DFA - Curso de Edifícios Altos. Sérgio Cruz MAIO 3/5/2012

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1 DFA - Curso de Edifícios Altos Sérgio Cruz MAIO 3/5/2012

2 PROGRAMA DO MÓDULO DE EDIFÍCIOS ALTOS 1- INTRODUÇÃO PERSPECTIVA HISTÓRICA 2- ASPECTOS FUNDAMENTAIS NA CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ALTOS SISTEMAS ESTRUTURAIS E PROCESSOS CONSTRUTIVOS 3- COMPORTAMENTO E ANÁLISE ESTRUTURAL 4- VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA 5- ANÁLISE AEROELÁSTICA EF. DO VENTO SISTEMAS DE CONTROLO DE VIBRAÇÕES

3 1 - INTRODUÇÃO PERSPECTIVA HISTÓRICA 1.1- GENERALIDADES OS EDIFÍCIOS ALTOS SÃO UMA REALIDADE QUE DEPENDE DAS RELAÇÕES CULTURAIS, TECNOLÓGICAS, ECONÓMICAS E ARQUITECTÓNICAS DA SOCIEDADE. A SUA FORMA E CONCEPÇÃO É A SÍNTESE QUE A CADA MOMENTO OS PROMOTORES E PROJECTISTAS FAZEM DE TODAS ESTAS CONDICIONANTES. 1.2 PERSPECTIVA HISTÓRICA - A HISTÓRIA DA CONSTRUÇÃO EM ALTURA INICIOU-SE EM CHICAGO NOS FINAIS DO SÉCULO XIX COM A EVOLUÇÃO DA ACTIVIDADE URBANA E A PROCURA DE CENTRALIDADE NAS ACTIVIDADES LIGADAS AOS SERVIÇOS. - A RELAÇÃO DA EDIFICAÇÃO COM O MEIO URBANO E O PREÇO DOS SOLOS POTENCIOU A CONSTRUÇÃO EM ALTURA COMO FORMA DE MAXIMIZAR OS PROVEITOS IMOBILIÁRIOS DOS INVESTIDORES. - A EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA DOS MATERIAIS, AÇO, BETÃO E VIDRO ASSOCIADA AO CONHECIMENTO TÉCNICO E EVOLUTIVO DOS SOLOS, VENTO E DOS SISMOS PERMITIU INCREMENTAR A ALTURA DAS CONSTRUÇÕES, RESPONDENDO ASSIM Á PROCURA CRESCENTE. - A INVENÇÃO DO TELEFONE E DA LUZ FLUORESCENTE, A EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS MECÂNICOS DE VENTILAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO E A UTILIZAÇÃO DE ELEVADORES PERMITIU A EVOLUÇÃO CONCEPTUAL E EM ALTURA DOS EDIFÍCIOS.

4 1.3 EVOLUÇÃO HISTÓRICA DA GEOMETRIA DOS EDIFÍCIOS ALTOS (1) PERÍODO VERNACULAR ( ) A NECESSIDADE DE ILUMINAÇÃO E VENTILAÇÃO NATURAIS DITAVAM A GEOMETRIA. OS EDIFÍCIOS TÍPICOS EM CHICAGO TINHAM LIMITAÇÃO DE ALTURA E INSERÇÃO EM LOTES GRANDES QUE LHES PERMITIA UMA BOA RELAÇÃO DE DEPENDÊNCIA COM O MEIO URBANO. ERAM GERALMENTE TORRES PARALELIPIPÉDICAS PENETRADAS AO CENTRO OU NAS TRASEIRAS POR UM PÁTIO DE LUZ. EM NEWYORK NÃO HAVIA LIMITAÇÃO DE ALTURA E OS TERRENOS ERAM LOTES MAIS PEQUENOS ORIGINANDO TORRES COMPACTAS ORGANIZADAS EM TORNO DE UM NÚCLEO DE ACESSOS E EQUIPAMENTOS VERTICAIS. NESTE PERÍODO SÃO IDENTIFICADOS DOIS TIPOS DE ARQUITECTURA: - A PRIMEIRA ESCOLA DE CHICAGO 1880 A ARTE DECO 1920 A 1930 DE 1910 A 1920 NADA ACONTECEU DEVIDO A 1ª GRANDE GUERRA DE 1930 A 1950 TAMBÉM FOI UM PERÍODO DE ESTAGNAÇÃO DEVIDO À GRANDE DEPRESSÃO SEGUIDA DE 2ª GUERRA MUNDIAL.

5 RELIANCE BUILDING CHICAGO 1895 LAKE SHORE DRIVE CHICAGO MIES VAN DER ROHE

6 MONADNOCK CHICAGO 1891 STRAUSS BUILDING CHICAGO

7 PERÍODO INTERNACIONAL (PÓS-GUERRA 1950 A 1980) - ASSOCIADO AO CONCEITO ARQUITECTÓNICO CONHECIDO POR SEGUNDA ESCOLA DE CHICAGO, TEVE INÍCIO COM A OBRA DE MIES VAN DER ROHE. NESTA EPOCA O CONCEITO ASSENTOU SOBRE O DESENVOLVIMENTO DA TECNOLOGIA DE CLIMATIZAÇÃO, ILUMINAÇÃO, TRANSPORTE VERTICAL E COMUNICAÇÃO. A LINGUAGEM ARQUITECTÓNICA ERA O MODERNISMO. ESTE PERÍODO PRODUZIU EDIFÍCIOS MUITO SEMELHANTES ENTRE SI, ASSENTES NA GLOBALIZAÇÃO DAS TECNOLOGIAS, DOS MATERIAIS, DOS EQUIPAMENTOS, NA ESTÉTICA E NA FORMA INDEPENDENTE DE RELACIONAR O EDIFÍCIO COM O MEIO URBANO. PERÍODO PÓS-MODERNO (1970 A 1990) A ROTURA COM O MODERNISMO FOI EFECTUADA ATRAVÉS DA EVOLUÇÃO DOS CONCEITOS ARQUITECTÓNICOS E DA EVOLUÇÃO DAS TECNOLOGIAS DA INFORMAÇÃO (COMPUTADORES). A PROCURA DE ESPAÇOS EVOLUIU PARA ÁREAS GRANDES E AMPLAS INTENSAMENTE INFRA-ESTRUTURADAS. A PLANTA MAIS POPULAR DA ÉPOCA TINHA 13M DE DISTÂNCIA LIVRE ENTRE A JANELA DA FACHADA E O NÚCLEO CENTRAL. DESTE MODO O EDIFÍCIO IDEAL DO PONTO DE VISTA FUNCIONAL TERIA DE LADO ENTRE 43M A 52M. RECUPEROU-SE A UTILIZAÇÃO DE MATERIAIS TRADICIONAIS, PEDRA EM PAINEIS, GRANDES SUPERFÍCIES DE VIDRO ESPELHADO E COLORIDO, AÇO INOX, ETC.

