Como vimos no artigo Soluções viáveis para compatibilizar o projeto estrutural, quando não for possível evitar a interferência dos elementos dos demais projetos de uma edificação, como tubulações com as vigas de uma estrutura por exemplo, é necessário prever a existência vigas com furos ou rebaixos no projeto estrutural.
Vale lembrar que a existência de vigas com furos ou rebaixos interfere na capacidade de resistência desses elementos, por isso separei estas considerações:
A existência de um rebaixo em viga implica na redução da inércia e da altura útil da viga em um determinado trecho, tornando-se necessário:
Como há uma redução brusca do braço de alavanca da viga na região do rebaixo, pode ocorrer uma das seguintes situações:
Figura 1 – Diagrama de momentos fletores da viga
Para evitar as situações acima ,recomenda-se que quando houver a necessidade de efetuar um rebaixo em viga para passagem de instalações, ele seja feito preferencialmente na região com menores momentos fletores solicitantes. Por exemplo
Em vigas comuns de concreto armado, a análise pode-se basear no modelo de Euler-Bernoulli, o qual admite que a distribuição de deformações ao longo da altura da seção transversal é linear.
Essa hipótese simplificadora não pode ser estendida sem modificações ao caso de vigas com furos, pois a abertura pode gerar uma perturbação local dos fluxos dos esforços de compressão e tração, o que consequentemente modifica o mecanismo resistente ao cisalhamento da viga.
A região da abertura de uma viga é classificada, segundo o item 22.2 da NBR 6118:2014, como uma região descontínua ou região D:
“São chamadas de regiões B de um elemento estrutural aquelas em que as hipóteses da seção plana, ou seja, de uma distribuição linear de deformações específicas na seção são aplicáveis. As regiões D são aquelas em que esta hipótese da seção plana não mais se aplica.”
Figura 2 – Situações típicas de regiões D (Figura 22.1 – NBR 6118:2014)
O método de Sussekind é um dos métodos existentes para verificação do dimensionamento de aberturas. Segundo Sussekind, caso a abertura respeite os limites indicados na figura abaixo, a análise da viga nessa região pode ser feita com a hipótese de seção plana:
Figura 3 – Dimensões para aberturas em vigas (SUSSEKIND,1987)
O método de Sussekind define um plano que atravessa o eixo da abertura em análise, aplicando-se após os esforços atuantes, conforme figura abaixo:
Figura 4 – Esforços para dimensionamento das seções S1 e S2 (SUSSEKIND,1987)
Na figura acima, o método verifica as regiões da viga acima da abertura (seção S1) e abaixo da abertura (seção S2).
Ele é baseado nas seguintes premissas:
Figura 5 – Exemplo de detalhamento de armaduras de reforço para furo em viga (SUSSEKIND,1987)
Para o melhor posicionamento do furo horizontal em uma viga, recomenda-se que:
Exemplo de um viga com seção 14 x 75cm:
Figura 6 – Diagrama de esforços cortantes da viga, extraído do Eberick
Figura 7 – Diagrama de momentos fletores da viga, extraído do Eberick
Sabemos que a posição ideal para o furo na viga neste exemplo, é no meio do vão, onde o esforço cortante é nulo. Com relação à posição na seção da viga, seria ideal que o furo fosse posicionado de modo a que a seção comprimida, nesse caso acima do furo, tenha a maior altura possível:
Figura 8 – Posicionamento ideal da abertura na viga, extraído do Eberick
Importante ressaltar que nem sempre é possível alocar o furo horizontal na melhor posição do ponto de vista estrutural na viga, pois a definição de onde será a passagem das instalações de uma edificação, como as tubulações, deve ser tomada em conjunto com o projetista responsável pelo projeto hidrossanitário, seguindo uma das premissas da interoperabilidade.
Em situações críticas com relação ao ELU, como exemplo em um caso que as solicitações em uma viga sejam consideráveis e o posicionamento do furo na viga esteja em uma região desfavorável, cabe ao projetista da estrutura informar aos demais projetistas da edificação a impossibilidade da passagem das instalações nessa região de abertura, e propor um novo posicionamento.
Segundo o item 21.3.3 da NBR 6118:2014, furos verticais em vigas tem que obedecer as seguintes limitações:
Figura 9 – Limites para abertura vertical em vigas (Figura 21.5 – NBR 6118:2014)
No dimensionamento de vigas com furos verticais, pode ser adotado um conceito similar ao visto anteriormente para vigas com furos horizontais. Para efetuar o dimensionamento de vigas com furos verticais recomenda-se:
No artigo de hoje eu abordei algumas recomendações para o dimensionamento de vigas com furos e rebaixos no projeto estrutural. Em nosso próximo encontro, vou trazer um vídeo demonstrando um exemplo prático de como aplicar soluções de compatibilização em um projeto estrutural no software que eu utilizo, o AltoQi Eberick.
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Até lá.