Influência dos apoios temporários nos diagramas de momentos fletores em estruturas mistas

Introdução

Pode questionar-se por que razão ocorre um incremento rápido do momento fletor no apoio intermédio quando se ligam duas vigas pré-fabricadas através de uma laje moldada no local e diafragmas. O comportamento esperado seria que o momento fletor no apoio intermédio surgisse ao longo do tempo devido à fluência do betão, mas não imediatamente após a composição das vigas pré-fabricadas com as partes moldadas no local. Analisemos este problema com mais detalhe e consideremos as diversas disposições de apoios temporários e a sua influência na distribuição dos esforços internos.

Descrição da estrutura

Para explicar a ocorrência de momentos fletores elevados no apoio de uma viga contínua, foram analisados dois casos no software IDEA StatiCa Beam e no midas Civil. Considerem-se duas vigas pré-fabricadas mistas com laje de betão armado moldada no local e diafragma no apoio. A classe de betão é a mesma para ambas as partes da secção transversal mista, C45/55. As formas das secções transversais são as seguintes:

Secção mista:

Diafragma no apoio:

O esquema estático varia ao longo do tempo. Para cada caso, considera-se uma disposição diferente de apoios. O processo construtivo é, no entanto, idêntico. Fabricação das vigas pré-fabricadas, armazenamento em estaleiro, montagem das vigas pré-fabricadas sobre os apoios temporários em obra e posterior composição com a laje e o diafragma moldados no local. A posição dos apoios definitivos é a mesma para ambos os casos, bem como o historial de cargas.

Historial de cargas para ambos os casos:

Fases de construção para o caso A (apoios temporários durante a betonagem da laje):

Fases de construção para o caso B (sem apoios temporários adicionais durante a betonagem da laje):

Comparação entre midas Civil & IDEA StatiCa Beam

Durante a comparação, focámo-nos nos momentos fletores no apoio e a meio vão em cada fase de construção para ambos os casos.

Caso A

Fase de construção 3: 

Viga pré-fabricada apoiada nos apoios temporários, sujeita ao peso próprio e ao betão fresco da laje de betão armado, incluindo fluência e retração. 

Diagrama de momentos fletores – IDEA StatiCa Beam

Diagrama de momentos fletores – midas Civil

Fase de construção 4: 

As vigas pré-fabricadas estão compostas com a laje, a secção mista resiste apenas ao peso próprio, fase de apoios definitivos, incluindo fluência e retração.

Diagrama de momentos fletores – IDEA StatiCa Beam

Diagrama de momentos fletores – midas Civil

Fase de construção 6: 

Estrutura ao fim de 100 anos, sujeita apenas ao peso próprio, incluindo fluência e retração.

Diagrama de momentos fletores – IDEA StatiCa Beam

Diagrama de momentos fletores – midas Civil

Caso B

Fase de construção 3: 

A viga pré-fabricada está apoiada nos apoios definitivos, sujeita ao peso próprio e ao betão fresco da laje de betão armado, incluindo fluência e retração. 

Diagrama de momentos fletores – IDEA StatiCa Beam

Diagrama de momentos fletores – midas Civil

Fase de construção 4: 

As vigas pré-fabricadas estão compostas com a laje, a secção mista resiste apenas ao peso próprio, fase de apoios definitivos, incluindo fluência e retração.

Diagrama de momentos fletores – IDEA StatiCa Beam

Diagrama de momentos fletores – midas Civil

Fase de construção 6: 

Estrutura ao fim de 100 anos, sujeita apenas ao peso próprio, incluindo fluência e retração.

Diagrama de momentos fletores – IDEA StatiCa Beam

Diagrama de momentos fletores – midas Civil

Os resultados do IDEA StatiCa Beam e do midas Civil foram organizados numa tabela:

Conclusão

A tabela acima mostra que os resultados dos diferentes programas são, no geral, idênticos. Os desvios nos resultados devem-se ao facto de o midas Civil não distinguir a dimensão nocional h₀ antes e após a composição da estrutura. 

O utilizador tem de especificar os parâmetros da secção transversal correspondentes à fase anterior ou posterior à composição das vigas de betão pré-fabricado com a laje de betão armado moldada no local, para cada parte da secção transversal separadamente. No IDEA StatiCa Beam, a fase anterior à composição é tida em conta, ou seja, o perímetro da parte em secagem da secção corresponde ao perímetro de toda a secção transversal da viga pré-fabricada, e após a composição, o perímetro da parte em secagem da viga pré-fabricada é reduzido pelo comprimento da junta de construção entre a viga pré-fabricada e a laje moldada no local. O aumento rápido do momento fletor sobre o apoio intermédio (definitivo) é atribuído à disposição escolhida para os apoios temporários. São precisamente os apoios temporários que eliminam os efeitos das fases de construção, obtendo-se assim diagramas de momentos fletores próximos dos de uma estrutura construída pelo método de escoramento total.

No caso B, onde não se considera qualquer apoio temporário intermédio, o efeito negativo das fases de construção pode ser observado, uma vez que o esquema estático foi alterado várias vezes, originando diferentes diagramas de momentos.

O objetivo deste estudo foi verificar a precisão dos resultados fornecidos pelo IDEA StatiCa Beam e pelo midas Civil. Uma vez que o mesmo comportamento da estrutura foi confirmado em ambos os programas independentes, os resultados do IDEA StatiCa Beam podem ser declarados corretos.

Transferências Anexadas

• Composite beams - comparison with midas Civil.zip (ZIP, 9,1 MB)