8 PERÍODO ECOLOGISTA HIGH TEC (PÓS 1990) ESTE PERÍODO É CARACTERIZADO PELA MAIOR SENSIBILIZAÇÃO AMBIENTAL DOS INTERVENIENTES, REPESCANDO ALGUNS CONCEITOS BÁSICOS DO PERÍODO VERNACULAR NA RELAÇÃO DO EDIFÍCIO COM O MEIO URBANO. A GEOMETRIA E FORMA DO EDIFÍCIO PASSA A SER CONDICIONADA PELA RELAÇÃO COM A LUZ NATURAL, A DIRECÇÃO MAIS PROVÁVEL DOS VENTOS E OS ENQUADRAMENTOS PAISAGISTICOS. TODA A PARTICIPAÇÃO DE PROCESSOS NATURAIS NA MANUTENÇÃO DOS SISTEMAS, NOMEADAMENTE NA CLIMATIZAÇÃO E ILUMINAÇÃO DO EDIFÍCIO, É EQUACIONADA, PASSANDO A MINIMIZAR A SUA MECANIZAÇÃO. A PREOCUPAÇÃO DOS PROMOTORES E ENTIDADES LICENCIADORAS COM O AMBIENTE E A SUSTENTABILIDADE ENERGÉCTICA TRADUZEM-SE NOS PROGRAMAS DOS EDIFÍCIOS, BENEFICIANDO COM A SIGNIFICATIVA DIMINUIÇÃO DE CUSTOS DE OPERAÇÃO. A IMPLANTAÇÃO E A GEOMETRIA DO EDIFÍCIO SÃO DETERMINANTES PARA A MINIMIZAÇÃO DA ACÇÃO DO VENTO, PARA A ILUMINAÇÃO NATURAL E PARA A EXTRACÇÃO PASSIVA DO AR QUENTE DAS FACHADAS DUPLAS E RENOVAÇÃO DO AR. A ACÇÃO DO VENTO É FUNDAMENTAL NA DETERMINAÇÃO DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS DE EDIFÍCIOS ALTOS E NO SEU CUSTO DE INVESTIMENTO INICIAL. ASSIM QUALQUER OPTIMIZAÇÃO NA ACÇÃO TRADUZ-SE EM BENEFÍCIO DO INVESTIMENTO INICIAL. NOS PERÍODOS INTERNACIONAL E PÓS-MODERNO A GEOMETRIA IGNORAVA COMPLETAMENTE AS REALIDADES DO VENTO E DA OPTIMIZAÇÃO DE RECURSOS ENERGÉTICOS, CONDUZINDO A SOBRE-CUSTOS DE ESTRUTURA E MECANIZAÇÃO IMPORTANTES. ACTUALMENTE O CONCEITO DE SUSTENTABILIDADE ALARGOU-SE PARA A MINIMIZAÇÃO DE UTILIZAÇÃO DE RECURSOS NÃO-RENOVÁVEIS COM A RESPECTIVA RECICLAGEM PREVISTA E EQUACIONADA E A MAXIMIZAÇÃO DE RECURSOS RENOVÁVEIS NA MANUTENÇÃO DO EMPREENDIMENTO DURANTE A SUA VIDA ÚTIL.

9 2 - ASPECTOS FUNDAMENTAIS NA CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ALTOS SISTEMAS ESTRUTURAIS E PROCESSOS CONSTRUTIVOS ASPECTOS FUNDAMENTAIS NA CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ALTOS -A CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ALTOS ESTÁ INTIMAMENTE LIGADA À FUNÇÃO, À ECONOMIA, AO AMBIENTE, À SEGURANÇA E À ESTRUTURA. FUNÇÃO - AS FUNÇÕES DO EDIFÍCIO DITAM A GEOMETRIA GLOBAL DO MESMO. POR EXEMPLO, NO QUE RESPEITA À FUNÇÃO DE UTILIZAÇÃO, A CONCEPÇÃO DE UM EDIFÍCIO DE ESCRITÓRIOS PARTE DA UNIDADE DE ÁREA MÍNIMA DE UM ESCRITÓRIO E ATRAVÉS DA SUA MULTIPLICAÇÃO EM PLANTA E ALTURA E DAS CONDICIONANTES DE LUMINOSOSIDADE E VENTILAÇÃO, PERMITINDO ALCANÇAR A GEOMETRIA FINAL DO EDIFÍCIO EM FUNÇÃO DOS OBJECTIVOS DO PROMOTOR. MUITAS VEZES OS LIMITES SÃO IMPOSTOS POR REGRAS URBANÍSTICAS, VALOR MÁXIMO OU ÓPTIMO DE INVESTIMENTO OU MESMO LIMITAÇÕES TECNOLÓGICAS (A ESTRUTURA É HOJE A MAIOR LIMITAÇÃO). OUTRA FUNÇÃO DOS EDIFÍCIOS ALTOS É SOCIAL E CULTURAL E PODE ESTAR RELACIONADA TAMBÉM COM A DEFINIÇÃO DE UMA ZONA DO MEIO URBANO QUE SE DESTINE A ESTE TIPO DE CONSTRUÇÃO PERMITINDO UMA BOA RELAÇÃO ENTRE EDIFICAÇÃO E EXTERIOR, COMO POR EXEMPLO A TRANSPARÊNCIA E A DISTRIBUIÇÃO SIMPLES DE ACESSOS AO NÍVEL DO PISO TÉRREO.

10 ECONOMIA A ACTIVIDADE ECONÓMICA E A CONFLUÊNCIA NUM PONTO DE CABLAGEM DE INFORMAÇÃO DIVERSA, ASSOCIADA A INSTITUIÇÕES ECONÓMICAS E EMPRESARIAIS EM PARALELO COM A PROXIMIDADE DE PORTOS DE MAR, AEROPORTOS ESTAÇÕES DE CAMINHO DE FERRO DITAM UMA CENTRALIDADE QUE POTENCIA OS EDIFÍCIOS ALTOS PARA FAVORECER MELHOR OS CONTACTOS PESSOAIS E TRANSACÇÕES COMERCIAIS (1). NA MAIOR PARTE DAS SITUAÇÕES O EDIFÍCIO ALTO É UM NEGÓCIO IMOBILIÁRIO ASSOCIADO AO ARRENDAMENTO E VALORIZAÇÃO DE ESPAÇO. DESTA FORMA É FREQUENTE QUE OS PROMOTORES DESENVOLVAM UM PROGRAMA DE PROJECTO QUE MAXIMIZE O RETORNO FINANCEIRO.... A ÚNICA MEDIDA DE SUCESSO DE UM EDIFÍCIO DE ESCRITÓRIOS É A MÉDIA DO RETORNO DAS RENDAS POR UM PERÍODO DE 15 ANOS. TUDO O QUE É SUPÉRFULO POSTO NO EDIFÍCIO, TODO O M3 USADO SIMPLESMENTE PARA ORNAMENTAÇÃO, PARA ALÉM DO QUE É NECESSÁRIO PARA HARMONIZAR O EDIFÍCIO COM OS DEMAIS DA SUA CLASSE., É DESNECESSÁRIO OU SEJA, PERCA DE DINHEIRO... GEORGE HILL ARCHITECTURAL RECORD... UMA MÁQUINA QUE RENTABILIZA A TERRA... CASS GILBERT 1900 A PROPÓSITO DOS EDIFÍCIOS ALTOS.... A ARQUITECTURA AMERICANA ACTUAL NÃO É ARTE MAS NEGÓCIO. UM EDIFÍCIO DEVE PAGAR-SE OU NÃO HAVERÁ PROMOTORES DISPONÍVEIS PARA INVESTIR O SEU CUSTO. ESTE É O RUMO E A GLÓRIA DA ARQUITECTURA AMERICANA... BARR FERRE EDITOR DA ENGINEERING MAGAZINE EM 1893 TODAS ESTAS FRASES DEMONSTRAM A FORTE LIGAÇÃO DA COMPONENTE ECONÓMICA NO CONDICIONAMENTO DA CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ALTOS. O PROJECTO QUE É NORMALMENTE CONDICIONADO PELA EQUAÇÃO ADEQUADA DA DIMENSÃO, LOCALIZAÇÃO, GEOMETRIA DO LOTE E O SEU CUSTO, DISPONIBILIDADE FINANCEIRA, ESTÉTICA, CAPACIDADE TECNOLÓGICA, PASSA A SER GUIADO PELA MEDIDA DO LUCRO E NA MEDIDA EM TUDO SE AJUSTE AO PLANO FINANCEIRO.

