Estudo das tensões na solda da alma de vigas de aço alveolares em estruturas mistas

Abstract

Em geral, principalmente no Brasil, as estruturas tradicionais ou são de concreto ou de aço. A viga mista de aço-concreto corresponde justamente ao meio termo, que pode ser entendida como um sistema em que um perfil de aço (laminado, dobrado ou soldado) trabalha em conjunto com o concreto. Esta solução permite ter uma estrutura mais eficiente tendo, em vista um melhor aproveitamento das propriedades resistentes do aço e do concreto, além de vantagens construtivas. Este estudo se prenderá ao uso de vigas metálicas alveolares (com alvéolos hexagonais) em estruturas mistas (aço+concreto) que além de serem mais leves, possibilitam uma maior resistência ao momento fletor. Isto porque uma viga alveolar de mesmo peso que uma maciça, possui maior distância entre a linha neutra e às fibras tracionadas. Em outras palavras, para uma mesma carga, as vigas mistas alveolares podem apresentar menor tensão nos flanges ou maior capacidade resistiva. Geralmente, as vigas alveolares de aço são fabricadas a partir de dois perfis em T laminados que são adequadamente cortados e posteriormente soldados pela alma dos “T” formando assim as vigas alveolares. A solda unindo os dois perfis “T” localiza-se no centro (ou centróide) da alma da viga de aço alveolar resultante. Quando usada isoladamente, sem associação com a laje de concreto armado, tais vigas alveolares possuem tensão normal de flexão nula no centróide onde se localiza a linha de solda. Entretanto, esta situação não é verificada quando tal viga é usada em conjunto com a laje de concreto como ocorre em vigas mistas. Neste caso, há um deslocamento da linha neutra, gerando tensões na região solda da viga de aço. Tais tensões nem sempre são consideradas na verificação quanto à resistência da solda. Este estudo se propõe a estudar as tensões atuantes no cordão de solda, quando tais vigas alveolares de aço são utilizadas em estruturas mistas. Este trabalho também desenvolve algumas formulações analíticas aplicáveis ao dimensionamento da solda das vigas alveolares de aço. Para subsidiar as formulações analíticas, este trabalho também apresenta análises detalhadas com elementos finitos das tensões atuantes nos cordões de solda da viga alveolar de aço.