Vigas cantilever – aspectos de projeto e construção

2024年6月6日 Roberto Magalhães

Parece que não existe estrutura sem cantilevers. Os cantilevers podem ser vistos na maioria dos edifícios, pontes e outras estruturas.

O projeto e a construção dos cantilevers exigiram mais atenção em comparação ao projeto da viga normal que suporta em ambas as extremidades.

O que é uma viga cantilever?

Viga cantilever é um tipo de viga que se projeta da estrutura principal ou de qualquer limite. O limite pode ser outra viga, pilar, parede ou qualquer outro elemento.

Apenas uma extremidade da viga está apoiada, a outra extremidade está livre para se mover. A lança pode ser limitada lateralmente por uma placa, um tabuleiro ou uma viga secundária.

Onde precisamos de booms

As projeções são projeções da estrutura principal. As projeções são feitas para ampliar a estrutura a partir do suporte. Por exemplo, uma placa cantilever poderia ser considerada. É usado para criar espaço adicional para o edifício. Além disso, pode ser concebido como painel de cobertura.

Além disso, a lança compensa a rotação interna girando para fora. Portanto, a estrutura não muda significativamente quando um cantilever é adicionado, se for menor.

Cantilevers também são usados para conectar uma estrutura a outra. Isso acontece com pontes. As extensões da estrutura também são realizadas por meio de estabilizadores.

Comportamento estrutural do braço cantilever

O comportamento estrutural da viga cantilever não é o mesmo do tipo viga. Como a viga tem uma extremidade livre em uma das bordas, ela pode desviar livremente.

Quando cargas são aplicadas à lança, a maior deflexão ocorre na extremidade livre e a maior rotação ocorre na extremidade livre. Poderá ocorrer alguma rotação no suporte da lança. Isto depende da rigidez do suporte ou do suporte da lança.

Idealmente, não haverá deformação do suporte se a viga estiver apoiada em um suporte firme.

Desenvolvimento da força de flexão e cisalhamento no braço cantilever

Uma viga cantilever pode ser carregada com uma carga uniformemente distribuída ou uma carga pontual. Os cálculos das forças de flexão e cisalhamento da viga não são iguais em ambos os casos.

A figura a seguir mostra o braço cantilever com uma carga pontual aplicada na extremidade.

Cálculo de forças de flexão e cisalhamento para cargas pontuais na extremidade

O momento fletor máximo e as forças cortantes podem ser calculados da seguinte forma.

Momento fletor = L x W

Força de cisalhamento = W

Cálculo de forças de flexão e cisalhamento com cargas uniformemente distribuídas

Momento fletor = (bxL) x L /2 = wL²/2

Força de cisalhamento = wL

Projeto de uma viga cantilever

Depois de avaliar as cargas que atuam na viga, as forças de flexão e cisalhamento podem ser calculadas usando as equações fornecidas nas equações acima.

Uma vez determinados o momento fletor e as forças cortantes, a armadura pode ser calculada. Um dos aspectos mais importantes no projeto de cantilevers é o projeto das deflexões. Deflexões cantilever mais altas podem causar a formação de rachaduras na estrutura e afetar a durabilidade da estrutura.

Além disso, também pode afetar outros componentes não estruturais. A deflexão excessiva pode causar danos em tetos, fissuras em paredes, danos em divisórias, fachadas de vidro, etc.

Alguns aspectos importantes do design são os seguintes.

Além das cargas gerais que atuam na viga cantilever, as cargas estruturais também devem ser levadas em consideração.
Se necessário, os estabilizadores podem auxiliar na aplicação de cargas estruturais.
O cálculo dos momentos fletores, forças cortantes e deflexões não é o mesmo em termos de normas de construção. Existem diferentes métodos de construção.
Além disso, deve-se observar que os métodos de cálculo da deflexão de vigas cantilever de concreto e de aço são diferentes.

Quanto tempo as barreiras são feitas

Teoricamente, não há limites para um braço cantilever. Podemos criar qualquer carga, desde que a profundidade da viga possa ser aumentada. Ao limitar o comprimento do cantilever, os seguintes fatores são levados em consideração.

A necessidade real de projeção do jato na estrutura.
Os custos de construção acessíveis. Quanto mais longo for o boom, maiores serão os custos de construção.
Restrições de exclusão. Se houver restrições nas deflexões, o comprimento do cantilever pode ser limitado ou a profundidade da seção pode ser aumentada. Além disso, aumentar o reforço até um determinado nível também pode ser feito para reduzir a deflexão.

Comportamento de cantilevers sob cargas sísmicas

Os cantilevers são particularmente críticos para estruturas em zonas sísmicas. Sob cargas cíclicas, os cantilevers podem causar excitações dinâmicas.

Ao contrário de outras vigas apoiadas em ambas as extremidades, um cantilever numa estrutura não é adequado do ponto de vista resistente a sismos. Em muitos casos, entretanto, os estabilizadores não podem ser evitados. Por exemplo, no alojamento, instalamos estabilizadores para criar mais espaço e um espaço ligado ao mundo exterior.

É necessária atenção especial ao projetar cantilevers.

Devido à vibração vertical causada pelo terremoto, uma barreira poderia mover-se tanto para cima quanto para baixo.
Um forte momento fletor ocorre tanto na parte superior quanto na parte inferior da viga.
Portanto, deve ser fornecido reforço suficiente tanto na parte superior quanto na parte inferior da viga.
Para manter os ingredientes necessários, devem estar presentes conexões de cisalhamento suficientes. Isto deve ser feito de acordo com padrões relevantes e diretrizes detalhadas.

Detalhamento de reforço de vigas cantilever

Em geral, a armadura transversal é crítica para vigas cantilever, a menos que seja necessária armadura de compressão. Os membros de cisalhamento devem ser fornecidos conforme as necessidades do projeto e o espaçamento dos membros deve ser aumentado próximo ao suporte do cantilever.

A armadura superior deve estender-se suficientemente através da viga para acomodar o momento fletor do outro vão. A necessidade típica de estender a armadura superior em uma viga é 1,5 vezes o comprimento do cantilever.

A continuação da armadura superior no outro vão pode ser feita de acordo com o diagrama de momentos fletores e de acordo com os requisitos de detalhamento da armadura.

Construção de uma viga cantilever

A construção de vigas cantilever não difere muito de outros tipos de vigas. Porém, quando o cantilever é construído sobre outro cantilever, precisamos ter cuidado.

A viga de suporte deve suportar as cargas estruturais. Se não houver reforço suficiente para suportar as cargas estruturais, a lança deverá ser apoiada com suportes.

Vantagens da viga cantilever

Pode ser usado para expandir a estrutura
Eles são usados para conectar uma estrutura a outra.
A lança é utilizada para uma melhor aparência estética

Desvantagens dos cantilevers

É necessária atenção especial no projeto e construção de barreiras.
É necessária atenção especial ao projetar uma viga cantilever para cargas sísmicas.