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A viga Gerber, uma invenção notável do engenheiro civil alemão Heinrich Gerber no século XIX, revolucionou a construção de pontes. Gerber obteve várias patentes para seus inovadores sistemas de construção, e a viga que leva seu nome se destacou como um elemento estrutural crucial.
Funcionando como um componente resistente horizontal, a viga Gerber é composta por múltiplos vãos interligados por dobradiças. Desde o final do século XIX até os dias atuais, essa viga tem sido amplamente utilizada em inúmeras pontes, demonstrando sua durabilidade e eficiência na engenharia civil.
Entendendo as Vigas Gerber
Em 1866, o engenheiro alemão Heinrich Gerber desenvolveu uma teoria que subdividia vigas contínuas através de rótulas, criando pontos de momento fletor zero. Essas vigas, conhecidas hoje como Vigas Gerber, utilizam juntas intermediárias que influenciam significativamente seu comportamento estrutural.
As vigas Gerber são compostas pela associação de vigas simples isostáticas, algumas das quais são apoiadas em outras, formando um sistema interligado por articulações (fixas ou móveis) conhecidas como fórmulas Gerber.
Essencialmente, elas derivam das vigas contínuas, mas com articulações estrategicamente posicionadas para tornar o esquema isostático, evitando esforços adicionais causados por recalques diferenciais dos apoios.
Quando essas articulações são colocadas nos pontos de momento nulo do diagrama de momentos fletores gerados pela carga permanente, as vigas Gerber se comportam de maneira semelhante às vigas contínuas sob cargas permanentes.
Isso é particularmente vantajoso em pontes de grandes vãos, onde o peso próprio constitui uma parcela significativa das cargas totais, permitindo que as vigas Gerber se comportem de forma similar às vigas contínuas, sem os efeitos prejudiciais dos recalques diferenciais.
Além disso, em situações onde os vãos são desiguais, as articulações posicionadas nos tramos maiores resultam em uma melhor distribuição dos momentos fletores devido à carga móvel. As vigas Gerber também podem ser vistas como uma sucessão de tramos simplesmente apoiados com balanços e tramos suspensos.
Embora as juntas (dentes Gerber) ofereçam várias vantagens, elas exigem cuidados especiais tanto no detalhamento da armadura quanto na execução, devido à significativa redução da seção resistente ao esforço cortante que é transmitido pela articulação.
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| Ligação das juntas Gerber |
Portanto, é crucial prestar atenção redobrada a esses detalhes para garantir a integridade estrutural das vigas Gerber.
Aplicação de Vigas Gerber na construção civil
A viga Gerber, ou sistema de vigas Gerber, tem sido amplamente utilizada na construção civil, principalmente nos séculos XIX e XX para pontes e edifícios metálicos. Consiste em vigas contínuas em forma de I com balanços salientes e é conhecido por sua economia e estrutura relativamente simples e repetida para carregamento uniforme.
O sistema tem a vantagem tanto de vigas simplesmente apoiadas quanto de vigas contínuas, tornando relativamente fácil a determinação dos momentos fletores.
No entanto, têm sido documentadas falhas deste sistema em edifícios com estrutura de aço, levando a preocupações sobre a sua aplicação na prática. O colapso do telhado de um supermercado em Burnaby, BC, em 1988, destacou a importância de estratégias de reforço no projeto de sistemas Gerber.
Estão sendo realizadas pesquisas para desenvolver novos métodos de projeto e validá-los em relação a resultados experimentais em escala real para garantir a estabilidade e segurança dos sistemas Gerber na construção civil.
Embora o sistema ainda seja utilizado no novo projeto de estruturas de pontes, tornou-se menos comum em estruturas de edifícios devido ao desenvolvimento da análise estrutural e às preocupações que cercam a sua aplicação na prática.
Vantagens e Desvantagens das Vigas Gerber
O sistema de vigas Gerber tem sido utilizado na construção civil pelas suas vantagens específicas, mas também apresenta algumas desvantagens. Algumas das vantagens incluem sua relação custo-benefício, estrutura relativamente simples e repetida para carregamento uniforme e a capacidade de combinar as vantagens de vigas simplesmente apoiadas e vigas contínuas.
No entanto, existem preocupações e desvantagens associadas à sua aplicação. O colapso do telhado de um supermercado em Burnaby, BC, Canada, em 1988, destacou a importância de estratégias de contraventamento no projeto de sistemas Gerber, indicando uma desvantagem potencial em termos de estabilidade e segurança.
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| O colapso da Vigas Gerber na Station Square em 1988 envolveu quatro vagas de um supermercado e um estacionamento na cobertura. |
Além disso, existem limitações e preocupações relativamente à aplicação de métodos de design existentes para sistemas Gerber, o que pode levar a resultados não conservadores.
Estão sendo realizadas pesquisas para desenvolver novos métodos de projeto e validá-los em relação a resultados experimentais em escala real para garantir a estabilidade e segurança dos sistemas Gerber na construção civil.
Embora o sistema ainda seja usado no novo projeto de estruturas de pontes, tornou-se menos comum em estruturas de edifícios devido a essas preocupações e ao desenvolvimento de métodos alternativos de análise estrutural.
