Distribuição de Ações Horizontais

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1 Distribuição de Ações Horizontais Disponível em 1

2 Ações horizontais Vento (NBR 6123 ) Sismo Desaprumo (DIN 1053) jean.marie@ufrgs.br 2

3 Desaprumo (DIN 1053) Força horizontal equivalente Fd = P ψ onde ψ: ângulo de desaprumo (em radianos) H : altura da edificação onde Fd : força horizontal por pavimento P : peso total de um pavimento jean.marie@ufrgs.br 3

4 Ações horizontais Análise do Vento (NBR 6123 ) jean.marie@ufrgs.br 4

5 Estabilidade Global da estrutura 5

6 Comportamento estrutural de paredes de alvenaria Secção transversal da parede Sem vento Com vento

7 Comportamento estrutural de paredes de alvenaria Efeito da tensão do vento sobre a linha de pressão jean.marie@ufrgs.br

8 Verificação do tombamento Alvenaria Estrutural Estabilidade Global da estrutura 8

9 Considerações Básicas sobre contraventamento Lajes consideradas como diafragmas rígidos Cuidados especiais com: Lajes pré-moldadas Lajes maciças com grandes aberturas Classificação de Estruturas de Contraventamento (CEB-FIP) Estruturas Contraventadas Estruturas de Contraventamento 9

10 Transmissão de ações horizontais As ações horizontais, são transmitidas às lajes, que trabalhando como diafragmas e as transmitem às paredes paralelas à direção dessas ações. Essas paredes, denominadas paredes de contraventamento. irão transmitir as ações horizontais às fundações. Para tal, a ligação laje/parede deve ser capaz de resistir ao esforço de corte que surge nesta interface. Nas paredes que não sejam de contraventamento, deve-se prever uma ligação entre laje e parede que permita o deslocamento relativo entre esses dois elementos (laje de cobertura por exemplo). Trabalhando como chapa a laje possui uma rigidez muito grande, as ações horizontais podem ser distribuídas entre as paredes de contraventamento proporcionalmente à rigidez de cada parede, Estarão todas sujeitas a um mesmo deslocamento horizontal. jean.marie@ufrgs.br 10

11 Deslocamento horizontal em paredes de contraventamento. 11

12 Estabilidade X Distribuição das paredes jean.marie@ufrgs.br 12

13 Estruturas de Contraventamento Simétricas e Assimétricas Estruturas simétricas: simplicidade na análise Estruturas assimétricas: maior complexidade A resultante das ações horizontais coincidir com o centro de torção. As estruturas não simétricas podem estar sujeitas a um esforço de torção que deve ser considerado na distribuição das cargas horizontais. jean.marie@ufrgs.br 13

14 Estruturas de Contraventamento Simétricas Simplicidade na análise 14

15 Procedimento de distribuição para o esquema simétrico Somar todas as rigidezes M: Momento fletor atuando na parede W: módulo resistente à flexão Calcular a rigidez relativa de cada painel Calcular a ação em cada painel. F tot é a força total num determinado nível Determinar os diagramas de esforços jean.marie@ufrgs.br 15

16 Paredes de contraventamento assimétricas Maior complexidade A resultante das ações horizontais não passa pelo centro de cisalhamento. As estruturas não simétricas podem estar sujeitas a um esforço de torção que deve ser considerado na distribuição das cargas horizontais. jean.marie@ufrgs.br 16

17 Estruturas sujeitas a um momento torçor W - Resultante das forças horiz. CC - Centro de cisalhamento jean.marie@ufrgs.br 17

18 Consideração de Abas ou Flanges Recomendações normativas BS-5628 NBR ACI-530 Consideração das abas dobra a inércia dos painéis! Conseqüências importantes: Deslocamentos são reduzidos à metade Tensões devidas às ações horizontais são reduzidas à metade jean.marie@ufrgs.br 18

19 Ações horizontais Procedimento de análise 19

20 Identificação de paredes e lintéis jean.marie@ufrgs.br 20

21 Procedimento de análise Variáveis de análise Deslocamentos horizontais nas direções X e Y; Momentos fletores nas duas direções; Esforços Normais Verificação Tensões normais de tração e de compressão nos diferentes níveis; Flexão e cisalhamento dos lintéis; A contribuição das abas comparando os modelos com e sem. jean.marie@ufrgs.br 21