11 ... OS ARRANHA-CÉUS SÃO A ARQUITECTURA POR EXCELÊNCIA DO CAPITALISMO... CAROL WILLIS EM FORM FOLLOWS FINANCE (3) CONCEITO DE ALTURA ECONÓMICA EM CONTRAPONTO À ALTURA FÍSICA QUE DEPENDE DO LIMITE DA CAPACIDADE DE SOBREPOR PISOS ATÉ UM DETERMINADO LIMITE TECNOLÓGICO, A ALTURA ECONÓMICA DETERMINA O NÚMERO DE PISOS QUE UM EMPREENDIMENTO DEVE TER DE FORMA A MAXIMIZAR O RETORNO INVESTIDO. EXISTE UMA COTA A PARTIR DA QUAL O SOBRECUSTO DE CRESCER MAIS UM PISO NÃO É COMPENSADO PELO ACRÉSCIMO DE LUCRO DA SUA VENDA OU ALUGUER. MAIOR ALTURA SIGNIFICA MAIS FUNDAÇÕES E ESTRUTURA, MAIS MEIOS DE TRANSPORTE VERTICAL E EQUIPAMENTOS MECÂNICOS QUE OCUPAM ÁREA DA PLANTA E SIGNIFICAM MENOR ÁREA DISPONÍVEL PARA TRANSACCIONAR. DESTE MODO A MAIOR ALTURA SIGNIFICA, PARA UMA DADA PARCELA DE TERRENO, A DIMINUIÇÃO DO RÁCIO ÁREA ÚTIL/ÁREA BRUTA E AUMENTO NÃO LINEAR DO CUSTO UNITÁRIO POR METRO QUADRADO DE ÁREA ÚTIL. (VER FIGURA 1) FIGURA 1 AU ÁREA ÚTIL (M 2 ) CUSTO-MÉDIO(CM) CUSTO POR M 2 DE AU C_INI CUSTO INICIAL DO INVESTI. POR M 2 DE AU REND-MÉDIO(RM) RENDIM. MÉDIO POR M 2 DE AU MÁX (RM-CM) MÁXIMO LUCRO POR M 2 DE AU N OPTIMO Nº DE PISOS ÓPTIMO N1 Nº DE PISOS MÍNIMO SEM PERDER DINHEIRO N2 Nº DE PISOS MÁXIMO SEM PERDER DINHEIRO TAXA DE RETORNO MÁX(RM-CM)/CM

12 A EVOLUÇÃO DAS TECNOLOGIAS DE TRANSPORTE VERTICAL, NOMEADAMENTE O AUMENTO DE VELOCIDADE DOS ELEVADORES E A CONSEQUENTE REDUÇÃO DO SEU NÚMERO, E A MELHORIA NA EFICÁCIA DOS SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO PERMITIRAM GANHOS DE ÁREA ÚTIL SIGNIFICATIVOS (CERCA DE 80% DA ÁREA BRUTA). O AUMENTO DO DESEMPENHO DOS BETÕES DE ALTA RESISTÊNCIA TAMBÉM CONTRIBUEM PARA OS GANHOS DE ÁREA NAS PLANTAS. AMBIENTE A CULTURA ACTUAL DOMINANTE NO MUNDO CIVILIZADO, SOBRETUDO NA EUROPA, É DOMINADA PELAS PREOCUPAÇÕES ECOLOGISTAS. DESTA FORMA FORAM GENERALIZADAS REGRAS DE PARCIMÓNIA NA EXPLORAÇÃO DOS RECURSOS NATURAIS E NA PRODUÇÃO DE POLUENTES QUE SE GENERALIIZARAM A TODAS AS ACTIVIDADES INCLUINDO A CONSTRUÇÃO CIVIL. É UM DADO PUBLICADO PELA COMISSÃO EUROPEIA QUE SENSIVELMENTE METADE DA ENERGIA CONSUMIDA NA EUROPA CORRESPONDE AOS EDIFÍCIOS. ASSIM É PERTINENTE EQUACIONAR AS TECNOLOGIAS E OS MATERIAIS A INCORPORAR NOS EDIFÍCIOS DE FORMA A MINIMIZAR OS IMPACTOS AMBIENTAIS E OS CONSUMOS ENERGÉTICOS. DESDE AS CRISES PETROLÍFERAS QUE OS PAÍSES MAIS FRIOS E QUE APRESENTAM CONSUMOS DE CLIMATIZAÇÃO MAIS ELEVADOS, CONSIDERAM IMPORTANTE A EQUAÇÃO ENERGÉTICA ESTAR BEM RESOLVIDA NOS EMPREENDIMENTOS DE FORMA A MINIMIZAR OS CUSTOS DE MANUTENÇÃO E O IMPACTO AMBIENTAL. DESTE MODO TODA A MECANIZAÇÃO QUE PERMITE MANTER O AMBIENTE ARTIFICIAL DENTRO DO EDIFÍCIO TEVE QUE SER REVISTA DE FORMA A APROVEITAR A COMPONENTE NATURAL DA ENVOLVENTE DO MESMO. HOJE CONSIDERA-SE QUE UMA EDIFICAÇÃO DEVERÁ INTEGRA-SE NO AMBIENTE ECOLÓGICO QUE A RODEIA E NA MEDIDA DO POSSÍVEL CONTRIBUIR PARA A PRODUÇÃO DE ENERGIA E ECOLOGIA LOCAL.

