Análise numérica da capacidade resistente à força cortante de vigas esbeltas de grande altura sem estribos e previsões normativas

Abstract

Este trabalho avaliou a resistência ao cisalhamento de vigas de concreto armado sem estribos por meio da comparação entre modelos numéricos em elementos finitos e previsões analíticas. Inicialmente, analisaram-se estudos experimentais disponíveis na literatura sobre vigas de grande altura sem estribos. Em seguida, desenvolveram-se e validaram-se modelos numéricos capazes de reproduzir o comportamento das vigas com precisão de 2% em relação aos resultados experimentais. A análise paramétrica mostrou que a taxa de armadura longitudinal influencia significativamente a resistência ao cisalhamento: menores taxas resultam em redução da carga máxima e da rigidez após a fissuração. Fissuras diagonais indicaram claramente a falha por cisalhamento. Compararam-se as normas ABNT NBR 6118 (2023), EN 1992-2: Eurocode 2 (2005) e ACI 318 (2019). A NBR 6118 apresentou previsões contra a segurança, com resistência numérica média equivalente a apenas 35% da calculada pela norma. O Eurocode também superestimou a resistência, com resultados numéricos equivalentes a 75% e 66% das previsões normativas, respectivamente para os lados sem e com estribos. Já o ACI 318 apresentou estimativas mais conservadoras, com resistência numérica 82% superior à prevista, favorecendo a segurança, embora com menor eficiência econômica. Conclui-se que as expressões da NBR 6118 e do Eurocode necessitam de ajustes para evitar superestimações da resistência ao cisalhamento em vigas altas sem estribos, enquanto o ACI 318 (2019) fornece previsões mais seguras e coerentes.

This study evaluated the shear resistance of reinforced concrete beams without stirrups by comparing finite element numerical models with analytical predictions. Initially, experimental studies available in the literature on deep beams without stirrups were analyzed. Then, numerical models were developed and validated to reproduce the behavior of the beams, achieving a precision of 2% compared to experimental results. The parametric analysis showed that the longitudinal reinforcement ratio strongly influences shear strength: lower reinforcement ratios lead to significant reductions in maximum load and stiffness after cracking. Diagonal cracks were clear indicators of shear failure. The design codes ABNT NBR 6118 (2023), EN 1992-2: Eurocode 2 (2005), and ACI 318 (2019) were compared. NBR 6118 produced unsafepredictions, with numerical resistance averaging only 35% of the value calculated by the code. Eurocode 2 also overestimated resistance, with numerical results corresponding to 75% and 66% of the predicted values for the sides without and with stirrups, respectively. In contrast, ACI 318 provided more conservative estimates, with numerical resistance averaging 82% higher than predicted, which enhances safety but may reduce economic efficiency. It is concluded that the expressions in NBR 6118 and Eurocode 2 require adjustments to prevent unsafe overestimations of shear resistance in deep beams without stirrups, whereas ACI 318 (2019) offers safer and more consistent predictions.