22 Deslocamento limite de parede diafragma 22

23 Contribuição do cortante e do momento jean.marie@ufrgs.br 23

24 Contribuição do cortante e do momento jean.marie@ufrgs.br 24

25 Contribuição do cortante e do momento jean.marie@ufrgs.br 25

26 Ações horizontais Exemplo de cálculo 26

27 Exemplo de cálculo B 1615 C x60/ x120/ x120/100 60x60/ x110/ x120/100 DORMITÓRIO SOLTEIRO A.: 8,00m² 80x mureta h=1,10m BANHO A.: 2,58m² 70x210 COZINHA/ESTAR A.: 16,83m² 80x210 DORMITÓRIO CASAL A.: 8,16m² ACESSO PRINCIPAL DORMITÓRIO CASAL A.: 8,16m² 80x210 BANHO A.: 2,58m² 70x COZINHA/ESTAR A.: 16,83m² mureta h=1,10m 80x DORMITÓRIO SOLTEIRO A.: 8,00m² 120x120/ x110/ A x120/ x110/110 DORMITÓRIO SOLTEIRO A.: 8,00m² 80 80x210 mureta h=1,10m COZINHA/ESTAR A.: 16,83m² 70x210 BANHO A.: 2,58m² 80x210 DORMITÓRIO CASAL A.: 8,16m² 80x210 80x HALL/ ESCADA A.: 12,985m² x60/ x210 80x210 DORMITÓRIO CASAL A.: 8,16m² 80x210 COZINHA/ESTAR A.: 16,83m² 70x BANHO A.: 2,58m² mureta h=1,10m 80 80x210 DORMITÓRIO SOLTEIRO A.: 8,00m² 120x110/ x120/ A' 60x60/ x120/ x120/100 60x60/ B' C' jean.marie@ufrgs.br 27

28 Planta pavimento tipo x 120/ x 60/ x 120/ x 60/ x 120/ mureta h=1,20m mureta h=1,20m 121 x 120/ x 120/ mureta h=1,20m x 120/120 jean.marie@ufrgs.br x 120/ x 120/ x 60/ x 60/ x 120/ x 120/ x 60/ x 120/ x 120/ mureta h=1,20m

29 Grupos de paredes 29

30 Vento: Velocidade Característica NBR 6123 v k = S 1 S 2 S 3 v 0 onde v k : velocidade característica do vento v 0 : velocidade básica (figura 1) S 1 : fator topográfico (item 5.2 ) S 2 : fator de rugosidade e regime (tabela 2) S 3 : fator estatístico (tabela 3) jean.marie@ufrgs.br 30

31 Força do vento Pressão de obstrução q = 0,613 v k 2 onde q : pressão de obstrução em N/m 2 v k : velocidade característica em m/s Força de arrasto F v = C a q A s onde F v : força do vento (em cada pavimento) C a : coeficiente de arrasto - vento não turbulento - vento de alta turbulência q : pressão de obstrução A s : área da superfície na qual o vento atua jean.marie@ufrgs.br 31

32 Ações horizontais Ações de vento: Vento incidente a 0 e 90 ; Vo = 37,5 m/s; Altura da edificação = 28,9 m; Carregamento vertical por Pav. = 1550 kn. v k = S 1 S 2 S 3 v 0 q = 0,613 v k 2 F v = C a q A s Valor de S 2 jean.marie@ufrgs.br 32

33 Ações Horizontais AÇÕES DO VENTO b = 0,85 Vo (m/s) = 37,5 Vento a 0º Fr = 0,98 S1 = 1 l1/l2 0,75 p = 0,125 S3 = 1 h/l1 2,42 Pé direito (m) = 2,89 Dimensão no eixo X da edificação (m) = 15,99 Vento a 90 Ca (0º) = 0,92 Dimensão no eixo Y da edificação (m) = 11,95 l1/l2 1,34 Ca (90º) = 1,00 Altura além do último Pavimento (m) = 0 h/l1 1,81 jean.marie@ufrgs.br 33

34 Coeficiente de arrasto

35 Pressão dinâmica e força resultante Pavimento Z (m) S2 Vk (m/s) Pdin (kn/m²) Fhx (kn) Fhy (kn) 10 28,9 0,95 35,67 0,78 12,39 18, ,01 0,94 35,20 0,76 24,14 35, ,12 0,93 34,69 0,74 23,43 34, ,23 0,91 34,11 0,71 22,67 32, ,34 0,89 33,46 0,69 21,81 31, ,45 0,87 32,71 0,66 20,84 30, ,56 0,85 31,81 0,62 19,71 28,66 3 8,67 0,82 30,69 0,58 18,34 26,67 2 5,78 0,78 29,17 0,52 16,57 24,10 1 2,89 0,71 26,75 0,44 13,93 20,27 v k = S 1 S 2 S 3 v 0 q = 0,613 v k 2 F v = C a q A s jean.marie@ufrgs.br 35