13 O PROJECTO DE EDIFÍCIOS ALTOS VERDES ESTÁ ASSOCIADO À COMBINAÇÃO DE ESTRATÉGIAS PASSIVAS DE BAIXO CONSUMO ENERGÉTICO COM PRINCÍPIOS BIO-CLIMÁTICOS, A SABER: -IMPLANTAÇÃO E ORIENTAÇÃO DO EDIFÍCIO -FORMA DO EDIFÍCIO -LOCALIZAÇÃO DOS NÚCLEOS VERTICAIS -VENTILAÇÃO NATURAL -ILUMINAÇÃO NATURAL -SOMBREAMENTO SOLAR -DIFUSORES DE VENTO -ÁTRIOS E PÁTIOS AO AR LIVRE -ESPAÇOS DE TRANSIÇÃO -FACHADAS E COBERTURAS INTEGRANTES DE VEGETAÇÃO -ESCOLHA DE MATERIAIS (REDUZIR, REUTILIZAR E RECICLAR) -IMPACTE DO CICLO DE VIDA

14 COMMERZBANK BUILDING FRANKFURT º EDIFÍCIO ECOLOGICO

15 COMMERZBANK BUILDING FRANKFURT º EDIFÍCIO ECOLOGICO SOLUÇÕES INOVADORAS DE VENTILAÇÃO E CONTROLO AMBIENTAL TIRANDO PARTIDO DO AMBIENTE ENVOLVENTE E DOS SISTEMAS PASSIVOS COM GESTÃO ENERGÉTICA INTELIGENTE

16 FACHADAS, EMPENAS E COBERTURA SÃO ELEMENTOS FUNDAMENTAIS DE UM EDIFÍCIO PORQUE DESEMPENHAM FUNÇÕES DE ISOLAMENTO TÉRMICO E ACÚSTICO, CONTROLO TÉRMO-HIGROMÉTRICO E DE LUMINOSIDADE, PROTECÇÃO AOS VENTOS, À CHUVA E AO FOGO. (EX. FACHADAS DUPLAS DE CONTROLO TÉRMICO E DE VENTILAÇÃO POR CONVECÇÃO) NORMALMENTE ESTES ELEMENTOS NÃO APRESENTAM FUNÇÃO ESTRUTURAL, PODENDO SER CONSTITUÍDOS POR SISTEMAS LEVES E TRANSPARENTES, FIXOS À SUPER-ESTRUTURA POR LIGAÇÕES METÁLICAS. NORMALMENTE ESTA FIXAÇÃO EFECTUA-SE POR CAVILHAS E SISTEMAS MECÂNICOS DE FÁCIL MONTAGEM COM TODAS AS VANTAGENS INERENTES PARA A MANUTENÇÃO E REPARAÇÃO. NORMALMENTE A ARQUITECTURA TRABALHA ESTES ELEMENTOS DE FORMA A CUMPRIR OS REQUESITOS DO PROGRAMA E SIMULTANEAMENTE ACRESCENTAR VALOR ESTÉTICO AO EMPREENDIMENTO. A SUA ESCOLHA DETERMINA O DESEMPENHO EM TERMOS DE ASPECTO, USO, EFICÁCIA, MONTAGEM/DESMONTAGEM, MANUTENÇÃO, RECICLAGEM OU REUTILIZAÇÃO. UM DOS ASPECTOS MAIS IMPORTANTES DESTES SISTEMAS É A DEFINIÇÃO DAS JUNTAS E A SUA CAPACIDADE DE ACOMODAR DEFORMAÇÕES, TÉRMICAS, AERO-ELÁSTICAS, SÍSMICAS DE BAIXA INTENSIDADE, ETC. AS TÉCNOLOGIAS DE CORTE DE PEDRA E DE FIXAÇÃO METÁLICA LIGEIRA PERMITEM TER FACHADAS LEVES EM PAINEIS PRÉ-FABRICADOS, CONSTITUINDO SÓ POR SI UM DOS ASPECTOS QUE PERMITIU INOVAR NA QUESTÃO AMBIENTAL. DE FACTO ESTES SISTEMAS PERMITEM A MONTAGEM E DESMONTAGEM PARA RECICLAGEM ATRAVÉS DAS LIGAÇÕES METÁLICAS SIMPLES SEMPRE ACESSÍVEIS. DESTE MODO EVITAM-SE OS RESÍDUOS DE DEMOLIÇÃO (POEIRAS, ENTULHOS, ETC).

17 A ACTUALIDADE DA SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL DE EDIFÍCIOS (KEN YEANG) DEFINE UMA METODOLOGIA PARA CONSIDERAR AS INTERACÇÕES ENTRE O AMBIENTE CONSTRUÍDO E O ECOLÓGICO, NOMEADAMENTE NO QUE RESPEITA AOS INTERCÂMBIOS E DEPENDÊNCIAS DE ENERGIA E MATÉRIA ENTRE O EDIFÍCIO E O SISTEMA ECOLÓGICO ENVOLVENTE. O LOCAL DA CONSTRUÇÃO DEVERÁ SER ANALISADO EM FUNÇÃO DOS SEGUINTES PARÂQMETROS: - VALOR ECOLÓGICO DO LOCAL, FAUNA E FLORA, DETERMINAR A HIERARQUIA DO ECOSSISTEMA LOCAL. - AVALIAÇÃO DO IMPACTE DA CONSTRUÇÃO, IMPLEMENTAÇÃO DO PLANO AMBIENTAL, MINIMIZAÇÃO DE DESPERDÍCIOS, USO EFICIENTE DA ENERGIA E RECURSOS (MENOS POLUIÇÃO), RECICLAGEM DE MATERIAIS, MINIMIZAÇÃO DE TRANSPORTES E TRATAMENTO E LIMPEZA FINAL DO LOCAL. -DETERMINAÇÃO DAS CONDIÇÕES PAISAGISTICAS, MICRO-CLIMAS LOCAIS, RADIAÇÃO SOLAR, TEMPERATURA, HUMIDADE RELATIVA, EVAPORAÇÃO, VENTO, PRECIPITAÇÃO, TIRAR PARTIDO DA PAISAGEM LOCAL E DO ECOSSISTEMA. -IMPLEMENTAR O PAISAGISMO VERTICAL -EFEITOS LOCAIS DO VENTO, LIMITAR AS VELOCIDADES MÁXIMAS EM 5.5 A 7.9M/S, MINIMIZANDO O IMPACTO NOS PEÕES E ZONAS ENVOLVENTES. -SOMBREAMENTO NOS EDIFÍCIOS ADJACENTES -NÍVEIS DE RUÍDO -DETERMINAÇÃO DO QUE DEVERÁ SER CONSTRUÍDO PARA LIMITAÇÃO DA INCORPORAÇÃO ENERGÉTICA, PRODUÇÃO DE RESÍDUOS E DE CO2 AO LONGO DO PERÍODO DE VIDA ÚTIL.

