As cargas negativas em pilares possuem origens variadas, estando, grande parte das vezes, relacionadas à concepção estrutural adotada. Uma vez que os diferentes elementos que compõem uma estrutura estão ligados entre si, ao conceber um projeto estrutural deve-se sempre ter consciência de que os resultados (esforços) de cada elemento não podem ser analisados isoladamente, pois dependem do comportamento da estrutura como um todo. Por padrão, pilares com cargas negativas não serão dimensionados pelo programa, resultando no Erro D03 - Carga negativa em pilares. Cabe ainda destacar que as cargas negativas podem ser intencionais e, neste caso, o programa deverá ser configurado para realizar o dimensionamento, conforme procedimento destacado no artigo Como dimensionar pilares com carga negativa?
Partindo deste pressuposto, e com o intuito de auxiliar na compreensão dos resultados obtidos referentes ao dimensionamento de pilares, neste artigo trataremos dos casos em que o AltoQi Eberick indica a existência de cargas negativas nestes elementos.
Efeito alavanca
Em vigas contínuas com vãos de comprimento muito diferentes, há também uma diferença nos deslocamentos ali presentes. Assim, os trechos mais compridos da viga tendem a se deformar mais, enquanto que os trechos mais curtos tendem a ser levantados, conforme mostrado na imagem abaixo:
Perceba que as extremidades da viga se deslocam para cima por conta da continuidade no apoio. Caso pilares sejam posicionados nessas extremidades, restringirão o deslocamento da viga para cima com uma força para baixo (tração no pilar). Neste caso, o ideal é que os vãos apresentem comprimentos similares, de modo que não haja uma divergência muito significativa de deslocamentos entre eles.
Efeitos de pórtico (deslocamentos entre pavimentos)
Uma outra situação que pode gerar a situação de tração em pilares diz respeito aos deslocamentos dos elementos que compõem a estrutura, como no caso do pavimento superior possuir elementos mais rígidos que os pavimentos inferiores. Caso existam pilares nascendo sobre viga de transição, por exemplo, e a viga do pavimento superior for mais rígida, ou estiver submetida a carregamentos menores, esta normalmente não irá deformar-se tanto quanto a viga menos rígida (de transição). Com isso, o pilar (pilar central no exemplo abaixo), tenderá a alongar-se para baixo, ficando “pendurado”, o que gera esforço de tração nos pavimentos superiores (comportamento de tirante).
Este caso representa, normalmente, uma situação específica de um determinado pilar. Assim, indica-se que seja realizado um teste aumentando a rigidez das vigas ligadas ao pilar no pavimento inferior, tornando-as mais rígidas que as vigas do pavimento superior. Neste sentido, convém destacar que a rigidez de uma viga pode ser alterada através das modificações na sua seção, especialmente referente à altura do elemento. Pode-se ainda verificar a possibilidade de alteração da vinculação das vigas ligadas ao pilar, pois os deslocamentos da estrutura estão diretamente associados a estas ligações, o que irá influenciar nos resultados obtidos na estrutura.
Estruturas altas (efeito do vento e desaprumo)
Em estruturas altas, em que os esforços horizontais aplicados diretamente na estrutura (citando-se o vento ou o empuxo de solo) são mais significativos, pode ocorrer esforços de compressão em alguns elementos e tração em outros, tendendo a fazer com que a estrutura desloque-se para o lado, tracionando os pilares da face oposta.
Para minimizar o efeito destas cargas na edificação, pode-se travar a estrutura na direção dos esforços horizontais mais representativos, reposicionando ou rotacionando alguns pilares, de modo a obter um contraventamento mais eficiente. Para mais informações sobre esses procedimentos, recomendamos a leitura do artigo Como enrijecer uma estrutura deslocável?.
Fundação não lançada
Ao lançar uma estrutura no AltoQi Eberick, muitas vezes o usuário adiciona um pilar à mesma, porém não lança a respectiva fundação (ou não converteu o pilar para fundação). Com isso, ao invés de servir de apoio, o pilar está apoiando-se nos demais elementos da estrutura, podendo apresentar carga negativa, conforme o pilar central apresentado no exemplo abaixo:
Para resolver estes casos, sugere-se que o pilar seja convertido em fundação, o que pode ser realizado através do comando “Elementos – Pilares – Converter para fundação”.
Pilares com poucas cargas verticais
Os carregamentos verticais aplicados aos pilares interferem consideravelmente nos esforços da estrutura. Estruturas com carregamentos verticais baixos estarão mais suscetíveis aos esforços horizontais, pois as cargas verticais podem minimizar seus efeitos, dependendo do modelo em análise. Este representa o típico caso de torres de caixa d’água, as quais apresentam estes baixos carregamentos, podendo apresentar pilares com cargas negativas.
Nestes casos, o pilar pode ser dimensionado normalmente, levando em consideração estas cargas negativas, devendo-se avaliar as fundações, verificando se estas poderão absorver estes esforços.