Estabilidade de vigas de concreto armado

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Keywords: Beams. Reinforced concrete. Reinforced concrete beams.

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Sumário

1 Introdução 8

2 As vigas 8

3 O concreto armado 9

4 As vigas de concreto armado 11

5 Conclusão 12

6 Referências 12

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Introdução

O tema abordado neste trabalho exige o conhecimento da dinâmica das forças que são aplicadas nas vigas e seus respectivos efeitos e causas. As vigas de concreto armado requerem uma atenção especial, haja visto a importância de sua função, que é de dar sustentação e distribuição de forças (REBELLO, 2005). Com a finalidade de se obter conhecimento sobre a importância dessas vigas, foram verificados os problemas, tanto na confecção quanto nos materiais, que podem vir a danificar a estrutura, e também a necessidade de se calcular a dimensão das vigas de acordo com a carga prevista a ser suportada para que não haja danos.

Para tal estudo, neste trabalho será feita uma pesquisa geral a respeito do comportamento das vigas, seguido de outra pesquisa visando a obtenção de maior conhecimento sobre como se comporta o concreto armado. Por último, será feito um apanhado das mais relevantes características das vigas e do concreto armado e será feita uma revisão sobre o comportamento das vigas feitas com este material.

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As vigas

Vigas são elementos lineares com função estrutural, suportando cargas perpendiculares a seu eixo longitudinal (HIBBELER, 2010; REBELLO, 2005). Por serem considerados elementos lineares, “as cargas que atuam sobre elas são, também, cargas distribuídas linearmente” (REBELLO, 2005, p. 22).

Rebello (2005) diz que as cargas que atuam sobre as vigas são as das lajes, as de alvenarias e também seu próprio peso. Destas cargas resultam os chamados esforços solicitantes, que são as forças normais de compressão e de tração, as forças tangenciais, os momentos fletores[1] e também os momentos torçores[2]. Todos estes esforços causam deformações nas vigas (BOTELHO, 2008), chamadas em especial neste caso de flexão (REBELLO, 2005).

As vigas são estruturas isostáticas, ou seja, que trabalham em equilíbrio, sem se mover. Portanto, da mesma maneira que atuam sobre elas os esforços solicitantes, forças reativas agem contrariamente a estes esforços (BOTELHO, 2008; REBELLO, 2005). Acontece que estes esforços podem levar à desintegração do material do qual é constituído a viga, e desta maneira ela se rompe (BOTELHO, 2008). Por isso é necessário o estudo e ensaios sobre as resistências dos materiais componentes e do dimensionamento das vigas.

Segundo Rebello (2005), para o cálculo do dimensionamento das vigas, deve ser conhecido o valor das forças fletoras que atuam sobre ela, para que sejam determinadas as dimensões (comprimento e altura) corretas, que suportem toda a carga. Acontece que nenhuma peça pode ser dimensionada para que trabalhe em seus limites. Podem ocorrer imprevistos, como erros de cálculos e de medidas. Para isso, adotam-se coeficientes de segurança, que são medidas percentuais prevendo eventuais imprevistos, servindo como reserva estratégica que, normalmente, não deverá ser utilizada (BOTELHO, 2008; REBELLO, 2005).

Compreendidas as principais informações a respeito das vigas, para este trabalho é necessária agora uma revisão também do comportamento do concreto armado, principalmente focado no que se trata de tração e compressão, que são, como já analisado, as principais forças atuantes em vigas.

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O concreto armado

Concreto é “um aglomerado constituído de agregados [areia e pedra britada] e cimento como aglutinante; é portanto uma rocha artificial” (LEONHARDT et al., 2008, p. 3). É um material que tem alta resistência à compressão, mas baixa resistência à tração[3], daí a necessidade de se adicionar o aço como um material que reduz o esforço da tração no concreto (BOTELHO et al., 2010; HIBBELER, 2010; LEONHARDT et al., 2008; REBELLO, 2005). A união destes dois materiais resulta no chamado concreto armado:

Por concreto armado, entende-se o concreto com barras de aço nele imersas – o concreto é considerado “armado” com uma armadura de aço [...]. 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 et al., 2008, p. 1).

Desta forma, toda a tração aplicada sobre uma peça de concreto armado é absorvida pelo aço, e por isso a armadura deve ser sempre colocada na região tracionada da peça.

Muito é pensado no motivo de se utilizar o concreto armado como material de construção. Este material possui diversas vantagens, dentre elas:

a- É um material que apresenta boa resistência à maioria dos tipos de solicitação [...]; b- Economia na construção, pois na maioria das situações os materiais para concreto (agregados miúdos e graúdos) encontram-se em quantidade suficientes na região da construção, com custos favoráveis, portanto; [...] e- O concreto é considerado um material durável [...]; g- A estrutura é monolítica, se moldada no local, possibilitando que toda a estrutura trabalhe permitindo a redistribuição dos esforços solicitantes; h- Os gastos com manutenção são reduzidos [...]; i- O concreto é pouco permeável à água [...]; j- As estruturas de concreto apresenta segurança relativa contra fogo [...]; k- Quando convenientemente projetadas as estruturas são resistentes a choques, vibrações, efeitos térmicos e a desgastes mecânicos (GIONGO, 2006, p. 14-15).

Mas também o concreto possui suas desvantagens, que devem ser levadas em conta ao ser feita a escolha do material utilizado. Dentre outras, Giongo (2006) e Leonhardt et al. (2008) citam algumas desvantagens mais sobressalentes, como o grande peso próprio do material, sua grande desvantagem térmica (o concreto armado não isola termicamente, o que