No mundo da engenharia, a curiosidade sobre a capacidade de carga de um pilar não passa despercebida. Embora a resposta completa dependa de muitos fatores técnicos, este artigo te levará em uma jornada para desvendar os segredos dessa questão. Mas é importante ter em mente que esta informação é somente para responder a uma pergunta de curiosidade genérica com fins elucidativos e não substitui uma consulta a um engenheiro civil para projetos específicos.
Existem muitas condições que podem influenciar na capacidade de um pilar. Basicamente, as dimensões, o comprimento do pilar e o tipo de concreto utilizado tem a maior influência na capacidade de carga de um pilar. Isso sem considerar a fundação, que é o elemento de apoio do pilar.
Fatores que Influenciam a Capacidade de Carga:
- Dimensões: Altura, largura e área da seção transversal do pilar são fundamentais.
- Tipo de pilar: Intermediário, de extremidade e de canto
- Concreto: A resistência à compressão do concreto (medida em MPa) impacta diretamente na capacidade de carga.
- Fundação: O tipo de fundação garante a sustentação adequada do pilar.
- Normas: A NBR 6118 define os requisitos mínimos para dimensionamento de pilares.
- Segurança: Fatores de segurança que são aplicados para garantir a confiabilidade da estrutura.
- Comprimento: Pilares mais longos são mais suscetíveis à flexão, exigindo maior robustez.
- Cargas Excêntricas: Cargas que causam momento no pilar exigem análises específicas.
- Material da Armadura: Tipo e quantidade de aço influenciam na capacidade de carga.
- Deslocamentos: Deslocamento lateral e erros mínimos na prumada que causam esforços adicionais de segunda ordem
Análise rápida
Vamos considerar um pilar curto com 100×100 cm de seção transversal, feito de concreto com resistência de 20 MPa, isto é: 20.000.000 N/m2 ou ainda 2.000.000 kgf/m2. Podemos concluir que este pilar suportaria 2 mil toneladas, mas isso não é nem de longe viável para se construir e precisamos que algo mais prático.
No mínimo normativo, um pilar precisa ter pelo menos 360 cm2 de área de seção transversal. Isso pode ser, por exemplo, um pilar de 14×26 cm = 364 cm2. Pilares abaixo dessas medidas estão fora de norma, não possuindo um modelo normativo de cálculo.
Nosso pilar inviável tinha 10 mil cm2, mas agora vamos reduzir para um pilar de dimensões mínimas, conforme a norma NBR 6118. Nosso pilar reduzido a 14×26 cm, suporta 27,7 vezes menos carga, ou seja, 72 toneladas.
Muito bom né? Ainda não! Precisamos incluir os outros critérios de dimensionamento como incertezas dos processos construtivos, as características dos materiais e da carga aplicada. A norma exige o famoso fator de “segurança”, que majora os esforços e minora as resistências do concreto. Ainda, por ser um pilar com menos de 19 cm na menor dimensão, é preciso adicionar um segundo coeficiente de redução da capacidade do pilar, sendo 0,05 acumulado a cada centímetro menor que 19. Ou seja, a capacidade de um pilar de 14 cm precisa de um fator de redução de 1,25.
Sem entrar em detalhes, a capacidade do pilar mínimo foi reduzida a 57 toneladas.
Bom? Quase! Precisamos incluir os outros critérios de dimensionamento como comprimento do pilar (normalmente 3 m nos pavimentos), e cargas excêntricas que causam um esforço de momento e precisam de aço para combater estes esforços. As cargas de momento no pilar dependem da sua localização na estrutura e da sua ligação com o restante da estrutura, podendo esse ligação ser rotulada, rígida ou semirrígida.
Sem muito cálculo, devido as cargas de momento podemos aproximar mais uma redução de 50% e ficamos entre 15 e 25 toneladas para um pilar mínimo, com seção de 14 x 26 cm.
Análise Calculada
De fato, efetuando todos os cálculos, um pilar de dimensões mínimas da norma, 14×26 cm, chegamos em torno de 20 toneladas de capacidade.
Um pilar com seção de 19×26 cm, já supera as 55 toneladas, pelo fato de ter mais seção e também por não precisar do coeficiente adicional de redução de capacidade.
Aumentando a seção do pilar para apenas 20×30 cm pode-se superar com facilidade 65 toneladas.
Até aqui, estamos com um concreto de 20 MPa, que é uma resistência que pode ser alcançada no concreto produzido no canteiro de obra. Mas utilizando um concreto usinado de 30 MPa, com a mesma seção de 20×30 cm, pode-se superar com facilidade 80 toneladas de carga.
Conclusão:
Não contratar um engenheiro especialista em estruturas pode levar sua obra por dois caminhos:
Em um deles a obra fica superdimensionada, com desperdício de material como aço, concreto e madeira de caixaria.
O outro caminho é ainda pior, pois uma estrutura com capacidade insuficiente pode apresentar problemas e até mesmo ruir, com prejuízos incalculáveis e ações judiciais.
