CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS

Os pilares são responsáveis por transportar as ações dos pavimentos da obra para as fundações e garantir a estabilidade global da estrutura. Na engenharia estrutural os pilares em concreto armado, são dimensionados a resistir a compressão e a flambagem, envergadura. Tendo um papel determinante na conclusão final da obra, destacamos a seguir suas principais características, classificação, excentricidades, métodos de cálculo, além das armaduras e espaçamento dos estribos. Determinar as características geométricas do pilar está entre as primeiras etapas, assim como o índice de esbeltez, medida mecânica utilizada para estimar com que facilidade um pilar irá encurvar. Já as excentricidades são fatores ligados diretamente às imperfeições, podendo ser elas globais ou locais, que devem ser explicitamente consideradas porque têm efeitos significativos sobre a estabilidade da construção. O método de cálculo resume-se em estudar o comportamento da barra à medida que se dá o aumento de sua excentricidade, e deve ser utilizado pela precisão de seus resultados. A armadura de um pilar é feita de estribos presos, que tem por finalidade suportar o esforço transverso da estrutura e apoiar a armadura longitudinal durante o processo de betonagem, para que esta mantenha a sua posição, a vergalhões com arames recozidos duplos, sendo que tudo deve ser feito de acordo com o projeto da estrutura, que determina o tipo de aço, as bitolas, o dimensionamento e o posicionamento das barras. Conhecer estes conceitos básicos é de suma importância, uma vez que falhas em seu funcionamento afetam significativamente o desempenho da edificação como um todo.

PALAVRAS CHAVES: Pilares. Excentricidade. Esbeltez.

INTRODUÇÃO

Pilares são elementos estruturais lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical em que as forças normais de compressão são preponderantes e cuja função principal é receber as ações atuantes nos diversos níveis e conduzi-las até as fundações. Junto com as vigas, os pilares formam os pórticos, que na maior parte dos edifícios são os responsáveis por resistir às ações verticais e horizontais e garantir a estabilidade global da estrutura. As ações verticais são transferidas aos pórticos pelas estruturas dos andares, e as ações horizontais decorrentes do vento são levadas aos pórticos pelas paredes externas.

1. CARGAS DOS PILARES

Nas estruturas usuais compostas por lajes, vigas e pilares, o caminho das cargas começa nas lajes, que delas vão para as vigas, e em seguida, para os pilares que as conduzem até a fundação. As lajes recebem as cargas permanentes (peso próprio, revestimentos, etc.) e as variáveis (pessoas, máquinas, equipamentos, etc.) e as transmitem para as vigas de apoio.

As vigas, por sua vez, além do peso próprio e das cargas das lajes, recebem também cargas de paredes dispostas sobre elas, além de cargas concentradas provenientes de outras vigas, levando todas essas cargas para os pilares em que estão apoiadas. Nos edifícios de vários andares, para cada pilar e no nível de cada andar, obtêm-se o subtotal de carga atuante, desde a cobertura até os andares inferiores. Essas cargas, no nível de cada andar, são utilizadas para dimensionamento dos tramos do pilar. A carga total é usada no projeto da fundação. Nas estruturas constituídas por lajes sem vigas, os esforços são transmitidos diretamente das lajes para os pilares. Nessas lajes, deve-se dedicar atenção especial à verificação de punção.

2. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS

No dimensionamento de pilares, a determinação das características geométricas está entre as primeiras etapas. Com o objetivo de evitar um desempenho inadequado e propiciar boas condições de execução, a NBR 6118:2003, no seu item 13.2.3, estabelece que a seção transversal dos pilares, qualquer que seja a sua forma, não deve apresentar dimensão menor que 19 cm. Em casos especiais, permite-se a consideração de dimensões entre 19 cm e 12 cm, desde que no dimensionamento se multipliquem as ações por um coeficiente adicional Yn indicado na Tabela 1 e baseado na equação: Yn =1,95-0,05.b (b é a menor dimensão da seção transversal do pilar (em cm)).

Tabela 1. Valores de coeficiente adicional Yn em função de b (NBR 6118:2003)

Fonte: USP – EESC – Departamento de Engenharia e Estruturas

Portanto, o coeficiente Yn deve majorar os esforços solicitantes finais de cálculo nos pilares, quando de seu dimensionamento.

Todas as recomendações referentes aos pilares são válidas nos casos em que a maior dimensão da seção transversal não exceda cinco vezes a menor dimensão (h ≤ 5b). Quando esta condição não for satisfeita, o pilar deve ser tratado como pilar-parede (NBR 6118:2003, item 18.5).

Em qualquer caso, não se permite pilar com seção transversal de área inferior a 360 cm2. Exemplos de seções mínimas: 12cm x 30cm, 15cm x 24cm, 18cm x 20cm.

3. CLASSIFICAÇÃO DOS PILARES

Os pilares podem ser classificados conforme as solicitações iniciais e a esbeltez.

3.1 PILARES INTERNOS, DE BORDA E DE CANTO

Quanto às solicitações iniciais, os tipos de pilares são mostrados na Figura 1:

Serão considerados internos os pilares em que se pode admitir compressão simples, ou seja, em que as excentricidades iniciais podem ser desprezadas.

Nos pilares de borda, as solicitações iniciais correspondem à flexão composta normal, ou seja, admite-se excentricidade inicial em uma direção. Para seção quadrada ou retangular, a excentricidade inicial é perpendicular à borda.

Pilares de canto são submetidos a flexão oblíqua. As excentricidades iniciais ocorrem nas direções das bordas.

3.2 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À ESBELTEZ

De acordo com o índice de eslbeltez (λ), os pilares podem ser classificados em:

• Pilares robustos ou pouco esbeltos λ ≤ λ1

• Pilares de esbeltez média λ1 < λ ≤ 90

• Pilares esbeltos ou muito esbeltos 90 < λ ≤ 140

• Pilares