Aplica-se às versões: EBv5, EBv5Gold, EBv6, EBv6Gold, EBv7, EBv7G

 Assunto

Por que os pilares podem apresentar carregamento negativo (tração) em estruturas aporticadas?

Artigo

 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 pode ser analisado isoladamente, pois depende do comportamento da estrutura como um todo.

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 Eberick indica a existência de cargas negativas nestes elementos, as quais podem ser provenientes não somente de cargas verticais, mas também das cargas horizontais aplicadas na estrutura (especialmente as cargas de vento) ou pela transmissão de esforços entre os elementos no modelo de pórtico espacial, conforme será apresentado a seguir.

pilares com carga negativa.gifJanela de dimensionamento de pilares, exibindo carga negativa para alguns elementos

Situações que geram carregamentos negativos em pilares

Efeito alavanca

Quando existem pilares próximos, adjacentes a uma viga de grande vão, pode ocorrer o “efeito de alavanca”, onde parte da viga deforma consideravelmente para baixo (vão maior), levantando o trecho seguinte (pequeno vão), conforme o exemplo abaixo:

efeito alavanca.GIFEfeito alavanca

 

alavanca no portico.gifPilares tracionados devido ao efeito alavanca

 Para evitar este tipo de esforço no pilar, pode-se considerar a possibilidade de alterar o modelo estrutural, evitando posicionar pilares muito próximos uns dos outros, evitando assim o efeito alavanca.

A existência de cargas negativas em pilares não significa que a concepção estrutural está incorreta, pois existem casos em que o modelo lançado realmente ocasiona este tipo de esforço, podendo-se citar justamente o caso do efeito alavanca.

Assimetria

Modelos estruturais assimétricos podem causar deslocamentos na estrutura devido à excentricidade gerada por esta assimetria. Este tipo de comportamento pode ser melhor visualizado através do pórtico unifilar, podendo ser identificado comumente em situações em que há um deslocamento da estrutura para um de seus lados.

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 tenderá a deslocar-se para baixo, ficando “pendurado”, o que gera esforço de tração nos pavimentos superiores (comportamento de tirante).

pilar sobre viga de transicao.gifPilares tracionados no pavimento superior (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, reduzindo o deslocamento no pilar. 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.

estrutura alta 2.gif

Esforços de vento aplicados na estrutura, responsáveis pelo seu deslocamento

Para minimizar o efeito destas cargas na edificação pode-se travar a estrutura na direção dos esforços horizontais mais representativos, seja reposicionando ou rotacionando alguns pilares, de modo a obter um contraventamento mais eficiente. Em alguns casos pode-se ainda alterar os vínculos de restrição das fundações, para que as fundações possam absorver os esforços restantes, minimizando assim as cargas negativas.

Fundação não lançada

Ao lançar uma estrutura no 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 apresentado no exemplo abaixo:

pilar tracionado sem fundacao.gifPilar lançado sobre viga de transição, funcionando como tirante

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.

Como analisar os casos em que existem pilares com carga negativa

Para iniciar a análise dos casos em que existem pilares com carga negativa em uma estrutura, recomenda-se, primeiramente, que o comportamento da estrutura seja verificado através do pórtico unifilar (botao portico unifilar.gif), onde será possível observar exatamente as situações possíveis que provocam a carga negativa no pilar. É possível também verificar o relatório de combinações para os pilares, acessado através da janela de dimensionamento dos mesmos (“Relatórios – Combinações”), analisando cada combinação separadamente, para descobrir qual(is) delas estão gerando especificamente a carga negativa (verificar se existe alguma influência do vento e desaprumo, entre outras ações).relatorio comb 2.gif

Identificando as ações que geram cargas negativas nos pilares

Dimensionando os pilares com carga negativa  

Para os casos em que as cargas negativas no pilar são esperadas, ou seja, são decorrentes do modelo real, o usuário pode dimensionar os pilares à carga negativa, bastando para isso, habilitar a opção “Permitir carga negativa” (menu “Configurações – Dimensionamento - Pilares”).

cfg pilares.gif

Configuração permitir carga negativa

Para estes casos, convém apenas destacar que o detalhamento utilizado pelo Eberick segue os mesmos princípios do detalhamento de um pilar submetido à compressão, sem nenhum detalhamento especial. Assim, devem ser feitas algumas verificações complementares, pois a ancoragem da armadura destes pilares não será efetuada para resistir a tração.

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