Como dito na publicação anterior, é muito despeito achar que é possível dimensionar uma viga apenas com as equações de linha neutra (x) e da área de aço (As). Portanto, é oportuno tratar sobre temas, outros, que delimitam as decisões iniciais para dimensionamento das seções de vigas. E para começar, precisamos entender como determinar os parâmetros que “simplesmente surgiram” no cálculo sem que determinássemos de forma técnica seus valores.

Para isso, as equações 1 e 2 serão trazidas como forma de obtermos os parâmetros que não são claramente/simplesmente fornecidos pela geometria dada da viga. Essas equações são, respectivamente, as equações de linha neutra e área de aço das vigas SIMPLESMENTE ARMADAS. Lembrando que ainda estamos no tipo mais simples e básico de vigas de concreto armado.

Observando ambas as equações, podemos afirmar que, os únicos parâmetros conhecidos são a altura útil (d) que foi ensinado a se obter no último texto e o Momento fletor de cálculo (Md) que ainda compreenderemos mais profundamente em futuras publicações. Além disso, os parâmetros que não conhecemos ainda são fsd, fcd e bw. Mas, observando a equação 3 que determina a altura útil, podemos também observar que não sabemos obter outras incógnitas.

A altura da viga, lhes foi ensinado a dimensionar no texto anterior. Mas, o cobrimento de concreto da armadura e os diâmetros da mesma, não. De forma bem simples, o cobrimento de concreto é um fator extremamente importante para a garantia de durabilidade das estruturas. Dessa forma a NBR 6118 especificou Classes de Agressividade Ambientais (CAA) que determinam a resistência mínima do concreto (fck), o fator água-cimento máximo (a/c) e o cobrimento mínimo da armadura (c). Esses dados estão constantes nas Tabelas 1, 2 e 3. Respectivamente, na NBR 6118/2014, essas tabelas são numeradas como 6.1, 7.1 e 7.2. Seguindo essa sequência, determina-se a CAA, a resistência do concreto (fck), fator água-cimento (a/c) e cobrimento da armadura. Os diâmetros iniciais de armadura transversal e longitudinal são arbitrários ao projetista. Eu indico utilizar os maiores possíveis, pois, assim, caso o CG da armadura esteja muito elevado, não ocorrerão tantos prejuízos num reverificação.

Figura 1 - Tabela de definição das CAA's (print da NBR 6118)

Figura 2 - Tabela de determinação do fator a/c e fck mínimo (print da NBR 6118)

Figura 3 - Tabela de determinação dos cobrimentos de cada elemento segundo a CAA (print da NBR 6118)

Assim, um dos parâmetros fica determinado, a altura útil. Escolher o tipo de concreto também foi determinado. O tipo do aço também é arbitrado ao projetista. Portanto, as resistências características do concreto (fck) e do aço (fsk) tornam-se simples. Aplicando, então, os coeficientes de minoração das resistências do concreto (gc=1,4) e do aço (gc=1,15) definidos em norma pela NBR 6118/2014, obtemos pelas equações 4 e 5 as resistências de cálculo aplicadas na Equação 2.

A NBR 6118/2014 especifica, ainda, no item 13.2.2 que a largura mínima (bw) da seção de vigas deve ser de 12cm (15cm para vigas-parede). Em casos excepcionais, pode ser reduzida para até 10cm. Recomendo a leitura dos trechos das normas que contornam essa possibilidade (NBR 6118 e NBR 14931). Outra limitação normativa imposta às vigas é a delimitação do limite máximo de dimensionamento de vigas simplesmente armadas. Foi definido que a linha neutra máxima (x) deve atingir o valor de 0,45d. Isso corresponde a, aproximadamente, metade do domínio 3 para armaduras CA-50.

A partir do limite x=0,45d ultrapassado, é necessário trabalhar com outros modelos de cálculo de vigas, a iniciar pelas vigas retangulares duplamente armadas (que possuem armaduras de compressão). Já que, ao atingir o domínio 4 (ou aproximar-se dele), o estado de fissuração estará quase que não-visível a olho nú (pois a Linha Neutra estará muito profunda) ou ocorrerá ruptura por compressão do banzo superior, que é uma ruptura brusca, sem aviso prévio, ou seja, não apresenta patologias. Isso denota a perda de ductilidade, critério importantíssimo para as edificações. Nossa próxima publicação tratará sobre o dimensionamento de vigas duplamente armadas.

Outro fator que pode vir a exigir a mudança do partido de cálculo é a extrapolação da taxa máxima de armadura de vigas (4%) (também existe a taxa mínima de armadura de 0,15%). Isso exigirá uma tentativa de mudança de geometria, a fim de aumentar ou diminuir o braço de alavanca interno.

Dimensionar estruturas não é uma simples tarefa de tentativa-e-erro. É preciso conhecer a implicação de cada decisão para otimizar o partido estrutural e a concepção afim de evitar retrabalhos e perda de tempo.