DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS SOBRE VIGAS


Fig. 01 - Perspectiva de uma estrutura modelo

Este é um tema, comum nas aulas de física aplicada a engenharia. Aqui vamos fazer uma breve abordagem, em uma parte específica do estudo da estática de corpo rígidos.
Vamos abordar (i) sobre área de influência de lajes sobre as vigas, onde consideraremos como exemplo, uma laje pré-fabricada com nervura de concreto armado, tipo treliçada unidirecional. E (ii) Ainda sobre a distribuição de cargas sobre vigas, utilizada, para determinação de reações de apoio.
Para isso usarei como exemplo, uma estrutura criada, especificamente, para exemplificar esta postagem.
O valores - adotados nesta estrutura - são módulos estimados, e outros referenciados por normas, por exemplo, NBR 6120 que trata de "Cargas para o cálculo de estrutura de estrutura de edificações".
Fig. 02 - Conjunto planta baixa e perspectiva da estrutura modelo

Para compreender a distribuição que tem que ser feita, na estrutura, é importante que se conheçam o maior número de características que representem cargas sobre a mesma. De maneira que consigamos visualizar todo o sistema que a compõe e suas respectivas áreas de influências como um todo.
Fig. 03 - Planta baixa com cotas.

 Temos aí uma estrutura composta por laje (já definida acima), vigas e pilares. Vejam neste momento que considerei a ordem de cima para baixo. Conforme dito anteriormente, as mesma possuem valores estimados: vigas (0,25m x 0,60m), pilares (0,25m x 0,60m x 2,40m). Iremos considerar o revestimento sobre a laje igual a 65 kg/m². 
Um detalhe importante a ser considerado nesta atividade é o que se referem as utilização da unidade. Onde se faz necessária grande atenção, pois, possuem relevâncias para o resultado e a análise.
Notem que a ordem que escolhe para mencionar se dá pelo seguinte fato!
Pensemos!
  • Área de influência de lajes
A laje tem suas cargas que lançam-se, neste caso, sobre as vigas. Onde se somam com as cargas das mesmas e será lançada para os pilares, daí até chega a base.
Assim, vamos começar por ai, a laje! Onde sugiro que determinem a área de influência da laje sobre a viga. Lembrando que esta é unidirecional.
Fig. 04 - Área de influência de laje.

 Temos então que as dimensões de nossa laje é de 5,60m x 5,50m. Onde temos, sobre as vigas parte desta cargas, onde dividimos por quadrantes, um total de 4. Logo
2,75m x 2,80m = 7,70m²
Agora que conhecemos a área de influência, vamos determinar o peso próprio desta área. Iremos considerar aqui o peso próprio para este tipo de laje, para uma residência igual a 150kgf/m². Média para esta varia entre 150 e 200 kgf/m². Assim temos que,
Gente, lembrem-se que cada tipo de laje possui seu peso próprio, e no caso, por exemplo, na treliçada o tipo de enchimento utilizado e altura da treliça também determina seu peso próprio (pp). Isso irá influenciar também a armadura adicional aplicada na vigota. Por exemplo, entre o enchimento cerâmico (lajota) e o tipo EPS. Este segundo tem a vantagem de reduzir a cargas da estrutura, possibilitando o uso de menos aço adicional.


Vale aqui um observação!
O valor de 2,80m mostrado acima, refere-se ao comprimento da viga que você esta utilizando para a área de influência. Ou seja, quando foi dividido em quadrante considerando o sentido da vigota você ficou com um comprimento de viga onde será depositada a carga de 2,80m (neste caso).
  • Peso próprio do revestimento
Para determinarmos o peso do revestimento para a área de influência temo que,
e que assim como a laje, também depende do tipo de enchimento utilizado por você.
  • Carga de utilização
Partimos então para a carga acidental a ser considerada para a laje, também chamada de carga de utilização. Ou seja, àquela que irá atual sobre a mesma, pessoa, objetos, etc.
Desta forma temos que a carga total a ser distribuída sobre a viga é o somatório da cargas permanentes e acidental. Neste caso, igual a 1.155 kgf/m.
  • CARREGAMENTO DA VIGA
Temos ainda para conhecer a carga da própria viga. Aqui de concreto armado, que nos dar um peso específico de concreto igual a 2.500 kgf/m³.
"as principais cargas que se distribuem sobre as vigas, determinadas por metro linear, compõem-se das seguintes parcelas: cargas transmitidas pela laje, carga de paredes e peso próprio. Além destas, pode haver ocorrência de cargas concentradas provenientes da ação de outras vigas e pilares.".  (Rocha, 1978, p.179)
Assim temos que,
0,25m x 0,60m x 2.500 kgf/m³ = 375 kgf/m
Logo, posso dizer que temos um total de 1.530 kgf/m, para considerar em nossa distribuição de viga!
Aqui abro um ponto para discussão, que é o que tange as unidades. Dado a tamanho do valor e a número de cálculo que temos nesta parte da física na engenharia, procuro trabalhar com unidade que me dêm um "impressão" de números menores, ou seja, procuro trabalhar com unidade em kN, por exemplo. Que me dar que tenho uma carga total de 15,30kN/m. Porém esta é uma opção particular, mas que facilita muito a operacionalização dos calculo referente a este assunto.
Um detalhe importante que merece discussão, diz respeito quanto a estas cargas sobre as vigas, é que este montante, maior percentual dele, será recebido pelas vigas 2 e 4, já que estamos trabalhando com lajes unidirecional. 
Fig. 05 - Planta baixa, com detalhe do sentido da viga e área de influência

Ou seja, as vigotas treliçadas esta jogando sobre esta as cargas que recebem da laje, eis o porque da soma efetuada anteriormente. No entanto, considerando o tipo de distribuição adotado, bem como as cargas do projeto. As vigas paralelas podem ou não receber tais cargas. 
Um outro fator que vocês devem observar quando na execução de lajes é a forma como estão sendo conectadas, no caso de vigotas, estas com a própria viga, ou seja, engastada, bi-apoiada, em balanço.
E o que fazer com estas cargas que acabamos de encontrar?
Como elas estão se comportando?

Esperamos ter ajudado!
Até  a próxima!!!
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