Comparativo entre vinculações de vigas

Atribuir as vinculações de vigas em um projeto é de suma importância, visto que têm influência direta nos esforços, deslocamentos e na própria estabilidade global da edificação. Neste sentido, criamos uma série de quatro artigos para auxiliá-lo a definir qual a vinculação mais adequada para cada elemento:

1. Quando engastar uma viga?
2. Quando aplicar um nó semirrígido?
3. Quando rotular uma viga?
4. Comparativo entre vinculações de vigas (presente artigo)

Este artigo compara, para as três vinculações, quais são os esforços gerados, bem como a diferença entre os detalhamentos para cada um dos casos. 

Vinculação engastada

Por padrão, o AltoQi Eberick lança as vigas com suas vinculações engastadas, de modo que essas podem ser identificadas em vigas que não possuem indicação nenhuma no apoio do pilar. Este tipo de vinculação garante que não haja rotações relativas entre a viga e o pilar no nó de apoio. Isto é, ambos os elementos apresentarão a mesma rotação naquele ponto, o que se traduz como uma transferência de momentos da viga para o pilar.

Uma das vantagens deste tipo de ligação é a rigidez que apresenta. Uma vez que há continuidade de rotação, a rigidez do pilar contribui para a rigidez da viga, diminuindo seus valores de deslocamento e seus momentos positivos. Em contrapartida, o aumento de rigidez pode também aumentar as armaduras dimensionadas para a estrutura, sobretudo no tocante aos pilares, que passa a apresentar momentos fletores maiores do que se comparados com vinculações semirrígidas ou rotuladas. Para mais informações sobre estes efeitos, recomendamos a leitura dos artigos Como enrijecer uma estrutura deslocável e Como reduzir flechas em vigas. Solicitando o detalhamento da viga, observa-se que a armadura negativa se estende quase até o meio do vão da viga.

Vinculação semirrígida

Sabe-se que em uma estrutura, após a sua execução, não se garante a totalidade da rigidez da ligação entre os elementos, sempre existirá certa deformação e fissuração do elemento. Sendo assim, pode-se considerar uma redistribuição de esforços devido a este efeito. No caso abaixo, foi aplicada uma redistribuição de 50%.

Pode-se perceber que em relação ao modelo anterior, houve uma redução no momento negativo e um pequeno acréscimo no momento positivo da viga. Esta pequena redução do momento fletor na ligação da viga com o pilar pode não ser tão significativa para o dimensionamento da viga, mas para o dimensionamento do pilar, quanto menor for o momento fletor em que este encontra-se submetido, menor será  a sua taxa de armadura, isso considerando um mesmo esforço de compressão.

Solicitando o detalhamento da viga, observa-se que houve ainda uma pequena redução no comprimento total dos ferros negativos, o que resulta em uma relativa economia de aço. Repare que, apesar do momento positivo ser maior, manteve-se a mesma armadura que a do modelo anterior.

Vinculação rotulada

As vinculações rotuladas são as mais flexíveis dentre as três, indicando que o momento que a viga repassa ao pilar é nulo. Isto faz com que o dimensionamento do pilar seja menos robusto, visto que os momentos agindo sobre ele são menores. Todavia, ao liberar a rotação da viga nos seus apoios, seus deslocamentos e momentos positivos aumentam. Além disso, a perda de rigidez dos pórticos formados por essas vigas pode ter impacto direto na estabilidade global da edificação. Para mais informações sobre esta consideração, recomendamos a leitura do artigo Quando rotular uma viga?, que explica em que casos o projetista poderá considerar a viga como rotulada em suas extremidades.

Para a aplicação desta vinculação sobre a estrutura, basta acessar a guia “Modelo – Vigas – Rotular” e escolher as barras e respectivos nós onde deseja-se aplicar este tipo de vinculação. Uma vinculação rotulada será representada com um semicírculo

Pode-se visualizar que a armadura negativa detalhada é a armadura mínima, preconizada pelo item 17.3.5.2 da NBR 6118/2007 e o restante da armadura superior é meramente construtiva. Como o acréscimo de momento positivo foi grande, devido à redistribuição do momento negativo, a bitola das barras positivas teve de ser aumentada para atender à área de aço calculada para o novo valor de momento fletor do vão.

Conclusão

De uma maneira geral, foram apresentados 3 modelos com lançamentos iguais onde foram alteradas apenas as vinculações extremas das vigas com o objetivo de demonstrar o comportamento quanto ao dimensionamento e detalhamento dos elementos. Cabe a observação que à medida que se flexibiliza uma estrutura, aplicando nós semi-rígidos ou rótulas, a estrutura tende a apresentar maiores deformações. Cabe ao engenheiro responsável avaliar o modelo lançado e aplicar as vinculações de acordo com as rigidezes desejadas para cada região.

Colaborador: Paulo Ricardo Cassias Pereira