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Projeto estrutural de vigas de concreto armado

As vigas de concreto armado são elementos estruturais horizontais compostos por uma combinação de concreto e aço. Descubra como projetá-las

As vigas de concreto armado são elementos estruturais de fundamental importância no campo da construção moderna. Destacam-se pela capacidade de resistir às solicitações de tração, graças ao uso de armaduras de aço incorporadas no concreto.

Neste artigo, exploraremos as diferentes tipologias de vigas de concreto armado utilizadas na indústria da construção. Analisaremos as características de cada uma delas, examinando as aplicações específicas em vários contextos estruturais.

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Vamos explorar agora todas as vantagens das vigas de concreto armado e entender como esses elementos estruturais podem contribuir para a resistência, segurança e estabilidade das construções.

Vigas de concreto armado

As vigas de concreto armado são elementos estruturais utilizados na construção de edifícios e infraestruturas. Constituem, especificamente, os componentes horizontais das estruturas de “quadro” realizadas com o uso de concreto armado.

Esse tipo de material deriva da combinação de concreto, que fornece resistência à compressão, com o aço, que oferece alta resistência à tração. O uso do concreto armado permite aproveitar as propriedades complementares dos dois materiais e criar estruturas muito resistentes, capazes de suportar tanto esforços de tração quanto de compressão.

No campo da construção, existem diferentes tipos de vigas de concreto armado, cada uma projetada para atender à necessidades específicas. Vamos explorar juntos algumas das tipologias mais comuns, com o objetivo de destacar suas características distintivas.

Travi in C.A.

Viga em concreto armado.

Tipologias de vigas de concreto armado

A versatilidade do concreto armado permite a realização de vigas em várias formas, tipologias e dimensões, adaptáveis às necessidades específicas de um projeto. Uma primeira classificação desses elementos pode ser feita com base nos modos construtivos, distinguindo entre:

  1. vigas de concreto armado comum: são realizadas por meio de um preenchimento de concreto, que é inserido em formas adequadas, preparadas para conferir à viga a forma desejada, e dentro das quais a armadura metálica é previamente posicionada. Esta última, é constituída por barras de aço de aderência melhorada que têm o objetivo de garantir a máxima adesão entre os dois materiais (concreto e aço), evitando fenômenos de desprendimento. As vigas de concreto armado comum são amplamente utilizadas em vários contextos estruturais, como edifícios residenciais, comerciais e industriais. São próprias para lajes, coberturas, vigas de suporte e vigas de beiral. Sua versatilidade e facilidade de realização as tornam uma escolha comum na maioria das aplicações construtivas;
  2. vigas de concreto armado protendido: diferem das comuns pelo fato que a armadura é tensionada antes do lançamento do concreto. Esse processo permite melhorar a resistência da viga, pois a tensão pré-existente contraria as solicitações de tração durante a carga de serviço. As vigas pré-tracionadas podem, portanto, suportar cargas mais elevadas em comparação com as vigas de concreto armado comum. A pré-compressão permite reduzir a seção transversal da viga, otimizando a eficiência estrutural e possibilitando a criação de vãos maiores sem a necessidade de suportes intermediários. As vigas em protendido são comumente utilizadas em grandes estruturas, como pontes, viadutos, edifícios industriais, etc. São ideais para projetos onde exigem uma maior capacidade de carga e uma redução das deformações.

Uma subdivisão adicional das vigas de concreto armado diz respeito às condições de apoio. Essa classificação leva em consideração as formas com a quais as extremidades das vigas são apoiadas ou vinculadas. Aqui estão algumas das principais categorias:

  1. vigas simplesmente apoiadas: neste tipo de viga, as extremidades são apoiadas em suportes laterais que permitem sua rotação. Trata-se de um tipo de vínculo que simplifica a análise estrutural, pois a viga pode se mover livremente sem transmitir momentos fletidos aos apoios. Essa configuração é frequentemente usada quando se deseja uma distribuição uniforme da carga ao longo da viga, garantindo ao mesmo tempo uma solução estrutural relativamente simples;
  2. vigas engastadas: estão sujeitas a vínculos rígidos nas extremidades, que impedem tanto a translação quanto a rotação. Esse tipo de viga é usado em situações em que é necessário resistir a cargas e solicitações particularmente elevadas, como em fundações ou estruturas sísmicas;
  3. vigas contínuas: as vigas contínuas são suportadas por vários pontos intermediários, como colunas ou pilares. Esses pontos intermediários permitem uma distribuição mais uniforme das cargas ao longo da viga. As vigas contínuas são usadas para cobrir vãos maiores e reduzir a deformação da viga;
  4. vigas em balanço: são caracterizadas por uma extremidade que se projeta além do ponto de apoio. Essa configuração permite criar espaços amplos sem a necessidade de suportes intermediários. As vigas em balanço são comuns nas fachadas de edifícios ou em estruturas suspensas como pontes.

