Notas sobre o Método das Tensões Admissíveis

Por Emil Sanchez

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Os critérios de dimensionamento evoluíram durante os séculos quando as primeiras estruturas eram edificadas baseadas na experiência e criatividade dos construtores, destacando-se como principal objetivo a resistência daí a concepção de estruturas menos esbeltas para atender a arquitetura. Com a necessidade de se determinar até que ponto é possível atender simultaneamente, e de modo adequado, a esses itens, daí surgiu no século XIX um método mais abrangente que permitiu a evolução para estruturas mais esbeltas: Método das Tensões Admissíveis.

O dimensionamento da Alvenaria Estrutural, especialmente no quesito desempenho, deve garantir: habitabilidade, segurança, bom comportamento em serviço, funcionalidade, durabilidade e atualmente estar associada a sustentabilidade, incluindo nesse último a responsabilidade social (Figura 1).

Figura 1.

As condições para garantir que uma estrutura é segura leva ao conceito de segurança e aborda os seguintes itens: resistência; estabilidade; durabilidade. Envolvem dois modos distintos de avaliação: qualitativo, onde se enquadra a percepção dos comportamentos estruturais e quantitativos, (modelos e experimentação); sendo esse último item de difícil apreciação, sendo executado por expertos no tema, pois é influenciado por diversos fatores, tais como:

1. variabilidade das ações atuantes e das resistências dos componentes dos elementos estruturais;
2. importância da estrutura que reflete nos custos dos danos porventura ocorridos;
3. imprecisões geométricas dos elementos estruturais;
4. imprecisões dos modelos de dimensionamento.

O conceito de segurança em estruturas tem dois enfoques que, algumas vezes, podem ser confundidos entre si: qualitativo que busca definir se uma determinada estrutura tem ou não segurança (está relacionado com a vida útil da construção), ou seja, está associado a não apresentação de falhas que prejudiquem ou mesmo impeçam a utilização para a qual foram concebidas para um período de vida útil, e quantitativo, que visa sua mensuração (magnitude) onde há diversas teorias que procuram reproduzir os comportamentos estruturais com o objetivo de estabelecer uma margem de segurança (Figura 2).

Figura 2.

O método empírico evoluiu para o Método das Tensões Admissíveis que era adotado pela normalização brasileira de Alvenaria Estrutural até 2010, seguindo sistemáticas estadunidenses que foram adotadas na primeira versão brasileira da norma para blocos vazados de concreto. Nesse procedimento os coeficientes de segurança abordam todos os quesitos necessários, pois as solicitações momento de flexão M, força normal N e força cortante V têm seus valores máximos dimensionados em serviço. O fator de segurança (FS) representa, portanto, o coeficiente de segurança interno ou externo. Com esses valores são determinadas as tensões máximas em regime linear σ_máx. Às tensões de ruptura dos materiais (obtidas em ensaios) aplicam-se fatores de segurança FS>1, determinando-se tensões admissíveis que deverão ser superiores às tensões máximas nos elementos estruturais. As tensões máximas são limitadas a uma fração da resistência dos materiais (tensões admissíveis):

Este é um método determinístico porque considera como fixos e não aleatórios os distintos valores numéricos para a resistência dos materiais, das ações e solicitações. Entretanto, suas restrições consistem em:

• as grandezas são admitidas com seus valores máximos, raramente atingidos na vida útil da estrutura;
• não existe uma separação entre as incertezas das ações e as incertezas das resistências, pois ocorrem situações em que as solicitações não são proporcionais as ações;
• o fator de segurança varia de acordo com o material, donde um FS maior não corresponde a uma maior segurança;
• não considera a combinação das solicitações, ou seja, as condições de simultaneidade desses valores.
• não avalia a capacidade máxima resistente da estrutura, pois não se tem a margem entre as condições de serviço e as de ruptura.

A análise da simultaneidade das ações é fundamental para se considerar a segurança estrutural. Caso todos os valores das ações sejam admitidos com seus valores máximos se tem um dimensionamento antieconômico. Por meio de uma avaliação probabilística, Método dos Estados Limites Últimos, são realizadas combinações das ações e solicitações para se determinar a situação mais desfavorável e segura para o dimensionamento.

A normalização brasileira abandonou este método e atualmente prescreve o dimensionamento da Alvenaria Estrutural por meio dos Estados Limites Últimos.