As estruturas existem porque existem esforços a serem resistidos. Esforços aplicados, é necessário que a estrutura resista. O mecanismo pelo qual a estrutura devolver às solicitações as forças implementadas, é a deformação. A partir da inserção de carregamentos nas estruturas, é ativado o mecanismo reativo. As forças solicitantes deformações, as deformações geram forçar resistentes que combatem as forças solicitantes em mesmo módulo e direção, mas, sentido contrário.

Quando tratamos de domínios de deformação é preciso esquecer um pouco os estádios. Isso não quer dizer que uma coisa está totalmente desconectada da outra. Mas, apenas que é preciso entender um novo conceito para depois mesclar e ampliar. É quase como primeiro andar, depois correr para, posteriormente, aprender a andar de bicicleta, plantar bananeira, plantar bananeira andando de bicicleta e, aí sim, entrar pra um circo e plantar bananeira andando de bicicleta em cima de uma corda a 12 metros de altura.

Portanto, os domínios de deformação são independentes dos estádios (na questão de compreensão, mas, não em funcionamento, necessariamente). Os domínios de deformação são amplitudes de deformações que mantêm uma mesma característica e utilizam uma deformação de referência de um dos materiais. A exemplo, o Domínio 1, domínio de tração total, é o domínio onde não existe compressão na seção e utiliza como deformação de referência a deformação máxima do aço (10‰) ocorrendo a rotação da seção entorno dessa posição. Todo e qualquer domínio de deformação só ocorre com a ação de carregamentos internos que geram tensões internas de reação. Ou seja, as deformações que configuram-se dentro de algum domínio de deformações só é possível com a estrutura em funcionamento e podem surgir desde uma peça indeformada até através de uma mudança de configurações de cargas.

No nosso exemplo do domínio I mostrado na Figura 2, podemos observar uma viga indeformada (Figura 1a) que foi submetida à uma carga longitudinal em seu eixo sofrendo um alongamento, como mostra a Figura 1b, no valor máximo da armadura (10‰), que é o valor de referência desse domínio e máxima deformação à tração admitida para um material tracionado desse sistema estrutura (Concreto Armado). A forma mostrada na Figura 1b é o primeiro limite do Domínio 1. Conforme a configuração das cargas vai se alterando, por exemplo, ao ocorrer a ação de um momento (advindo de excentricidade da carga longitudinal ou até mesmo de ações perpendiculares que geral momentos solicitantes na estrutura), a seção vai inclinando-se (mantendo sua configuração plana) como mostra a Figura 1c. Conforme os valores de momento aumentam e de carregamento horizontal reduzem, a seção vai aumentando sua inclinação como mostram as figuras 1d, e 1e até que uma lamela da seção seja totalmente destracionada (Deformação zera). A partir de então,  acaba a propriedade apresentada como referência deste Domínio (Tração total na seção). Então, a forma mostrada na Figura 1f é o segundo limite do Domínio I.

Figura 1 – Evolução do Domínio 1

A NBR 6118 (ABNT, 2014) conceitua vigas como sendo peças que trabalham majoritariamente à flexão e sujeitas a carregamentos transversais em seu eixo. A Mecânica conceitua flexão como uma combinação binária de tensões (tração e compressão) em sua seção. Ou seja, qualquer das seções mostradas na Figura 1 representam uma viga porque não ocorre flexão. Então a peça mostrada na Figura 1 representa um tirante cujas tensões atuantes variam de totalmente tracionado à flexo-tracionado.

Nesse caso, a peça trabalha sempre fissurada. Com a armadura no seu limite e o concreto totalmente desconsiderado. Então, a seção deve ser calculada apenas com o concreto de cobrimento e proteção da armadura. Como o mesmo estará muito fissurado, é aconselhável que não sejam dimensionadas peças com essas características.

De forma semelhante, o Domínio 2 ocorre. No entanto, o Domínio II é configurado pela necessidade de continuarmos descomprimindo a seção até um novo limite de um dos materiais da estrutura. O Domínio 2 começa onde Domínio 1 termina (Figura 2a). A Figura 2a é resultado da ação de momento e carga de tração como mostra a Figura 1f. O Domínio 2, ao contrário do Domínio 1, não precisa da existência de cargas solicitantes de tração para existir. Mas, pode aparecer de outras formas como veremos no nosso Webinar. Assim como no Domínio 1, os demais Domínios precisam de mudanças nas ações. No entanto, os domínios de flexão podem depender também de fatores como a redução ou aumento da área de aço que reduzem ou aumentam sua deformação específica ou até mesmo da resistência do concreto que imprime o mesmo efeito à inclinação da seção como mostram as figuras 8b, 8c e 8e, sendo esta última, o segundo limite deste Domínio, quando o concreto atinge sua deformação máxima (3,5‰).

No caso do Domínio 2, o aço está totalmente tracionado, no entanto, um aumento nas cargas de momento poderá exigir maior carregamento resistente do concreto que aumenta sua área comprimida (e obviamente do aço que terá sua área aumentada a fim de evitar ruptura). Outra forma de induzir o Domínio 2 é reduzir a (na fase de projeto) resistência axial do concreto (fck). Isso obrigará maiores deformações a fim de aumentar sua área comprimida.

