O cálculo estrutural é uma etapa essencial em qualquer projeto de engenharia civil. Isso porque garante a segurança e a otimização de todos os elementos da construção. Entre esses elementos, a viga de concreto armado desempenha um papel central na sustentação das cargas e deve ser dimensionada de maneira precisa. Neste artigo, vamos explorar, passo a passo, o processo de dimensionamento de vigas de concreto armado, abordando os principais cálculos e normas que os engenheiros utilizam nesse procedimento.
O que é uma viga de concreto armado?
Antes de nos aprofundarmos nos cálculos, é importante entender o que caracteriza uma viga de concreto armado. As vigas de concreto armado são elementos estruturais projetados para suportar e distribuir esforços, principalmente de flexão e cisalhamento (do inglês, bending e shear forces, respectivamente). Elas são formadas por uma combinação de concreto e aço – o concreto resiste à compressão e o aço, à tração.
A eficiência de uma viga depende de um dimensionamento preciso e da escolha dos materiais, por isso, a norma brasileira ABNT NBR 6118 é amplamente utilizada para orientar os engenheiros no processo.
Passo a passo para o dimensionamento da viga de concreto armado
Dimensionar uma viga de concreto armado envolve diversos cálculos. Vamos fracionar o processo em etapas simples, sempre amparados pela NBR 6118.
- Caracterização das cargas: Inicialmente, é necessário identificar e especificar todas as cargas atuantes na viga: cargas permanentes (peso próprio, revestimentos) e cargas variáveis (sobrecargas de uso, ventos, etc).
- Análise estrutural: Com base nas cargas, utilizam-se métodos de análise estrutural para determinar os esforços internos na viga, como momentos flectores e forças cortantes.
- Tracionamento: Dimensione a área de aço necessária para resistir às forças de tração. Para isso, aplicam-se fórmulas que relacionam as tensões no aço com os momentos flectores atuantes na viga.
- Cisalhamento: Envolve o cálculo da armadura transversal (estribos) para resistir às forças de cisalhamento. Isso é realizado com base nos valores de força cortante encontrados e nas propriedades do concreto e do aço.
- Verificação de deformações: A norma exige que o projeto da viga limite deformações excessivas, como flechas, para garantir o desempenho adequado da estrutura ao longo do tempo.
Cálculos práticos de dimensionamento de uma viga de concreto armado
Para ilustrar como isso funciona na prática, vamos analisar um exemplo:
Exemplo Prático 1:
Considere uma viga de concreto armado simplesmente apoiada, com comprimento de 4 metros, submetida a uma carga distribuída de 10 kN/m (carga total de 40 kN). Nessa situação, o momento máximo na viga será de 20 kN.m. Aplicando a fórmula correta na NBR 6118, calculamos que será necessário usar 3 barras de aço de diâmetro de 12,5 mm na seção tracionada para resistir ao momento fletor.
Como parte do dimensionamento, também verificamos a necessidade de estribos espaçados a cada 15 cm, suficientes para resistir à força cortante máxima de aproximadamente 7 kN.
A segunda parte do exemplo foca na verificação dos limites de deformação:
Exemplo Prático 2:
Após o cálculo, determinamos que a flecha máxima prevista para a viga é de 6,7 mm – dentro do limite de 1/250 do vão, conforme prescrito pela NBR 6118. Portanto, a viga atende aos requisitos de deformação, garantindo segurança e durabilidade.
Dicas para dimensionar vigas de concreto de forma eficiente
Para facilitar o processo de dimensionamento de vigas de concreto armado, aqui estão algumas dicas práticas:
- Planeje detalhadamente: Sempre faça uma análise criteriosa das cargas. Pequenas alterações nas cargas podem impactar significativamente nas dimensões da viga e nas quantidades de aço.
- Utilize softwares de cálculo estrutural: Programas como Eberick e TQS podem ajudar a automatizar o cálculo dos esforços e otimizar o dimensionamento.
- Confira a viabilidade na obra: Verifique se as barras de aço e estribos dimensionados podem realmente ser aplicados de maneira prática na obra.
- Não esqueça das verificações de deformação: Não basta verificar apenas resistências; garantir que as deformações estão dentro dos limites é fundamental para evitar problemas futuros.
- Adapte o projeto conforme as normas vigentes: Tenha sempre a NBR 6118 em mãos e siga as recomendações e exigências técnicas com cuidado.
Conclusão
O dimensionamento de vigas de concreto armado é um processo que exige bastante atenção aos cálculos e normativa, especialmente à ABNT NBR 6118. Um projeto bem dimensionado garante eficiência e segurança, evitando falhas estruturais e otimizando o uso de materiais. O investimento em ferramentas e planejamento anterior é fundamental para que o processo de dimensionamento ocorra da forma mais fluida possível, minimizando retrabalhos e falhas no projeto.
Perguntas para Discussão
- Em quais situações devemos priorizar o uso de vigas em concreto armado sobre outros materiais estruturais?
- Quais cuidados específicos devemos ter ao utilizar programas de software para cálculo estrutural?
- Como as atualizações da NBR 6118 impactaram o dimensionamento de vigas nas últimas décadas?