Quais são as considerações de segurança ao usar vigas gerber na construção civil?
Ao utilizar vigas Gerber na construção civil, é crucial considerar diversas questões de segurança, incluindo a implementação de estratégias adequadas de contraventamento para garantir a estabilidade estrutural. O colapso de estruturas com sistemas Gerber tem sido frequentemente atribuído à falta de suporte lateral no topo das vigas, sublinhando a importância desse aspecto no projeto.
Problemas estruturais e falhas têm sido observados em edifícios de estrutura metálica que empregam o sistema de vigas Gerber, destacando a necessidade de investigações detalhadas e conformidade com normas e padrões de segurança. Além disso, o comportamento das vigas Gerber em edifícios pode ser altamente imprevisível, exigindo um projeto e uma análise meticulosos para evitar falhas.
Portanto, para a utilização segura das vigas Gerber na construção civil, é essencial garantir contraventamento adequado, suporte lateral eficiente e adesão rigorosa às normas de segurança.
Referências
- Teoria das Estruturas I, Mateus Henrique de Souza, Maringá - PR.: Unicesumar, 2021.
- https://en.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Gerber_(civil_engineer) (acessado em 10/06/2024 as 07:45)
- https://csengineermag.com/gerber-girders-from-forensic-investigation-to-repairs/(acessado em 10/06/2024 as 07:48)
- https://www.linkedin.com/pulse/hyperstatic-beam-engineering-bridges-jose-diego-monroy-cfm(acessado em 10/06/2024 as 07:49)
- https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%290887-3828%281990%294%3A3%28142%29 (acessado em 10/06/2024 as 07:58)
- https://www.researchgate.net/figure/Bridge-classification-based-on-structural-typology-A-Gerber-beam-is-a-straight-beam_fig6_232926494 (acessado em 10/06/2024 as 08:05)
- https://bentley226.rssing.com/chan-20789422/all_p3.html (acessado em 10/06/2024 as 08:12)
Sobre o autor
Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico com Pós Graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho e também sou Green Belt em Lean
Six Sigma. Além disso, eu conclui recentemente o curso de Engenharia Civil, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e de áreas correlatas. Se você está curtindo essa postagem, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e compartilhe com seus amigos para eles curtirem também :)
4 Comentários de "Vigas Gerber e a sua aplicação na construção civil"
Qual a diferença entre uma viga Gerber e uma viga contínua tradicional? , e quais os benefícios de usar vigas Gerber em comparação com vigas contínuas?
Olá anônimo
A principal diferença entre uma viga Gerber e uma viga contínua tradicional está na presença de articulações intermediárias na viga Gerber, que a dividem em trechos isostáticos (estaticamente determinados), enquanto a viga contínua é uma única peça contínua estaticamente indeterminada.
Essas articulações permitem que cada trecho da viga Gerber se comporte como uma viga com apoio simples, eliminando momentos fletores transmitidos entre os trechos e simplificando o cálculo estrutural. Já a viga contínua suporta os esforços ao longo de todo o vão, sofrendo momentos fletores maiores, especialmente em regiões próximas aos apoios internos.
O uso de vigas Gerber traz diversos benefícios em comparação com vigas contínuas. Por conta das articulações, as vigas Gerber são menos sensíveis a recalques diferenciais dos apoios, pois as articulações permitem pequenas rotações que aliviam esforços internos causados por deformações ou variações de temperatura, tornando a estrutura mais segura.
Além disso, por serem compostas por trechos isostáticos, o cálculo estrutural é mais simples e o dimensionamento mais direto. Essa característica também facilita a construção e montagem, especialmente em estruturas pré-moldadas ou pontes, pois os elementos podem ser fabricados separadamente e unidos posteriormente.
Por fim, as vigas Gerber tendem a ter menor concentração de tensões e recebem menores momentos fletores máximos em comparação com vigas contínuas, o que pode resultar em menor consumo de material e economia na construção.
Espero ter sido claro
Um abraço
Quais problemas estruturais podem ocorrer em vigas Gerber?
Olá anônimo
Vigas Gerber, compostas por trechos isostáticos articulados que simulam vigas contínuas sem hiperestaticidade, podem sofrer problemas estruturais principalmente relacionados à falta de contraventamento lateral no topo das vigas, o que leva à instabilidade e colapso por flambagem ou perda de equilíbrio lateral durante a montagem ou sob cargas dinâmicas.
Outro risco comum é o recalque diferencial dos apoios, embora o sistema Gerber seja projetado para tolerá-lo melhor que vigas contínuas, falhas no posicionamento das rótulas ou dimensões inadequadas dos balanços podem gerar concentrações excessivas de esforços cortantes e momentos, resultando em fissuras prematuras ou ruptura nas juntas articulares.
Além disso, em estruturas metálicas ou pré-moldadas, a ausência de suporte eficiente nas vigas sem estabilidade própria (SEP) provoca transmissão incorreta de forças para as vigas com estabilidade própria (CEP), amplificando deformações excessivas, vibrações e, em casos graves, falhas catastróficas como o desabamento de lajes ou pontes por falta de rigidez global.
Espero ter sido claro
Um abraço
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