Análise e dimensionamento de vigas em concreto armado com abertura na alma

Abstract

Este trabalho consiste no dimensionamento de oito vigas biapoiadas de concreto armado com abertura na alma e em sua análise utilizando simulações numéricas realizadas no software ANSYS. Inicialmente, realizou-se revisão bibliográfica que engloba as definições da NBR 6118:2023 (ABNT, 2023) sobre aberturas em vigas de concreto armado, os principais métodos de dimensionamento de reforço, a metodologia para dimensionar seções submetidas à flexão simples e composta, além do método dos elementos finitos. A fim de obter resultados consistentes na análise numérica, foram simuladas vigas experimentais em concreto armado com e sem aberturas e verificados os diagramas carga x deslocamento experimentais e obtidos no ANSYS. Após a validação, foi possível dimensionar uma viga presente em um projeto estrutural real e realizar variações na posição e dimensões da mesma a fim de comparar a influência disso. As vigas foram divididas em três grupos, de acordo com o tamanho e a posição longitudinal da abertura na viga. Após o dimensionamento pelo método de Leonhardt e Mönning (1978) e de Süssekind (1987), as vigas foram simuladas numericamente no ANSYS, os deslocamentos e as tensões no concreto e no aço foram avaliados a fim de verificar o impacto que as aberturas causam nos elementos estruturais, considerando o estado limite último. Constatou-se que, apesar das diferenças no dimensionamento, os dois métodos utilizados se mostraram adequados para vigas com aberturas dentro dos limites expostos e que pequenas aberturas não reduziram a resistência, nem a rigidez das vigas, enquanto que grandes aberturas causaram perturbações no caminho percorrido pelas tensões de compressão, causando redução da capacidade resistente das vigas. Além disso, percebeu-se que tais aberturas concentram tensões nos vértices, ocasionando fissuras nos cantos, onde há tensão de tração, ou esmagamento no concreto, onde há tensões de compressão.