Dimensionamento de vigas mistas aço-betão com aberturas na alma, segundo a nova geração da EN1994-1-1
FOTO ROMAN SERDYUK/ UNSPLASH
Uma viga mista associa um perfil de aço com a laje de betão, tirando partido do funcionamento conjunto dos dois materiais. O elemento estrutural resultante apresenta maior resistência e rigidez do que a soma dos componentes individuais.
As vigas com aberturas são uma solução prática quando é necessário passar condutas ou serviços através da zona estrutural das vigas. O corte de aberturas circulares ou retangulares nas almas das vigas em I ou H é uma solução que permite incorporar serviços (como por exemplo, condutas de ar condicionado) na profundidade da viga. Em geral, são utilizadas duas configurações principais de aberturas:
- Aberturas retangulares ou circulares isoladas localizadas, onde a interação entre aberturas é reduzida;
- Aberturas circulares com espaçamento regular.
Aberturas grandes causam uma redução significativa na resistência ao corte das vigas, devido à perda de uma grande parte da secção da alma, mas causam uma redução menor na resistência à flexão. A transferência do esforço de corte através de secções com aberturas grandes na alma é um aspeto a ter em consideração no dimensionamento, e é boa prática localizar aberturas grandes longe das zonas de maior esforço de corte, a fim de minimizar o seu efeito.
A transferência de esforços de corte em aberturas grandes na alma ocorre através da flexão de tipo Vierendeel ou flexão nos “quatro cantos” das secções em T posicionadas acima e abaixo da abertura, o que resulta numa interação complexa de esforços nos cantos da abertura, devido à presença de tensões normais e tensões de corte. Os principais parâmetros que afetam este mecanismo estrutural são a espessura da alma e o diâmetro da abertura.
É possível colocar chapas horizontais de reforço junto às aberturas para melhorar a transferência das forças de corte, aumentando a resistência à flexão localizada nos Tês.
Normalmente, as vigas que utilizam secções reconstituídas soldadas apresentam almas esbeltas que requerem a utilização de nervuras transversais. É possível minimizar a necessidade de nervuras transversais considerando uma maior espessura na alma ou posicionando cuidadosamente essas mesmas aberturas.
O anexo D, associado à norma EN 1994-1-1, estabelece regras de dimensionamento para vigas mistas de edifícios, com aberturas na alma do perfil metálico e laje de betão armado cuja rigidez à flexão se considera desprezável. Este anexo mantém os princípios definidos das normas EN 1994-1-1 e EN 1993-1-13 e alarga a sua aplicabilidade. O Anexo D considera apenas aberturas situadas na região de momento fletor positivo e estabelece limites para a dimensão das aberturas e respetivo espaçamento. As regiões de momento fletor negativo em vigas contínuas, consolas ou pilares não são abrangidas.
O anexo E, também associado à norma EN 1994-1-1, considera vigas mistas com aberturas na alma e laje rígida (cuja rigidez à flexão não é desprezável), através da consideração de modos de rotura adicionais em relação aos que são previstos no Anexo D. Este artigo foca apenas as situações contempladas no Anexo D. (...)
Autor Isabel Brito Valente, Universidade do Minho, ISISE, ARISE, Departamento de Engenharia Civil, Guimarães
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