MODELAÇÃO MODELAÇÃO BETÃO ESTRUTURAL. (da estrutura à região) João F. Almeida Miguel S. Lourenço Outubro 2005

Transcrição

1 BETÃO ESTRUTURAL (da estrutura à região) João F. Almeida Miguel S. Lourenço Outubro

2 OBJECTIVO CONCEÇÃO DIMENSIONAMENTO ORMENORIZAÇÃO OBJECTIVOS DOS MODELOS DE CÁLCULO: Analisar Dimensionar ormenorizar 2

3 ANÁLISES ESTRUTURAIS ANÁLISES ESTRUTURAIS (Identificação / modelação do caminho das cargas ) Análises globais comportamento às acções horizontais comportamento às acções verticais dimensionamento das fundações... Análises locais (refinamento de zonas localizadas) zonas de laje pré-esforçada núcleos e paredes estruturais zonas de descontinuidade... 3

4 ANÁLISES ESTRUTURAIS ANÁLISES SIMLIFICADAS ré-dimensionamento Devem ser efectuados com o objectivo de obter uma ordem de grandeza dos esforços e/ou deslocamentos. Validam os modelos globais e/ou locais e detectam possíveis erros de modelação. ANÁLISES GLOBAIS Um modelo demasiado refinado pode conduzir a uma perca grande de eficácia. Efectuar o modelo com o objectivo de analisar aspectos específicos. Equilibrio entre a complexidade do modelos, fiabilidade dos dados e o grau de refinamento dos resultados. ANÁLISES LOCAIS retedem refinar o modelo global em zonas específicas A modelação não termina com o modelo global!!! 4

5 ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS EXEMLO DO CENTRO EMRESARIAL DA RAÇA DE ESANHA O empreendimento tem uma área de construção de aproximadamente 56400m m 2 são abaixo do solo com um máximo de 7 pisos enterrados 29400m 2 em 9 pisos elevados Está subdividido em 3 blocos estruturais (blocos A, B e C) Bloco B Bloco A Bloco C 5

6 MODELO GLOBAL A elaboração dum modelo global demasiado refinado revela-se numa grande perca de eficácia para a análise da estrutura. ara prevêr o comportamento estrutural ral face às diversas acções a que está sujeita, efectuaram-se se diversos modelos de cálculo independentes adoptando-se se simplificações adequadas ao tipo de análise pretendida. ANÁLISE GLOBAL Modelo de cálculo tridimensional efectuado num programa de cálculo automático onde as lajes são simuladas com elementos finitos de casca e as vigas e pilares com elementos de peça linear. OBJECTIVOS Determinação dos esforços nos diversos elementos estruturais para a acção sísmica. Determinação das frequências próprias e modos de vibração principais. Verificação da deformabilidade global e entre pisos... SIMLICAÇÕES DO MODELO Fundações simuladas com encastramento perfeito. Lajes com malhas pouco refinadas, em geral. Muros de contenção simulados com apoios simples. Não se simularam as escadas de acesso. Núcleos e paredes simuladas com elementos de peça linear 6

7 FUNDAÇÕES SIMULAÇÃO DAS FUNDAÇÕES NO MODELO GLOBAL 7

8 FUNDAÇÕES MODELOS LOCAIS ARA O DIMENSIONAMENTO E ORMENORIZAÇÃO DAS ARMADURAS 8

9 LAJES SIMULAÇÃO DAS LAJES DOS ISOS ELEVADOS NO MODELO GLOBAL MALHA DE E.F. DOS ISOS ELEVADOS MALHA DE E.F. DO ISO 2 9

10 LAJES NAS LAJES DOS ISOS ELEVADOS ADOTOU-SE UMA SOLUÇÃO RÉ-ESFORÇADA 10

11 LAJES MODELOS LOCAIS - LAJES RÉ-ESFORÇADAS Deformação para as cargas permanentes Carga permanente + ré-esforço Def. das cargas equivalentes do pré-esforço 11

12 NÚCLEOS SIMULAÇÃO DOS NÚCLEOS NO MODELO GLOBAL I y G I x G I G y + I x G 12

13 AREDES E NÚCLEOS MODELOS LOCAIS AREDES COM DESCONTINUIDADES 13

14 VIGA AREDE O desalinhamento de pilares em altura conduziu à adopção de uma viga parede ao nível do piso 0 14

15 VIGA AREDE SIMULAÇÃO DA VIGA AREDE NO MODELO GLOBAL ilar ilar VIGA AREDE MODELO LOCAL 15

16 AOIO INDIRECTO DE VIGA O modelo de cálculo não traduz a transmissão de carga no caso do apoio indirecto de vigas, pelo que o dimensionamento com base apenas no modelo conduz à adopção de quantidades de armaduras insuficientes LANTA LOCALIZADA DA LAJE MODELO DE CÁLCULO 16

17 AOIO INDIRECTO DE VIGA MODELO GLOBAL (M) MODELO GLOBAL (V) MODELO LOCAL ORMENORIZAÇÃO a Fy/F=1/3*(2a/z-1) T Fy V C Fb Suspensão da carga Fb V 17

