Instabilidade lateral de vigas pré-moldadas de concreto: influência da excentricidade lateral inicial e posicionamento das alças de içamento [Lateral Instability of precast concrete beams: influence of lateral instability eccentricity and positioning of l

Resumo

O estudo da instabilidade de vigas pré-moldadas de concreto tem merecido maior atenção devido aos preocupantes acidentes registrados com a ruptura de vigas por instabilidade lateral. A importância do estudo deve ser considerada além da fase de montagem, mas também durante o transporte e içamento. A geometria da viga influencia diretamente no problema de instabilidade, por se tratar de elementos estruturais longos e esbeltos. Neste contexto, este trabalho analisa numericamente o comportamento estrutural de vigas durante a fase de içamento por meio de cabos de aço, levando-se em conta a excentricidade lateral inicial e o posicionamento dos cabos de suspensão, considerando o comprimento dos balanços e os desvios de posicionamento das alças na seção transversal. Assim, para vigas com seção transversal I padronizadas são calculados os deslocamentos, tensões e ângulos de giro para diferentes comprimentos de balanço e desvios laterais das alças. Os resultados dos estudos numéricos mostram que as condições de içamento são mais seguras quando o manuseio é realizado com balanços e com alças no sentido contrário à curvatura. Além disso, deve-se observar o efeito favorável decorrente do aumento da altura da mesa inferior, deslocando para baixo o centro de gravidade do elemento estrutural, favorecendo o equilíbrio, chegando a 15% de redução nos deslocamentos e tensões, e diminuição de até 25% no valor da rotação da viga, na situação mais crítica sem balanços e com desvios desfavoráveis das alças de içamento. O aumento da excentricidade lateral inicial deve ser observado com cautela, podendo provocar acréscimos de tensões de até 30%, nos casos críticos sem balanços.

Abstract

The study of the instability of precast concrete beams has deserved more attention due to concerning accidents with beam rupture by lateral instability. The importance of the study should be considered beyond the transitory phase, but also transportation and lifting. The geometry of the beam influences directly in instability problem, due to long and slender structural elements. In this context, this research analyzes, numerically, the structural behavior of beams during the lifting phase by steel cables, taking into account the initial lateral eccentricity and positioning of the suspension cables, considering the length of the balances and the positioning deviations of the handles in the cross-section. Thus, for beams with standardized cross-section I, displacements, stresses and angles of rotation for different balance lengths and lateral deviations of the handles are evaluated. The results of the numerical studies show that lifting conditions are safer when the handling is performed with balances and with handles in the opposite direction to the curvature. Furthermore, the favorable effect of dislocating down the center of gravity reduces by 15% the displacements and tensions, and induces a decrease up to 25% in the value of the rotation of the beam, in the most critical situation without balances and with unfavorable deviations of the lift loops. The increase in the initial lateral eccentricity should be observed with caution, which may increase tensions up to 30% in critical cases without balances.