Considerando o aspecto geométrico, é possível fazer uma sub-classificação das vigas de concreto armado, distinguindo-as com base nas suas características formais entre:

  1. vigas de seção retangular: são as formas mais comuns entre as vigas de concreto armado. Têm uma seção transversal retangular, com uma largura geralmente menor que a altura. Essa forma é simples de realizar e oferece boa resistência à flexão;
  2. vigas em T: têm uma seção transversal que lembra a letra “T”. São compostas por uma parte central chamada “alma” e duas partes laterais colocadas na extremidade superior da viga, chamadas “asas”. As vigas em T são frequentemente usadas em situações nas quais é necessário fornecer maior resistência à ação de cisalhamento;
  3. vigas em duplo T: são semelhantes às vigas em T, mas apresentam asas tanto na extremidade superior quanto na inferior da alma. Essa configuração oferece maior resistência à flexão e torção em comparação com vigas retangulares ou em T. As vigas em duplo T são comumente usadas em pontes e estruturas de grande porte;
  4. vigas de seção composta: são compostas por dois ou mais materiais diferentes combinados para aproveitar as características vantajosas de cada material. Por exemplo, uma viga pode ser composta por partes feitas de aço para estruturas metálicas e partes feitas de concreto armado, combinadas entre si por meio de um sistema de conexão adequado. Esse tipo de viga oferece maior resistência e rigidez em comparação à vigas de concreto armado tradicionais;
  5. vigas de seção variável: têm uma seção transversal que muda ao longo de seu comprimento. Isso pode ser feito para se adaptar às diferentes solicitações e requisitos estruturais ao longo da viga. As vigas de seção variável são frequentemente usadas em estruturas complexas ou em situações em que é necessária uma distribuição não uniforme das cargas.

A escolha da tipologia de viga a ser adotada depende das necessidades estruturais e funcionais do projeto. É importante considerar cuidadosamente as características da carga, a distribuição das solicitações e as deformações previstas, a fim de determinar a configuração mais apropriada para obter uma estrutura estável e segura. Um engenheiro estrutural avaliará cuidadosamente essas variáveis para identificar a tipologia de viga mais adequada ao contexto específico.

Classificazione travi cemento armato

Classificazione travi cemento armato

Como projetar as vigas de concreto armado

O projeto e a verificação das vigas de concreto armado requerem uma série de etapas e avaliações que seguem os princípios da engenharia estrutural.

Aqui estão os aspectos fundamentais que você deve considerar durante o projeto:

  • análise estrutural: realize uma análise estrutural do edifício para determinar as ações (cargas) que atuam nas vigas;
  • análise das solicitações: determine as solicitações internas que atuam na viga. Use métodos analíticos ou um software de cálculo estrutural;
  • verificação da resistência: compare as solicitações internas com as capacidades de resistência do concreto e do aço. Certifique-se de atender aos requisitos de resistência, ductilidade e estabilidade definidos pela normativa;
  • dimensionamento das seções transversais: determine as dimensões das seções transversais das vigas com base nas solicitações calculadas e nos requisitos de resistência. Considere também os aspectos de durabilidade, avaliando a cobertura mínima do concreto (cobertura) para proteger a armadura contra agentes agressivos;
  • cálculo da armadura: projete a armadura necessária para resistir às solicitações de flexão, tração, torção e cisalhamento. Calcule a quantidade de armadura necessária, o espaçamento das barras e a espessura do cobrimento. Certifique-se de atender aos requisitos de distância mínima entre as barras e às condições de ancoragem;
  • definição dos detalhes construtivos: defina os detalhes construtivos das vigas, como as conexões entre as barras de armadura, os nós com os pilares, etc. Certifique-se de que os detalhes atendam aos requisitos de resistência, durabilidade e facilidade de construção;
  • verificação da deformabilidade: verifique a deformabilidade da viga, controlando as fissuras e a deformação elástica;
  • verificação da estabilidade: avalie a estabilidade integral da viga, levando em consideração os efeitos de instabilidade, como o tombamento lateral ou o colapso. Confira se a viga está adequadamente apoiada e as condições de instabilidade estejam previstas ou corrigidas.

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