36 Ações horizontais 36

37 Ações horizontais Vento 0 Vento 90 Desaprumo 12,39 kn 24,14 kn 23,43 kn 22,67 kn 21,81 kn 20,84 kn 19,71 kn 18,34 kn 16,57 kn 13,93 kn 18,02 kn 35,10 kn 34,08 kn 32,97 kn 31,72 kn 30,31 kn 28,66 kn 26,67 kn 24,10 kn 20,27 kn 2,88 kn 2,88 kn 2,88 kn 2,88 kn 2,88 kn 2,88 kn 2,88 kn 2,88 kn 2,88 kn 2,88 kn jean.marie@ufrgs.br 37

38 Esforços solicitantes globais 38

39 Distribuição entre paredes no sentido x jean.marie@ufrgs.br 39

40 Inércia das paredes 40

41 Rigidez das paredes Px 41

42 Esforço Cisalhante (kn) 42

43 Momentos fletores (kn.m) 43

44 Estabilidade Global da Estrutura de Contraventamento A verificação da estabilidade global é recomendável para qualquer edificação e indispensável para edifícios em que haja suspeita sobre sua condição de deslocabilidade. Conceitos Básicos Esforço de primeira ordem Esforço de segunda ordem Classificação das Estruturas Quanto à Deslocabilidade Indeslocável (2a. ordem < 10% do de 1a. ordem ) Deslocável (2a. Ordem 10% do de 1a. ordem ) jean.marie@ufrgs.br 44

45 Avaliação simplificada da deslocabilidade Parâmetro α (CEB 1990) onde α : parâmetro de instabilidade H : altura total do edifício P : peso total da edificação E I : rigidez à flexão do sistema de contraventamento Estrutura indeslocável se α for menor que: 0,7 : para sistemas compostos apenas por pilares-paredes 0,6 : para sistemas com número de pavimentos > 4 0,5 : para sistemas compostos apenas por pórticos Senão: Aumentar a rigidez a flexão jean.marie@ufrgs.br 45

46 Parâmetro γ z Onde: M: Acréscimo de momento devido a deslocamentos horizontais M 1 : Momento de primeira ordem Diagnóstico é dado por: γ z 1,10 : estrutura indeslocável γ z > 1,10 : estrutura deslocável Momento de 2a. Ordem pode ser calculado por: M 2 = γ z M 1 1,10 γ z 1,20 jean.marie@ufrgs.br 46

47 Cálculo de M e M 1 Considerar: F i com coeficiente 1,4 P i com coeficiente 1,00 a 1,15 jean.marie@ufrgs.br 47

48 ANEXO

49 Fator Topográfico Coeficiente S 1 (NBR 6123) θ 3 : S 1 = 1,0 6 θ 17 : S 1 (z) = 1 + ( 2,5 - z / d ) tg ( θ - 3 ) θ 45 : S 1 (z) = 1 + ( 2,5 - z / d ) 0,31 onde z : altura do ponto a partir da superfície do terreno jean.marie@ufrgs.br 49

50 Categoria do Terreno Fator de Rugosidade e Regime S 2 I : superfícies lisas de grandes dimensões (mais de 5 km na direção e sentido do vento incidente) II : terreno aberto, em nível, poucos obstáculos isolados (árvores ou pequenas construções) III : terrenos planos com obstáculos como muros, edificações baixas e esparsas IV : terreno com obstáculos numerosos em zonas florestal, industrial e urbanizada V : terreno com obstáculos numerosos e altos, como centro de grandes cidades jean.marie@ufrgs.br 50

51 Fator de Rugosidade e Regime S 2 Classes de edificação A : edificações com maior dimensão menor que 20 m B : edificações com maior dimensão entre 20 e 50 m C : edificações com maior dimensão maior que 50 m jean.marie@ufrgs.br 51

52 Coeficiente S2 (Tabela 2 NBR 6123) jean.marie@ufrgs.br 52

53 Fator Estatístico Coeficiente S 3 (NBR 6123) Grupo Descrição S 3 1 Edificações cuja ruína pode prejudicar o socorro a pessoas após uma tempestade destrutiva ( hospitais, quartéis de bombeiros, centrais de comunicação, etc ). 1,10 2 Edificações para hotéis, residências, comércio e indústria com alto fator de ocupação. 1, Edificações industriais com baixo fator de ocupação (depósitos, silos, construções rurais, etc ). Elementos de vedação ( telhas, vidros, painéis de vedação, etc). Edificações temporárias e estruturas dos grupos 1 a 3 durante a construção. 0,95 0,88 0,83 jean.marie@ufrgs.br 53

54 Condições para consideração de vento turbulento O regime do vento para uma edificação pode ser considerado de alta turbulência quando sua altura não excede a duas vezes a altura média das edificações da vizinhança estendendo-se estas, na direção do vento incidente a uma distância mínima de : 500 m para edificação até 40 m de altura 1000 m para edificação até 55 m de altura 2000 m para edificação até 70 m de altura 3000 m para edificação até 80 m de altura jean.marie@ufrgs.br 54