18 VIADUTOS E ONTES EXEMLO DO VIADUTO SOBRE O RIO MIRA NA AUTOESTRADA A2 18

19 TRANSMISSÃO DA CARGA TRANSMISSÃO DA CARGA ÁS FUNDAÇÕES 19

20 TRANSMISSÃO DA CARGA 20

21 MODELOS DE ANÁLISE MODELOS GLOBAIS/LOCAIS UTILIZADOS NO DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL 21

22 MODELOS DE ANÁLISE 22

23 MACIÇOS DE ESTACAS MODELOS LOCAIS MACIÇOS DE ESTACAS 23

24 MACIÇOS DE ESTACAS MODELOS LOCAIS MACIÇOS DE ESTACAS 24

25 MACIÇOS DE ESTACAS MODELOS LOCAIS DIMENSIONAMENTO E VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA Element Force [kn] ' ' ' '

26 MACIÇOS DE ESTACAS ORMENORIZAÇÃO 26

27 ESCALA 1 : 1000 Er ORTIMÃO Er Er Er Er Er Er Er A=647 RECT A Er TC TC Er V VIADUTOS E ONTES EXEMLO DO VIADUTO V1(LAAL) DA AUTOESTRADA A22.K. 3.K. 5 ALÇADO R= A=647 FARO ESANHA 27

28 DESCRIÇÃO DA ESTRUTURA SECÇÃO TRANSVERSAL DO TABULEIRO 28

29 MODELOS GLOBAIS 29

30 MODELOS GLOBAIS As simplifacações adoptadas no modelo global foram devidamente validadas através de modelos locais mais refinados 30

31 ANÁLISE SÍSMICA NÃO LINEAR Esforços e deslocamentos devido à acção sísmica Min 1.35 Máx F [kn] F=2000v v [m/s] Forças no aparelho de amortecimento sísmico Relação Força/Deslocamento no aparelho de amortecimento sísmico. Deslocamentos do aparelho de amortecimento sísmico F [kn] [kn] d [m] t [s] d [m] t [s] Forças nos aparelhos de amortecimento sísmico força / deslocamento no aparelhos amortecimento sísmico Deslocamentos nos aparelhos de amortecimento sísmico 31

32 ANÁLISE SÍSMICA NÃO LINEAR Esforço normal nas vigas para o sismo na direcção longitudinal Esforço normal nas vigas para o sismo na direcção transversal 32

33 MODELOS LOCAIS MODELOS LOCAIS ARA A CARLINGA JUNTO DOS ENCONTROS Min 1.35 Máx

34 MODELOS LOCAIS MODELOS LOCAIS ARA OS MONTANTES DOS ENCONTROS 2000 kn 1800 kn Ma 829 kn 900kN 829kN 900kN 34

35 MODELOS LOCAIS MODELOS LOCAIS ARA OS MONTANTES DOS ENCONTROS 35

36 MODELOS LOCAIS MODELOS LOCAIS ARA OS MONTANTES DOS ENCONTROS 2000 kn 1800 kn 45 kn/m 135 kn/m 140 kn/m kn 2879 kn -8.4Ma 2x900 kn 36

37 MODELOS LOCAIS MODELOS LOCAIS ARA OS MONTANTES DOS ENCONTROS 37

38 ORMENORIZAÇÃO ORMENORIZAÇÃO DOS ENCONTROS 38

39 ART S CENTER EXEMLO DO ART S CENTER 39

40 MODELO GLOBAL DE UM DOS BLOCOS 40

41 e=0.40 e=0.40 e=0.40 e=0.40 e=0.40 e=0.40 e=0.40 e=0.40 e=0.40 e=0.40 e=0.40 e=0.40 e=0.40 e=0.40 LAJES ALICAÇÃO DE RÉ-ESFORÇO NAS LAJES I J 41

42 LAJES ALICAÇÃO DA TEORIA LASTICIDADE MODELOS LOCAIS DIMENSIONAMENTO DAS LAJES ÀS ACÇÕES VERTICAIS 42

43 LAJES ALICAÇÃO DA TEORIA LASTICIDADE MODELOS LOCAIS ANÁLISE DOS MODELOS M11 M

44 SISTEMA SUSENSÃO SISTEMA ESTRUTURAL DE SUSENSÃO 44

45 SISTEMA SUSENSÃO Modelo local do sistema suspensão Análise do comportamento em serviço e estados limites últimos Aceleração vertical na extremidade da consola no piso 6 Aceleração vertical na extremidade da consola no piso 6 a (m/s2) 0.06 a (m/s2) t (s) t (s)

46 SISTEMA SUSENSÃO SISTEMA ESTRUTURAL DE SUSENSÃO RÉ-ESFORÇO Como critério geral garantiu-se a descompressão para a combinação rara de acções. É necessário manter a rigidez elástica da vigas de forma a garantir um bom comportamento em serviço 46

47 7 AREDES E NÚCLEOS MODELOS LOCAIS AREDES COM DESCONTINUIDADES 47