18 OS VALORES MÉDIOS DE INCORPORAÇÃO DE ENERGIA E PRODUÇÃO DE CO2 NO PERÍODO DE VIDA ÚTIL SÃO DE ACORDO COM A SEGUINTE TABELA: TIPO DE EDIF. ENERGIA INCORP. (GJ/M2) EMISSÕES DE CO2 (KG CO2/M2) ESCRITÓRIOS HABITAÇÃO INDUSTRIAL DETERMINAÇÃO DO IMPACTE AMBIENTAL DO EDIFÍCIO E DA SUA FASE DE EXPLORAÇÃO ATRAVÉS DA ANÁLISE DOS SEGUINTES ASPECTOS: CONSUMO DE RECURSOS NATURAIS, RECICLAGEM DE MATERIAIS, EVITAR OS MATERIAIS PERIGOSOS, OPTIMIZAÇÃO DE SISTEMAS PASSIVOS DE CONTROLO DE DISPÊNDIO ENERGÉTICO E DE RECURSOS NÃO RENOVÁVEIS, CONSIDERAR A EXISTÊNCIA DE CHUVA ÁCIDA, CONTROLE DA TEMPERATURA E SOBREAQUECIMENTO, DETERMINAÇÃO DA ENERGIA GASTA EM TRANSPORTES PELOS UTENTES, MINIMIZAR OS LUGARES DE PARQUE PARA DESENCENTIVAR O USO DE VEÍCULO PRÓPRIO, EVITAR O SÍNDROMA DO EDIFÍCIO DOENTE.

19 SEGURANÇA EM PRINCÍPIO UM ACIDENTE NUM EDIFÍCIO ALTO TERÁ CONSEQUÊNCIAS MAIS GRAVES QUE EM OUTRO EDIFÍCIO MAIS BAIXO. DESTE MODO TODA A CONCEPÇÃO DE SEGURANÇA ASSENTA NA PREVENÇÃO DOS SINISTROS E NA EDUCAÇÃO ESPECÍFICA DE PROTECÇÃO CIVIL DOS UTENTES. O PROJECTO DE EDIFÍCIOS ALTOS DEVE TER DISPOSIÇÕES QUE MINIMIZEM O RISCO PARA SINISTROS TIPIFICADOS (EXEMPLO DO RISCO DE INCÊNDIO E SÍSMICO). NO CASO DE SINISTROS NÃO TIPIFICADOS, COMO SÃO OS ACTOS TERRORISTAS, A PREVENÇÃO DEVE RECAIR MAIS NA PROTECÇÃO CIVIL E MENOS NO EDIFÍCIO. ASPECTOS DE CONCEPÇÃO IMPORTANTES PARA A MINIMIZAÇÃO DOS SINISTROS DEVIDOS A INCÊNDIO OU SISMO DEVEM SER ATENDIDOS OS SEGUINTES ASPECTOS: -COMPARTIMENTAÇÃO -ELEMENTOS CORTA-FOGO (PORTAS, PAREDES, CÂMARAS, LAJES, ETC) - MATERIAIS NÃO COMBUSTÍVEIS -ANÁLISE DE IMCOMPATIBILIDADE DE SOBREPOSIÇÃO DE FUNÇÕES COM DIFERENTES GRAUS DE RISCO -AUTOMATISMOS DE DETECÇÃO, ALERTA E COMBATE AO FOGO OU AOS EFEITOS DO SISMO -REDUNDANTES E MÚLTIPLAS SAÍDAS DE EMERGÊNCIA (EVACUAÇÃO NA COBERTURA, MEIOS EXTERIORES, ETC.) -PISOS DE REFÚGIO - GRUPOS DE EMERGÊNCIA E CIRCUITOS DE ILUMINAÇÃO DEDICADOS -BOMBAS E RESERVAS DE ÁGUA, ETC -ACESSOS DE MEIOS DE INTERVENÇÃO

20 - ILUSTRAÇÃO DE PROPOSTAS DE PROCESSOS DE FUGA ACTUALMENTE EM ANÁLISE

21 ESTRUTURA A EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS ESTRUTUARIS CONDICIONOU E AINDA CONDICIONA A ALTURA MÁXIMA POSSÍVEL DOS EDIFÍCIOS. Chicago Spire, Chicago, US Formerly known as the Fordham Spire and 400 North Lake Shore Drive this design will be the tallest building in North America when it is completed in At 2000 feet it will be the first building to reach that milestone in height. Burj, Dubai Dubai is where is at architecturally these days. The crown will be the Burj. When completed it will the tallest building in the world by a long shot. The lead architect is Adrian Smith of the Chicago s Skidmore, Owings and Merrill. Its final height is a secret but it is believed will be 808 metres (2651 feet) high.

22 Freedom Tower, New York, US Rising from the wreckage of the World Trade Centre, the Freedom Tower will return New York to the forefront of skyscraper design. After a long time in getting the project started the single tower will be finished in 2011 and will reach 1,776 feet high. 20 Fenchurch Street, London, UK This interesting building project planned for the City of London has been dubbed the Walkie Talkie Building. The curvy project is designed to make use of solar power and be remarkably study.

23 Trump Tower, Chicago, US The man with the strange hair sure knows how to get things built. His latest project on one of Chicago s most famous corners is already underway and will ready for the firings in Lighthouse Tower, Paris, France The Tom Mayne designed Phare Tour will rival the Eiffel Tower in height. The odd but eco friendly design will be completed in 2012 in the La Defense district of the French capital

24 Shard London Bridge, London, UK When completed in 2009 it will be the tallest building on the London Skyline, dwarfing all other projects for the foreseeable future. Designed by famed Italian architect Renzo Piano, the glass pyramid will rise 1016 feet into the London clouds. Trump Tower, Dubai What do you get when you mix the Donald and the Middle East s most exciting city? Welcome to the Trump International Hotel and Tower. Located on one of the mile long man made palm islands this 48 storey building will be finished in 2009 Gazprom Tower, St Petersburg, Russia Already controversial, this 300m tall tower will dwarf the architecture of this Russian city. The world s largest oil company plans to have the tower built by 2010.

