MAteriais Vigas, Lajes E Pilares (Vantagens E Desvantagens)

1. Introdução

Estrutura é tudo aquilo que sustenta, tal qual o esqueleto humano. No entanto, o conceito de estrutura é mais amplo e encontra-se em todas as áreas do conhecimento humano.

Segundo Rebello (2000), se perguntarmos a um músico o que ele entende por estrutura, a resposta poderá ter palavras diferentes daquelas ditas por um engenheiro ou um arquiteto, mas a idéia básica será a mesma. Assim, estrutura é um conjunto, um sistema, composto de elementos que se inter-relacionam para desempenhar uma função, permanente ou não.

No caso das edificações, a estrutura é o conjunto de elementos – lajes, vigas e pilar – que se inter-relacionam – laje apoiando em viga, viga apoiando em pilar – para desempenhar uma função: criar um espaço em que pessoas exercerão diversas atividades.

2. Elementos estruturais básicos

2.1 Vigas

As vigas são os elementos da estrutura que recebem as reações das lajes, e eventualmente de outras vigas, e as transmitem para os pilares. São elementos geralmente horizontais, sujeitos a cargas transversais ao seu eixo longitudinal, trabalhando essencialmente à flexão.

As vigas numa estrutura de concreto armado podem ser revestidas ou aparentes. Para edifícios residenciais e comerciais, com freqüência opta-se por esconder a estrutura, ou seja, o revestimento cobre as vigas e pilares.

Há alguns anos atrás, era comum projetar vigas em quase todas as posições de paredes, o que levava a um grande consumo de fôrmas. Atualmente, dado ao custo das fôrmas e à agilidade construtiva, é comum se considerar paredes descarregando seu peso próprio diretamente sobre lajes, o que conduz a estruturas menos recortadas, lajes maiores e menos vigas.

As vigas não precisam descarregar diretamente sobre pilares, podendo existir apoio de viga sobre viga. A viga de maior altura, sendo a de menor vão, tem rigidez muito superior àquela de menor altura, de modo que a menor se apoia na maior, denominada viga principal (UFV, 2010).

A viga é um elemento estrutural que se caracteriza por transmitir cargas verticais ao longo de um vão através de um eixo horizontal. Dessa forma, o vão sob a viga é totalmente livre e aproveitável, o que não ocorre no cabo e no arco, cujos eixos são curvos e limitam parte do espaço sob eles. Graças a essa virtude, a viga é o sistema estrutural mais usado. (REBELLO, 2000)

As edificações basicamente apresentam três tipos de vigas, que diferem na forma em que são ligados aos seus apoios. As vigas podem ser:

• Viga em balanço ou em console: é uma viga de edificação com um só apoio. Toda a carga recebida é transmite a um único ponto de fixação;

• Viga biapoiada ou simplesmente apoiada: diz-se das vigas com dois apoios, representada na Figura 3, que podem ser simples e/ou engastados, gerando-se vigas do tipo simplesmente apoiadas, vigas com apoio simples e engaste, vigas biengastadas;

• Viga contínua: diz-se da viga com múltiplos apoios, de acordo com a Figura 4 (WIKIPÉDIA).

Há, ainda, um tipo especial de viga, chamada Viga Vierendeel, ilustrada na Figura 5. A viga Vierendeel consiste num sistema estrutural formado por barras que se encontram em pontos denominados nós, assim como as treliças. As barras horizontais da viga Vierendeel são chamadas de membruras e as verticais, montantes.

2.2 Pilares

Um pilar é um elemento estrutural vertical usado normalmente para receber os esforços verticais de uma edificação e transferi-los para outros elementos, como as fundações. Desta forma, é considerado o elemento estrutural de maior importância dentro do sistema de estruturas.

A princípio, seria interessante colocar pilares em todos os cruzamentos de vigas, o que faria com que as cargas percorressem o caminho mais curto entre o ponto de aplicação e a fundação. Entretanto, uma estrutura pode se tornar antieconômica e, até mesmo, restritiva sob o ponto de vista funcional, caso sejam projetados pilares muito próximos uns dos outros. Os pilares devem se localizar em pontos que não interfiram no conjunto arquitetônico e não comprometam a circulação de halls, salas, pilotis, garagens, etc. (UFV, 2010).

2.3 Lajes

São elementos estruturais planos onde as dimensões em duas direções prevalecem sobre uma terceira. Normalmente se apresentam na posição horizontal, e são elas que recebem as cargas que agirão sobre a estrutura. As lajes podem ser tetos e pisos (CESEC).

3. Principais Materiais

3.1 Estruturas em aço

O aço é uma liga metálica constituída fundamentalmente de ferro e carbono. Além desses elementos, dependendo do tipo de aço que se quer obter, são adicionados outros elementos como: manganês, silício, fósforo, enxofre, cobre, níquel, nióbio, entre outros, que modificam as propriedades físicas da liga, como resistência mecânica, resistência a corrosão, ductilidade e muitas outras.

a) Vantagens :

• A grande resistência a grandes esforços, descrita na Tabela 2, talvez seja a maior vantagem do aço, e como conseqüência disso, o aço permite peças estruturais com menores dimensões. Com menor dimensão dos elementos da estrutura, obtém-se menor peso próprio da estrutura, o que resulta em menor carga na fundação. A grosso modo, uma estrutura de aço pesa seis vezes menos que uma de concreto armado.

• Outra vantagem é que a solução estrutural com aço apresenta um resultado muito próximo ao modelo teórico e o comportamento real. O aço é um material mais confiável quanto a suas propriedades, podendo ser aplicado coeficientes de segurança mais baixos, o que resulta obviamente em economia.

• Uma estrutura de aço consome aproximadamente 60% do tempo necessário para a execução de uma estrutura equivalente de concreto armado.

• Em virtude do sistema de industrialização, as dimensões das peças de aço são muito precisas, e em razão disso, os elementos estruturais podem ser perfeitamente alinhados, aprumados e nivelados.

• Com as ligações parafusadas, as estruturas de aço podem ser facilmente desmontadas para uma reutilização, ou como sucata, pode ser reaproveitada na fabricação de aço novo. Caso uma edificação tenha seu uso alterado, ao serem solicitadas por cargas maiores, é possível facilmente reforçar as estruturas de aço.

b) Desvantagens:

• As estruturas