Resumo: Quando se faz o dimensionamento de uma viga em concreto armado, normalmente se leva em conta a Hipótese de Bernoulli, ou seja, se considera que as deformações se distribuam linearmente ao longo da seção transversal. No entanto, esta simplificação não pode ser aplicada a certos tipos de estruturas, caracterizadas pela existência de cargas concentradas ou mudanças bruscas na seção transversal, que fazem com que a distribuição de deformações ao longo da seção seja não-linear. Dentre estas regiões, simplesmente denominadas por regiões “D”, pode-se dar destaque as vigas-parede, sendo que, para este tipo de estrutura, deve-se partir para outros métodos de análise, como o Método das Bielas (MB), o Método dos Elementos Finitos (MEF) ou o Método Biela-Painel (MBP). Este trabalho tem como principal objetivo apresentar o procedimento de análise e dimensionamento de vigas-parede pelo MBP, através de uma abordagem manual, visto que as principais pesquisas relacionadas a este método focam na aplicação computacional. O MBP teve suas primeiras aplicações na engenharia civil na década de 1960, sendo que este segue o princípio da divisão da estrutura em bielas, que tem o objetivo de absorver os esforços normais, e painéis, que absorvem esforços cisalhantes. As armaduras das bielas são dimensionadas relacionando a força efetiva e a resistência do aço e, para os painéis, segue-se o processo de dimensionamento de elementos de membrana, de acordo com a Teoria da Plasticidade. As tensões no concreto devem ser verificadas e não devem ultrapassar sua resistência efetiva, que varia para as bielas e os painéis. O dimensionamento de dois exemplos práticos de vigas-parede foi efetuado pelo MBP, sendo que as armaduras resultantes foram comparadas com o modelo de viga convencional, recomendado pela ABNT NBR 6118:2014, e com o MB. Além disso, as vigas-parede foram analisadas de forma não-linear, através dos programas SPanCAD e ATENA 2D, afim de fazer uma comparação das duas soluções. Pelas análises efetuadas, pôde-se concluir que o MBP é um método tão atrativo quanto o MB, sendo que estruturas comuns podem ser dimensionadas por uma simples aplicação das equações da estática.
Abstract: Concerning the design of reinforced concrete beams, the Bernoulli Hypothesis is usually valid, in other words, it is considered that the strain is linearly distributed over the cross section. However, such simplification cannot be applied to certain types of structures, characterized by the existence of concentrated loads or abrupt changes on the cross section, which causes the strain distribution along the cross section to be non-linear. Among these regions, simply called by D-regions, it can be emphasized the deep beams and, for this type of structure, it should be used other methods of analysis, such as the Strut and Tie Method (STM), the Finite Element Method (FEM) or the Stringer-Panel Method (SPM). This research’s main objective is presenting the analysis and design’s procedure of deep beams by SPM, by a manual approach, once the main researches related to this method focus on computational application. SPM had its first applications in civil engineering by the 1960s, and it adopts the principle of dividing a structure into stringers, which aims to absorb the axial forces, and panels, which absorb shear forces. The stringers’ reinforcement is calculated by relating the effective force and steel strength and for panels it’s adopted the membrane elements’ design process, according to Plasticity Theory. Concrete compressive stresses must be checked and don’t exceed its reduced strength, which varies for stringers and panels. The design of two practical examples of deep beams was conducted by SPM, and the resulting reinforcement have been compared to beams’ conventional model, recommended by the Brazilian standard ABNT NBR 6118:2014, and STM. Moreover, the deep beams were examined by non-linear analysis, using the computer programs SPanCAD and ATENA 2D, in order to make a comparison of both solutions. By the performed analysis, it could be concluded that SPM is a method as attractive as STM, whereas usual structures can be designed by a simple application of Statics equations. |