O Bielas e Tirantes

INTRODUÇÃO

O projeto de estruturas de concreto armado de estruturas bi e tridimensionais em regiões com descontinuidade geométrica ou estática é um assunto ainda bastante pesquisado. Elementos estruturais de concreto armado com problemas dessa natureza, para os quais não são válidas as hipóteses de Bernoulli, frequentemente são detalhados via regras práticas. Os projetos estruturais concebidos dessa forma são, frequentemente, alvo de crítica.

Um método bastante interessante a ser aplicado nesse caso é o método das bielas e tirantes. A metodologia utilizada por esse método aprimora a concepção do projeto de elementos estruturais de concreto armado com descontinuidades. A maior vantagem na sua aplicação é a forma coerente e rigorosa com que o tema é tratado. Isso permite que toda a estrutura seja dimensionada de uma forma teoricamente coerente.

Em conjunto com esse conceito de bielas e tirantes, é introduzida nesse trabalho uma crítica a um modelo conservador das orientações da norma brasileira de concreto armado. Atualmente, a ideia de um projeto baseado em um conceito probabilístico é cada vez mais aceito pela Engenharia. Isto porque este é gerado de uma forma mais confiável em termos de segurança e com um custo mais otimizado. A norma brasileira, no entanto, ainda permanece conservadora neste aspecto. Este trabalho apresenta uma crítica a esse modelo de dimensionamento, mostrando o modelo probabilístico como alternativa mais eficaz, utilizada para comparação.

O documento está dividido em quatro partes, iniciando por esta introdução, e na sequência é apresentada uma sustentação teórica englobando uma sintética revisão bibliográfica sobreo o modelo das bielas e tirantes e a análise de confiabilidade das estruturas. A terceira seção apresenta a metodologia utilizada para o cálculo das áreas de aço dos tirantes de armadura e são verificadas as tensões das bielas pelos dois métodos apresentados, para efeito de comparação. Na quarta seção são apresentados os resultados obtidos e discussões sobre este e por fim as conclusões são apresentadas.

2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 MODELO DE BIELAS E TIRANTES

As partes de uma estrutura de concreto armado nas quais se aplica a hipótese de Bernoulli da distribuição linear de deformações são normalmente projetadas com uma precisão praticamente absoluta. Entretanto, outras partes, onde ocorrem descontinuidades de natureza estática ou geométrica são projetadas por regras empíricas, baseadas na experiência. Dentro deste conceito, os modelos das bielas e dos tirantes possibilitam o dimensionamento e o detalhamento das estruturas de concreto com descontinuidade.

Segundo Guerra e Greco (2017), o modelo de Bielas e Tirantes exige do projetista considerável experiência em relação a escolha e distribuição dos elementos comprimidos (bielas) e tracionados (tirantes) para melhor representar o fluxo de tensões e o comportamento real da região descontínua.

De acordo com Wight e Macgregor (2012), conforme citado por Tavares e Canha (2018), as estruturas podem ser divididas em regiões B, onde a teoria das vigas é aplicada, e em regiões D, que são locais de descontinuidade onde a mesma teoria não é aplicada apesar de ambas as regiões serem adjacentes. As regiões podem ser descontínuas devido a descontinuidades geométricas, proximidades com furos, mudanças abruptas na seção e direção, ou por descontinuidades estáticas como a aplicação de cargas concentradas, reações e presença de articulações.

Para os modelos mais convencionais, várias normas propõem modelos de bielas e tirantes baseados em uma série