25

26 BURJ DUBAI EM CONSTRUÇÃO

27 TAI PEI TOWER PETRONAS TOWERS

28 SEARS TOWER CHICAGO

29 OS EDIFÍCIOS ALTOS NASCEM DA NECESSIDADE DE GEOMETRIA DA UNIDADE DE UTILIZAÇÃO LOCAL (UNIDADE DE ESCRITÓRIO OU HABITAÇÃO) PARA A PLANTA GERAL DO PISO TIPO E EM SEGUIDA PARA O NÚMERO DO NÍVEIS EM QUE SE DESENVOLVE A ESTRUTURA EM ALTURA. AS ZONAS PARTICULARES EXISTEM NOS ACESSOS NA LIGAÇÃO AO SOLO, NO REMATE DA COBERTURA E NOS PISOS INTERMÉDIOS ONDE É NECESSÁRIO COLOCAR EQUIPAMENTOS OU DESCONTINUIDADES ARQUITECTÓNICAS. NAS SITUAÇÕES CORRENTES ESTE PROGRAMA NORMALMENTE CONDUZ A UMA DISTRIBUIÇÃO DE ELEMENTOS VERTICAIS AGRUPADOS NUM OU MAIS NÚCLEOS DE ACESSOS VERTICAIS E NOUTRO GRUPO DE MONTANTES DISTRIBUÍDOS PELAS FACHADAS E PELAS LAJES. É COM ESTE SISTEMA ESTRUTURAL QUE AS CARGAS DE PAVIMENTO SÃO ENCAMINHADAS PARA AS FUNDAÇÕES E AS ACÇÕES HORIZONTAIS SÃO EQUILIBRADAS. É CONHECIDO QUE AS ACÇÕES HORIZONTAIS DEVIDAS AO VENTO E AO SISMO SÃO PREPONDERANTES SOBRE AS VERTICAIS PARA CONCEPÇÃO E DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL. ASSIM EXISTE UMA GRANDEZA QUE CONSISTE NA ALTURA DO EDIFÍCIO A DIVIDIR PELA LARGURA DA FACHADA QUE SE OPÕE AO VENTO, DESIGNADA POR RELAÇÃO DE ASPECTO ASPECT RACIO H/B, QUE GERALMENTE SE SITUA ENTRE 6 E 8 DE FORMA A PREVENIR DEFORMABILIDADE EXAGERADA OU ALGUMA SENSIBILIDADE DINÂMICA. A DIFICULDADE DE CARACTERIZAR AS ACÇÕES HORIZONTAIS DO VENTO CONDUZ GERALMENTE AO RECURSO DA SIMULÇÃO EM TÚNEL DE VENTO DE FORMA A CONFIRMAR O DIMENSIONAMEMTO POR MODELAÇÃO ESTRUTURAL E CÁLCULO. COM O CONHECIMENTO ADQUIRIDO DESTE TIPO DE ESTRUTURA É POSSÍVEL AFIRMAR QUE CADA TIPO ESTRUTURAL CORRESPONDE A UMA DADA GAMA DE ALTURAS QUE SENDO ULTRAPASSADAS OBRIGAM À MUDANÇA DE SISTEMA. (POR EXEMPLO QUANDO A ALTURA AUMENTA EFECTUA-SE A PASSAGEM DE PÓRTICO A PÓRTICO-PAREDE OU A PÓRTICO-PAREDE- TRELIÇA)

30 GERALMENTE A UM NOVO SISTEMA ESTRUTURAL CORRESPONDE UMA NOVA EXPRESSÃO ARQUITECTÓNICA. CONSIDERAÇÕES ESTRUTURAIS - AS ESTRUTURAS DOS EDIFÍCIOS ALTOS SÃO GERALMENTE METÁLICAS, MISTAS OU DE BETÃO ARMADO DE ALTA RESISTÊNCIA. APRESENTAM UMA DISTRIBUIÇÃO DE MONTANTES ESTRUTURAIS COM UM NÚCLEO QUE ENVOLVE AS CAIXAS DE ESCADAS, ELEVADORES E COURETES, PERMITINDO ALIVIAR AS FACHADAS DE RESPONSABILIDADE ESTRUTURAL PARA AS ACÇÕES HORIZONTAIS. DESTE MODO OS RESTANTES MONTANTES SERVEM PARA SUPORTAR ESSENCIALMENTE AS CARGAS VERTICAIS, PERMITINDO MAIS UMA VEZ ALIGEIRAR AS FACHADAS DE FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL. EM FUNÇÃO DA ALTURA OS SISTEMAS ESTRUTURAIS TORNAM-SE MAIS COMPLEXOS: - PARA 30 PISOS E COMO REFERÊNCIA PARA ZONAS NÃO SÍSMICAS É POSSÍVEL RESOLVER A ESTRUTURA COM PÓRTICOS. - ATÉ AOS 70 PISOS EXISTE NECESSIDADE DE DE COMBINAR A ESTRUTURA PORTICADA COM NÚCLEO RÍGIDO EM BETÃO. -PARA EDIFÍCIOS MAIS ALTOS SÃO NECESSÁRIAS ESTRUTURAS MAIS SOFISTICADAS EM TUBO, TRELIÇA TRIDIMENSIONAL OU ASSOCIAÇÃO DE TUBOS, PÓRTICOS COM OUTRIGGERS COMBINADOS COM OS SISTEMAS REFERIDOS, ETC. NA SITUAÇÃO DAS ZONAS SÍSMICAS A ROBUSTEZ/RIGIDEZ COMEÇA LOGO A SER NECESSÁRIA DESDE POUCOS PISOS ACIMA DO SOLO. O CONFORTO PARA AS ACELERAÇÕES INDUZIDAS PELO VENTO EXIGE TAMBÉM QUE A ESTRUTURA SEJA MAIS RÍGIDA LATERALMENTE.

31 Council on Tall Buildings and Urban Habitat. Tall Buildings in Numbers - Tall Buildings, Structural Systems and Materials. 2010

32 EVOLUÇÃO HISTÓRICA DA ESTRUTURA DOS EDIFÍCIOS ALTOS - COMO REFERÊNCIA HISTÓRICA SALIENTA-SE QUE AS ESTRUTURAS DOS EDIFÍCIOS ALTOS COMEÇARAM POR UTILIZAR O SISTEMA DE MONTANTES METÁLICOS NAS FACHADAS COM POUCO AFASTAMENTPO ENTRE SI (DA ORDEM DE 1.5M) NOS QUAIS SE APOIAVAM LAJES FUNGIFORMES, COM OU SEM NÚCLEO CENTRAL. ESTE CONCEITO PERMITIA ALGUMA LIBERDADE E FUGA ARQUITECTÓNICA AO PARALELIPÍPEDO (NÃO HAVIA ALINHAMENTO ENTRE OS MONTANTES DA FACHADA E OS INTERIORES). NESTE SISTEMA OS MONTANTES TINHAM RESPONSABILIDADE DE ESTABILIDADE ESTRUTURAL E DE SUPORTE DAS FACHADAS E SUPORTE DA FENESTRAÇÃO. O SISTEMA DE MONTANTES EVOLUIU PARA O SISTEMA PORTICADO EM ESTRUTURA METÁLICA OU DE BETÃO, QUE TINHA TAMBÉM MONTANTES PARA SUPORTE DE FENESTRAÇÃO E PAVIMENTOS. NESTE SISTEMA OS PÓRTICOS GANHAVAM VISIBILIDADE NAS FACHADAS ENQUANTO OS MONTANTES REGREDIAM PARA O INTERIOR. NA DÉCADA DE 60 OS SISTEMAS MONTANTE E PÓRTICO EVOLUIRAM PARA O SISTEMA TIPO TUBO EM QUE O SISTEMA EXTERIOR NA FACHADA FUNCIONA COMO UMA CHAMINÉ COM ESFORÇOS AXIAIS O QUE PRESSUPÕE PEQUENOS AFASTAMENTOS ENTRE MONTANTES (3M). ESTES MONTANTES ESTÃO LIGADOS POR VIGAS DE BORDO COM CONTINUIDADE, FORMANDO UMA RETICULA ESTRUTURAL DE PELE COM EXCELENTES CARACTERÍSTICAS ESTRUTURAIS. POR OUTRO LADO OS PILARES INTERIORES PASSAM A SER MAIS FLEXÍVEIS. REGISTA-SE HISTORICAMENTE QUE NUM SÓ MOMENTO, ESTA NOVA TIPOLOGIA DE ESTRUTURA PERMITIU DUPLICAR A ALTURA DOS EDIFÍCIOS. POSTERIORMENTE ESTE TUBO PASSOU A ESTRUTURA RECTICULADA DE BETÃO COM CONTINUIDADE NOS NÓS, CRIANDO UM DIAFRAGMA DE PERÍMETRO MUITO EFICIENTE NA VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO. POR OUTRO LADO, OS PILARES DO INTERIOR NÃO NECESSITAM DE LIGAÇÃO RÍGIDA ABRINDO CAMINHO ÀS ESTRUTURAS LIGEIRAS E MISTAS COM ALIGEIRAMENTO SIGNIFICATIVO DAS CARGAS NAS FUNDAÇÕES E REDUÇÃO DOS EFEITOS DAS ACÇÕES SÍSMICAS.