Nesse caso, a linha neutra se encontrará dentro da seção, existe um binário de cargas internas, então a peça pode configurar-se como viga. Também, o concreto tem suas deformações variando de 0‰ a 3,5‰ (deformação máxima admissível ao concreto pela norma vigente). Então, o colapso da peça dá-se na armadura (que está em seu máximo) enquanto o concreto ainda está dentro de seu intervalo seguro de trabalho. A peça encontra-se fissurada na região tracionada e a armadura em seu valor máximo de deformação (10‰). O colapso é dúctil, já que a armadura é um material dúctil. As fissuras avisam da possibilidade de colapso.

Figura 2 – Evolução do Domínio 2

Se a deformação máxima do aço ainda é a referência do Domínio 2, ao alcançar a deformação máxima do concreto, o que impossibilita aumento da compressão a partir daí, só resta rotacionar a seção em torno desse ponto. Portanto, o Domínio 3 é caracterizado pela redução da tração do aço, iniciando quando tanto o concreto quanto o aço estão com seus valores máximos de deformação, como mostram as figuras 2e e 3a, que representam a mesma configuração de seção, sendo esse, portanto, o primeiro limite do Domínio 3.

Devido à redução da deformação do aço ocasionada por fatores internos da estrutura como aumento da área de aço, reduz-se a deformação à tração e rebaixa-se a linha neutra. Esse Domínio configuração pelo concreto estar com sua deformação máxima à compressão e o aço estar com deformação com valor entre 10‰ e sua deformação específica de escoamento (εsk), sendo o primeiro, seu primeiro limite (Figura 3a) e o segundo limite mostrado na Figura 3e. Nesse caso, a ruptura é dúctil sendo avisada através de uma fissuração moderada a alta. A ruptura do aço só ocorre no seu primeiro modo de deformação (10‰), Nos demais valores do intervalo, o colapso só é possível com a ruptura do concreto que se mantêm no máximo, porém, como já dito, sob um enorme estado de fissuração). A Existência de esforços internos binários caracteriza como vigas, as peças encontradas neste domínio.

Figura 3 – Evolução do Domínio 3

O Domínio 4 é uma configuração perigosa de vigas. Mas, também pode representar um elemento flexo-comprimido devido a quantidade de compressão existente na peça. Como o Domínio 4 inicia ao fim do Domínio 3 (Figuras 3e e 4a), então ele continua destracionando o aço a partir de sua deformação específica de escoamento (Figura 4a) até que acabe a tração no aço (Figura 4c). O perigo nesse caso é que a fissuração da viga varia de microssifurada a inexistente. Não ocorre ruptura do aço devido ao seu estado de deformação ser elástico. A linha neutra encontra-se muito abaixo do meio da viga e possui muito concreto comprimido, o que só possibilita ruptura por compressão excessiva. Com isso, o colapso da viga é frágil como o do concreto.

Para que isso não ocorra, adicionamos barras de aço na região comprimidas para que reduzam a altura da linha neutra e reconfigure as tensões da viga para Domínio 3 alterando o tipo de ruptura para ruptura dúctil. Também é necessário cumprir a determinação normativa da NBR 6118 (ABNT (2014) para vigas que impõe relação x/d máxima como 0,45. Esse critério, como pode ser visto, obriga que a linha neutra esteja sempre acima do meio da viga. Portanto, não podemos dimensionar a viga no Domínio 4.

Figura 4 – Evolução do Domínio 4

O Domínio 4a é um complemento do domínio 4 que basicamente destraciona a viga por completo e configura um pilar. Ou seja, é um domínio de transição de viga para pilar. Possui todas as características do domínio 4.

Figura 5 – Evolução do Domínio 4ª

O Domínio 5 inicia-se ao fim do Domínio 4a. Corresponde a pilares. Mas, o ponto fixo deste domínio é a deformação εc2 do concreto. A peça em questão está com aço e concreto deformados a compressão. Algumas vigas protendidas tem essa configuração (e são exceção para o caso de vigas tanto para os domínios 4, 4a e 5), mas no geral, para concreto armado, não-protendido, as peças em configuração de deformação (Domínio) 5 são pilares ou bielas.

Após o Domínio 4a ser atingido, o que acontece é uma mudança nas cargas de forma que ocorra simultaneamente uma descompressão em uma lateral e aumento da compressão na outra. Tudo convenientemente de forma a termos non máximo uma compressão uniforme com deformação máxima a 2‰ (εck).

Figura 6 – Evolução do Domínio 5

Os domínios de Deformação resumidos a seus intervalos de interpretação (entre os limites) se apresentam como mostra na Figura 7. Como, para vigas, o

Figura 7 – Resumo dos domínios de deformação

A Figura 8 mostra uma vista lateral com as marcações dos pontos de referência das deformações. Lembrando, para concreto armado, basicamente nos é importante a parte cabível até a armadura, nos domínios 1 (Figura 8a), 2 (Figura 8b), 3 (Figura 8c) e 4 (Figura 8d). Os domínios 4a (Figura 8d) e 5 (Figura 8e). A primeira coluna mostra a vista lateral da Figura 7. Na segunda coluna foram alterados os sistemas de cores (tração em vermelho e compressão em azul) para cores únicas para todo o domínio.

Figura 8 – Vista lateral dos domínios de deformação

A Figura 9a mostra a imagem padrão do resumo dos domínios resultado da segunda coluna em cores. E a Figura 9b é a figura mais convencional encontrada nas bibliografias.

Figura 9 – Gráfico de Domínios de Deformação