Vigas-parede são elementos constituídos de chapa de concreto fletidos em relação ao seu plano médio.
A NBR 6118 define uma viga-parede como sendo aquela em que a relação entre o vão e a altura (L/h) é inferior a 2, no caso de vigas biapoiadas, e inferior a 3, no caso de vigas contínuas.
No entanto, o ideal é analisar cada caso pelo princípio de Saint-Venant, pois a definição da norma é válida para carregamento uniformemente distribuído.
Nesta matéria, apresentaremos as definições de viga-parede biapoiada e de viga-parede contínua. Confira!
Vigas-parede biapoiadas em modelos de biela e tirantes
Em uma viga-parede biapoiada com carregamento uniformemente distribuído, é possível definir um modelo de bielas e tirantes baseado no fluxo de tensões principais mediante análise elástica.
A solução “elástica” pode ser bastante conservadora em relação a um modelo plástico. A diferença é ainda maior quando se observa que as normas nacionais e internacionais prescrevem armaduras secundárias mínimas que contribuem para aumentar a carga resistente da viga-parede.
Viga-parede biapoiada: modelo baseado em tensões principais elásticas e modelo plástico que esgota a resistência do banzo superior (Imagem retirada do livro Projeto estrutural por bielas e tirantes. Todos os direitos reservados)
Por outro lado, é importante salientar que o dimensionamento plástico pode levar à fissuração excessiva do concreto em serviço. Uma forma indireta de respeitar o ELS é assumir inclinações máximas de bielas em relação às armaduras dentro dos limites normativos e utilizar armaduras secundárias que “costuram” as trações que atravessam o campo de compressões.
Campos de tensões idealizados mostrando a necessidade de armaduras secundárias (Imagem retirada do livro Projeto estrutural por bielas e tirantes. Todos os direitos reservados)
No caso de vigas-parede biapoiadas com carga uniformemente distribuída, algumas regras já consagradas podem ser empregadas. Por exemplo, é usual assumir o braço de alavanca z = 0,6h, para 1 < L/h ≤ 2, ou z = 0,6L, caso h ≥ L.
Exemplo de viga-parede isostática com L > h (Imagem retirada do livro Projeto estrutural por bielas e tirantes. Todos os direitos reservados)
Na prática, assumir z = 0,6L (para h ≥ L) significa considerar que o ângulo de inclinação entre a biela e o tirante é, aproximadamente, o limite da norma Eurocode 2.
Para respeitar o ângulo-limite da NBR 6118, é preciso assumir z = 0,5L, para h > L. Com isso, θ ≅ 63,4° e a armadura principal é calculada por:
O nó singular sobre o apoio, em geral, é submetido a tensões muito elevadas, sendo muito importante a análise pormenorizada das tensões nessa região. A NBR 6118 estabelece que a armadura inferior, devido ao momento positivo, deve ser distribuída em altura da ordem de 0,15h.
Esse detalhamento é necessário para alargar a biela diagonal e reduzir a tensão de compressão, de modo a evitar a ruptura por esmagamento do nó sobre o apoio (ou pilar).
Adicionalmente, a distribuição da armadura em 0,15h contribui para melhorar o quadro de fissuração por flexão, pois reduz a tensão nas barras e, consequentemente, as deformações em serviço, após as primeiras fissuras. No caso de viga-parede com carga indireta, deve-se prever armadura de suspensão para essa ação.
Se a carga indireta for uniformemente distribuída, a armadura vertical por unidade de comprimento será:
Carga indireta em vigas-parede (h≥L) (Imagem retirada do livro Projeto estrutural por bielas e tirantes. Todos os direitos reservados)
A NBR 6118 estabelece taxa mínima para as armaduras secundárias horizontais e verticais igual a 0,075% de b por face por metro.
O detalhamento da armadura deve respeitar o modelo assumido. As regiões sobre os apoios são, em geral, as mais críticas da estrutura, por isso devem ser detalhadas com cuidado.
Recomenda-se o uso de laços nos apoios para o correto detalhamento e ancoragem das armaduras. Isso é extremamente importante em apoios estreitos.
A armadura secundária horizontal (e vertical, caso não necessite de suspensão de carga indireta), em geral, consiste em barras relativamente finas. Assim como nas vigas usuais, a armadura horizontal é mais interna que a armadura vertical.
Além disso, para a adequada ancoragem dos estribos, é desejável detalhar duas barras mais grossas no topo da viga, funcionando como porta-estribo. Analogamente, funcionando como porta-laço, deve-se colocar duas barras verticais na extremidade lateral, de modo a ajudar na ancoragem da armadura principal. Essas barras podem ser substituídas pelo prolongamento das armaduras do pilar.
Vigas-parede contínuas em modelos de bielas e tirantes
O modelo de bielas e tirantes de vigas-parede contínuas pode ser orientado, inicialmente, pelas trajetórias de tensões elásticas.
Distribuição de tensões, nas seções do apoio e do meio do vão, em vigas-parede contínuas segundo a teoria da elasticidade (Imagem retirada do livro Projeto estrutural por bielas e tirantes. Todos os direitos reservados)
As tensões baseadas na teoria da elasticidade mostram que, na região do apoio intermediário, as tensões de tração são pequenas se comparadas às tensões de compressão. Em contrapartida, grande parte da seção tem tensões de tração. Por conta disso, a armadura negativa sobre o apoio costuma ser mais fina e distribuída em faixa maior que a armadura positiva.
Na seção do meio do vão, o comportamento é parecido com o de vigas-parede isostáticas. Por se tratar de uma estrutura hiperestática, é preciso definir primeiro as reações de apoio e depois estabelecer um modelo de bielas e tirantes adequado. É muito comum a análise estrutural ser realizada através da teoria da elasticidade, mas no caso de vigas-parede é preciso considerar a deformação por cisalhamento na análise.
De posse das reações, o modelo de bielas e tirantes pode ser realizado de forma similar ao de vigas-parede isostáticas, assumindo, sempre que possível, o ângulo máximo entre bielas e tirantes.
O modelo de bielas e tirantes apresentado na imagem abaixo assume, para cada vão, três cargas estaticamente equivalentes ao carregamento uniformemente distribuído p. A carga αpL é igual à reação do apoio extremo, gerando uma biela diagonal (CD) direcionada para esse apoio.
As outras duas cargas somadas (βpL) são a contribuição, correspondente a um vão, do carregamento p para a reação do apoio intermediário. A separação desses dois grupos de cargas (αpL e βpL) é definida pela seção em que a cortante é nula.
Modelo de bielas e tirantes para uma viga-parede contínua de dois vãos iguais e carga uniforme (Imagem retirada do livro Projeto estrutural por bielas e tirantes. Todos os direitos reservados)
Para saber mais
Esta matéria foi retirada do livro Projeto estrutural por bielas e tirantes, publicado pela editora Oficina de Textos. A obra de autoria de Daniel Miranda dos Santos busca oferecer o conhecimento necessário para a aplicação do modelo de bielas e tirantes para elementos estruturais de concreto armado.