33 EXISTE O SISTEMA DE ESCORAS EM QUE A IDEIA DOS MONTANTES DA FACHADA É REPESCADA MAS SÓ COM RESPONSABILIDADE DE RESISTIR ÀS CARGAS VERTICAIS, DEIXANDO OS NÚCLEOS ASSEGURAREM AS ACÇÕES HORIZONTAIS. ESTAS ESCORAS APRESENTAM AFASTAMENTOS DA ORDEM DE 1.4M. ESTE TIPO ESTRUTURAL FOI UTILIZADO NA DÉCADA DE 70 ESSENCIALMENTE EM EDIFÍCIOS DE HABITAÇÃO DEVIDO À MODULAÇÃO DOS VÃOS. EXISTE O SISTEMA NÚCLEO-TIRANTE EM QUE EXISTE A POSSIBILIDADE DE ELIMINAR MONTANTES NA QUASE TOTALIDADE DE ALGUNS PISOS COM SEJAM O HALL DE ENTRADA E PISOS INTERMÉDIOS PARA SERVIÇOS EM OPEN-SPACE. ESTE SISTEMA VIVE À CUSTA DE UM NÚCLEO COM CARACTERISTICAS DE RESISTÊNCIA E DEFORMABILIDADE QUE PERMITE ASSEGURAR O COMPORTAMENTO GLOBAL DA ESTRUTURA. ESTE SISTEMA INTEGRA NORMALMENTE A EXISTÊNCIA DE UM OU MAIS PISOS DE TRANSIÇÃO NOS QUIS SE ATIRANTAM OU ESCORAM OS BORDOS DAS LAJES. NESTES PISOS É ASSEGURADA A TRANSMISSÃO DAS FORÇAS EXTERNAS PARA O NÚCLEO CENTRAL. FINALMENTE O SISTEMA EM TRELIÇA TRIDIMENSIONAL PERMITE TRANSFERIR TODAS AS ACÇÕES HORIZONTAIS PARA A TRELIÇA COM ELEVADA EFICIÊNCIA NA DEFORMAÇÃO TRANSVERSAL E DE TORÇÃO. ACTUALMENTE, OS SISTEMAS ESTRUTURAIS DOS EDIFÍCIOS ALTOS RECORREM A UMA COMBINAÇÃO DE SOLUÇÕES PARA MELHORAR O DESEMPENHO GERAL EM TERMOS DE RIGIDEZ E RESISTÊNCIA, COMO POR EXEMPLO, A INSERÇÃO DE OUTRIGGERS (RIGIDIFICADORES). OS OUTRIGGERS PERMITEM TIRAR PARTIDO DOS ELEMENTOS VERTICAIS DAS FACHADAS NA RIGIDEZ GLOBAL DO EDIFÍCIO SOB ACÇÕES HORIZONTAIS E REDISTRIBUIR PELOS MONTANTES INTERIORES AS ACÇÕES VERTICAIS DOS MONTANTES DAS FACHADAS.

34 SHEAR LAG DOS SISTEMAS MONTANTE E TUBO SOLUÇÕES MISTAS DE PAVIMENTOS

35 BANK OF CHINA HONG KONG COM TRELIÇA EXTERNA INCORPORADA NAS FACHADAS

36 SKY TREE JAPAN TORRE DE TELECOMUNICAÇÕES E EDIFÍCIO DE SERVIÇOS

37

38

39 PLANTA DE ESTR. TIPO MONTANTES E TUBO PLANTA DE ESTR. TIPO PÓRTICO

40 EFEITO PÓRTICO PAREDE CONCEITO DE OUTRIGGER

41

42 EFEITO DE TRELIÇA

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44 NÚMERO DE EDIFÍCIOS ALTOS CONSTRUIDOS NOS ÚLTIMOS ANOS

45 CONSIDERAÇÕES AOS MATERIAIS - EMBORA PESE A TRADIÇÃO DA ESTRUTURA METÁLICA NOS EDIFÍCIOS ALTOS, A FRACA RESISTÊNCIA AO FOGO E O CUSTO ELEVADO TEM PROVOCADO A EVOLUÇÃO PARA A ESTRUTURA METÁLICA REVESTIDA A BETÃO E MESMO PARA A ESTRUTURA DE BETÃO ARMADO. SALIENTA-SE QUE COM A EVOLUÇÃO DAS TECNOLOGIAS DO BETÃO MATERIAL A PRODUZIREM BETÕES DE ALTA RESISTÊNCIA (fcm=140mpa), BETÕES FLUÍDOS E BETÕES LEVES (Peso_esp=16-18KN/m2) DEU-SE UMA TRANSFORMAÇÃO GENERALIZADA NO TIPO DE ESTRUTURA DOS EDIFÍCIOS ALTOS. EM ASSOCIAÇÃO A ESTAS CARACTERÍSTICAS AS ESTRUTURAS DE BETÃO SÃO MAIS RÍGIDAS QUE AS METÁLICAS PRODUZINDO MELHOR CONTROLE DE DEFORMAÇÃO HORIZONTAL. CURIOSAMENTE UM DOS ASPECTOS MENOS ATRACTIVOS DO BETÃO ERA, ATÉ HÁ BEM POUCO TEMPO, A GERAÇÃO DE SECÇÕES TRANSVERSAIS ELEVADAS NOS MONTANTES, PRODUZINDO ATRAVANCAMENTOS NA PLANTA MAIORES QUE OS DOS MONTANTES METÁLICOS. NA VERDADE ATÉ NESTE ASPECTO OS BETÕES DE ALTA RESISTÊNCIA REVOLUCIONARAM A CONCEPÇÃO, PRODUZINDO SECÇÕES MUITO MAIS PEQUENAS. AS ESTRUTURAS MISTAS COM LAJES DE BETÃO REALIZADAS SOBRE COFRAGEM PERDIDA COLABORANTE ASSENTE EM PERFILADO METÁLICO SÃO UM EXECELENTE CONTRIBUTO PARA A REDUÇÃO DO PESO DO EDIFÍCIO. PROCESSOS CONSTRUTIVOS - OS PROCESSOS CONSTRUTIVOS USUAIS E MAIS CORRENTES RECORREM À PRÉ-FABRICAÇÃO MODULAR NAS SITUAÇÕES DE ESTRUTURA METÁLICA E MISTA E À BOMBAGEM EM ELEVAÇÃO NAS ESTRUTURAS DE BETÃO (ACTUALMENTE NO BURJ DUBAI BOMBOU-SE BETÃO A 600M DE ALTURA).

