Reduzir cargas horizontais alterando a concepção

Com a análise das estruturas de edifícios através de modelos em pórticos espaciais, passou-se a observar e dar maior importância a existência das forças horizontais nas fundações. Nos modelos simplificados de cálculo, nos quais os elementos são analisados de maneira isolada, esses esforços geralmente são desprezados ou não aparecem como um resultado da análise. Nesta série de artigos, são mostradas de onde surgem as forças horizontais sobre as fundações, bem como algumas maneiras de minimizá-las, otimizando o modelo da estrutura.

1. Cargas horizontais nas fundações
2. Reduzir cargas horizontais alterando a concepção (este artigo)
3. Reduzir cargas horizontais alterando a fundação

Reduzindo as cargas horizontais por meio da concepção

Existe uma associação direta entre a rotação do nó provocada pela descontinuidade do diagrama de momento fletor “M” e o esforço horizontal na fundação. Assim, sempre que houver rotação nos nós rígidos ou semi-rígidos dos pilares surgirão neles momentos fletores. Conforme destacado no artigo anterior, a presença destes momentos no pilar de arranque da fundação acaba gerando esforços horizontais nas fundações. Desta maneira, é interessante que sejam adotadas medidas para diminuir a rotação do nó onde se encontra o pilar de arranque. Dentre as medidas disponíveis, destacamos:

• Aumento da inércia das vigas: ao aumentar a inércia de uma viga, aumenta-se a sua rigidez à rotação. Desta maneira, os deformações da viga junto ao nó serão menores, de modo que a rotação do nó também será reduzida. 
• Utilização de nós semirrígidos: os nós semirrígidos são vinculações que permitem que uma parcela dos momentos negativos sobre um apoio seja reduzida. Desta maneira, é esperado que, ao aplicar este tipo de vinculação, a descontinuidade dos momentos sobre este apoio diminua, o que implica em esforços horizontais menores nas fundações.
• Alterar o posicionamento do pilar: quanto mais simétrico os vãos da viga, menor será a rotação dos seus apoios intermediários. Neste sentido, deve-se avaliar a possibilidade de reposicionar os pilares intermediários para manter os vãos da viga simétricos.

Observe no desenho abaixo, a linha elástica (deformada) de um pórtico processado inicialmente com vigas de seção 12x30cm e posteriormente 12x40cm.

Conforme mostrado na figura acima, a comparação das linhas elásticas para ambas as seções transversais da viga apresenta deslocamentos menores para a viga mais rígida, o que implica na diminuição do valor da descontinuidade “M” no diagrama de momento fletor e em rotações menores nos nós. Em conseqüência disso, esforços horizontais nas fundações também são reduzidas.

A tabela abaixo expressa os valores dos esforços horizontais nas fundações bem como a variação do momento fletor M.

Aumentando a altura da viga em aproximadamente 33 %, a variação do momento “M” devido à descontinuidade no diagrama de momento fletor reduziu cerca de 30 % para uma queda na magnitude dos esforços horizontais nas fundações de aproximadamente 29%.

No próximo artigo, mostramos outras opções para reduzir o valor desses esforços.

Colaborador: André Puel