-se verificar as tensões na extremidade da viga, pois nos apoios não haverá momento que equilibre as tensões advindas da protensão. Dessa forma, em caso de fissuração excessiva nas extremidades da viga deve-se prever um mecanismo para impedir a aderência da armadura ativa nas regiões mais solicitadas quando do emprego da protensão.

Além disso, quando é feita a retirada da ancoragem da armadura ativa, no caso de protensão inicial, a armadura tenta retornar ao comprimento que tinha antes da distensão, provocando compressão no concreto em virtude de estar aderente ao mesmo. Entretanto, a armadura ativa, quando tende retornar a sua situação inicial, acaba desenvolvendo tensões de tração que se estendem a partir do início da armadura na extremidade da viga como é visto na figura 2-47. Quando tais tensões de tração se mostrarem prejudiciais, podendo provocar fissuras em algumas regiões próximas a extremidade da viga, devem ser previstas armaduras com o intuito de evitá-las.

armadura protendida tensões de tração

Figura 2-47: Espalhamento das tensões de tração em uma viga protendida.

2.9.3 Cisalhamento em Vigas

Quando uma viga é submetida a um carregamento vertical qualquer, havendo ou não esforço normal, na realidade ela está trabalhando em flexão simples ou composta não-pura. Dessa forma, o momento fletor é variável e a força cortante é diferente de zero, o que permite o surgimento, além das tensões normais, de tensões tangenciais na seção transversal, equilibrando o esforço cortante.

Assim, na flexão não-pura, sempre atuam tensões normais de flexão, juntamente com as tensões tangenciais, criando um estado duplo de tensões, com tensões principais de tração e compressão, geralmente inclinadas em relação ao eixo da viga.

O estudo do cisalhamento é complexo, pois envolve mecanismos resistentes essencialmente tridimensionais. No estudo do cisalhamento influem alguns fatores como:

• forma da seção;

• variação da forma da seção ao longo da peça; • esbeltez da peça;

• disposição das armaduras transversais e longitudinais; • aderência;

• condições de apoio; • carregamento.

Devido à ação da força cortante (cisalhamento) diversos tipos de colapso podem ocorrer em vigas como: o rompimento da viga devido ao escoamento da armadura transversal, o esmagamento do concreto da biela comprimida na alma da viga, o rompimento da viga devido à falha na ancoragem da biela junto ao apoio (escorregamento da armadura longitudinal), entre outros.

De acordo com CARVALHO e FIGUEIREDO (2005), quando a viga é submetida a determinado carregamento capaz de tornar o concreto fissurado (estádio II), ocorre um complexo reajuste de tensões entre o concreto e a armadura, que podem expandir até chegar a ruptura. Na alma da viga, as tensões de compressão são resistidas pelo concreto comprimido, que se mantém íntegro entre as fissuras (bielas comprimidas), e as armaduras transversais (armaduras de cisalhamento) são responsáveis por resistir às tensões de tração.

Assim, a armadura transversal é capaz de proporcionar segurança diante dos diversos tipos de ruptura e manter a fissuração dentro de limites admissíveis.

Além disso, é importante que o detalhamento da armadura longitudinal da viga proporcione uma adequada ancoragem das bielas de concreto. Em vigas pré-moldadas de concreto armado e de concreto protendido, geralmente as ancoragens são realizadas através de ganchos acoplados às armaduras longitudinais, quando possível, ou através de armaduras