comportamento estrutural e dimensionamento de ... - SET - USP

Comportamento estrutural e dimensionamento de elementos mistos aço-concreto
57
3.2.2 Vigas submetidas a momentos fletores negativos
Nas vigas mistas contínuas, além de serem submetidas a momentos fletores positivos
nos trechos intermediários dos tramos, encontram-se submetidas a momentos fletores negativos
nas regiões dos apoios. A continuidade pode traz vantagens, principalmente em relação ao
ganho de rigidez global da estrutura, favorecido pelas conexões viga/coluna.
Por outro lado, a existência de regiões de momentos negativos causam uma perda na
eficiência do sistema misto, pois além de diminuírem a resistência à flexão provocada pela
fissuração do concreto tracionado, sujeitam a zona comprimida à flambagem local ou à
instabilidade por distorção da viga de aço. Além disso, os procedimentos de cálculo são mais
complexos quando comparados com o caso de vigas simplesmente apoiadas.
Existe uma diferença significativa na rigidez à flexão de uma viga mista completamente
fissurada e outra sem fissuração, o que leva a incertezas quanto à distribuição de momentos
fletores ao longo da viga.
Os três principais fatores que influenciam a resistência ao momento fletor negativo de
uma viga mista são:
a) Taxa de armadura longitudinal existente na laje: A altura da zona comprimida da alma é
controlada pela força resistente da armadura da laje. A flambagem local da alma e as tensões de
compressão na mesa da viga de aço, por sua vez, limitam a taxa da armadura longitudinal da
laje.
b) Instabilidade associada à distorção da seção: Uma considerável restrição lateral e ao giro é
oferecida pela laje de concreto à mesa tracionada da viga de aço. A resistência a este tipo de
instabilidade depende, portanto, da altura da alma capaz de transmitir a restrição até a mesa
comprimida instável.
c) Flambagem local da alma e da mesa na zona comprimida: O momento resistente é reduzido
quando a seção é suficientemente esbelta a fim de permitir que a flambagem local se desenvolva
para níveis de carregamentos abaixo dos que provocariam flambagem por distorção.
3.3 Largura efetiva
O conceito de largura efetiva permite levar em consideração o efeito “shear lag”
relacionado com a distribuição de tensões axiais na largura da laje. A teoria elementar da flexão
em vigas supõe que as tensões axiais não variam ao longo da mesa de uma viga. Entretanto,
sabe-se que, quando a largura é muito grande, a partir de uma certa distância do eixo da alma da
viga, trechos da mesa não trabalham inteiramente ao momento fletor, conforme ilustra a figura
6. Portanto, a viga é menos rígida que o indicado pela teoria elementar da flexão. No entanto, é
usual substituir a largura real das mesas por uma largura reduzida, de modo que a referida teoria
elementar da flexão, aplicada nesta viga de seção transversal transformada, forneça o valor
correto da máxima tensão de flexão. Esta largura reduzida da mesa é denominada largura
efetiva. O cálculo exato da largura efetiva no regime elástico depende de uma série de fatores,
tais como das condições de apoio, da distribuição de momentos, da proporção existente entre a
espessura da laje e a altura da viga, e da armadura longitudinal colocada na laje de concreto.
O cálculo da largura efetiva, o qual encontra base na teoria da elasticidade, torna-se
muito trabalhoso, visto que é necessário avaliar não somente os fatores citados, como também
resolver as equações que regem o fenômeno, o que inviabiliza seu cálculo em nível de projeto.
Por esse motivo, o efeito “shear lag” é levado em consideração pelas normas através de
recomendações práticas para a determinação do valor da largura efetiva.
Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 7, n. 25, p. 51-84, 2005