46 ESCOLHA DOS MATERIAIS E DO PROCESSO CONSTRUTIVO À LUZ DOS CONHECIMENTOS ACTUAIS, É POSSÍVEL AFIRMAR QUE AS SOLUÇÕES ESTRUTURAIS E ESCOLHA DE MATERIAIS DE UM EDIFÍCIO ALTO ESTÃO LIGADAS AO PROCESSO CONSTRUTIVO E AO DESEMPENHO GLOBAL DA ESTRUTURA. POR OUTRO LADO A EXPERIÊNCIA DE CONSTRUÇÃO EVIDENCIA QUE AS QUESTÕES FUNDAMENTAIS DE PRAZO E INVESTIMENTO, TRADUZIDAS NO PLANEMENTO GERAL DE CONSTRUÇÃO, TAMBÉM ACABAM POR TER UMA INFLUÊNCIA MUITO DETERMINANTE EM TODA A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL. DESTA FORMA A ESCOLHA DA SOLUÇÃO ESTRUTURAL SERÁ EM CADA CASO ESCRUTINADA EM FUNÇÃO DOS OBJECTIVOS E ANÁLISES DE UMA EQUIPA PLURIDISCIPLINAR ORIENTADO PELO OBJECTIVO DO PROGRAMA DA PROMOÇÃO. ASSIM AS SOLUÇÕES METÁLICAS, MISTAS, EM BETÃO OU OUTROS MATERIAIS QUE EVENTUALMENTE FOREM EQUACIONADOS, DEVERÃO SUJEITAR-SE À ANÁLISE CUSTO- BENEFÍCIO. ESTRUTURA METÁLICA E MISTA - A CAPACIDADE DE ELEVAÇÃO DAS GRUAS INSTALADAS DETERMINA O PESO E CONSEQUENTEMENTE O VOLUME DE PRÉ-FABRICAÇÃO NO SOLO COM POSTERIOR ELEVAÇÃO PARA O LOCAL DE MONTAGEM E LIGAÇÃO. O RENDIMENTO E A VELOCIDADE DE ROTAÇÃO DO CICLO DE MONTAGEM ESTÁ INTIMAMENTE LIGADO À CAPACIDADE DAS GRUAS A ESCOLHER E AO PLANEMENTO DETALHADO DA FABRICAÇÃO E MONTAGEM.

47 ESTRUTURA DE BETÃO A GRANDE VANTAGEM DAS ESTRUTURAS EM BETÃO PRENDE-SE COM O SEU PREÇO VANTAJOSO, AS SUAS BOAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E COM A CAPACIDADE DESTE SER BOMBADO DE FORMA CONTÍNUA PARA O LOCAL FINAL, SENDO ESTE ÚLTIMO ASPECTO VITAL PARA O PRAZO DE EXECUÇÃO E CONSEQUENTEMENTE PARA O CONTROLE DE CUSTOS DO EMPREENDIMENTO. COMO REFERÊNCIA ACTUAL DA CAPACIDADE DE COLOCAÇÃO DO BETÃO EM ALTURA A ESCOLHA DESTE MATERIAL PARA O EDIFÍO BURJ NO DUBAI BASEOU-SE NUMA ANÁLISE MUITO DETALHADA DO SISTEMA DE BOMBAGEM E DAS MISTURAS DE BETÃO UTILIZADAS, PERMITINDO OS 600M DE ALTURA DE BOMBAGEM NECESSÁRIOS PARA A REALIZAÇÃO DOS OBJECTIVOS DE PLANEAMENTO. A ANÁLISE DE UM SISTEMA DE BOMBAGEM NESTAS CONDIÇÕES PASSA POR EQUACIONAR A ALTURA A BOMBAR QUE CONDICIONA A POTÊNCIA E CAPACIDADE DE DÉBITO DAS BOMBAS, A TEMPERATURA AMBIENTE DE COLOCAÇÃO DO BETÃO E A ADEQUAÇÃO DAS MISTURAS DO BETÃO PARA ALCANÇAR NÃO SÓ AS RESISTÊNCIAS MAS TAMBÉM A TRABALHABILIDADE E PREVENÇÃO DA SEGREGAÇÃO. TOMANDO MAIS UMA VEZ COMO EXEMPLO DESTA SOLUÇÃO O EDIFÍCIO BURJ-DUBAI, FORAM UTILIZADOS BETÕES AUTOCOMPACTÁVEIS C80 A C60 REALIZADOS COM CIMENTO PORTLAND, CINZAS VOLANTES, SÍLICA-FUME E UMA RELAÇÃO A/C=0.32 POR MOTIVOS DE RESISTÊNCIA E DURABILIDADE. A RESISTÊNCIA E MODULO DE ELASTICIDADE NECESSÁRIOS APÓS 10 HORAS PARA PERMITIR O CICLO IDEAL DE CONSTRUÇÃO FORAM 10MPa E 44GPa. A TEMPERATURAS AMBIENTES QUE OSCILAM DESDE 10 C A 50 C FOI NECESSÁRIO GARANTIR A TRABALHABILIDADE NECESSÁRIA PARA A BOMBAGEM EM ALTURA. AO LONGO DOS TUBOS DÁ-SE UMA PERDA DE TRABALHABILIDADE DEVIDA AO CALOR AMBIENTE E AO CALOR DESENVOLVIDO PELO ATRITO DA MASSA COM A TUBAGEM METÁLICA. DESTE MODO A DOSAGEM DE RETARDADOR DE PRESA FOI AJUSTADA PARA DIVERSAS TEMPERATURAS.

48 AS MISTURAS DOS BETÕES FORAM ESTUDADAS DE FORMA A PERMITIR A REDUÇÃO RELATIVA DA PRESSÃO DE BOMBAGEM À MEDIDA QUE O EDIFÍCIO CRESCIA EM ALTURA. FOI EFECTUADO UM ENSAIO DE BOMBAGEM COM UM CAMINHO DE TUBOS COM CUVAS DE 180 GRAUS DE FORMA A SIMULAR A CARGA VERTICAL DA COLUNA A BOMBAR. NOS PISOS INFERIORES ATÉ UMA PRESSÃO MÁXIMA DE 200 BARES, PARA ALÉM DA UTILIZAÇÃO DAS CINZAS VOLANTES (13%) FOI ESTUDADA A INFLUÊNCIA DA MÁXIMA DIMENSÃO DO INERTE (20MM) PARA GARANTIR A RESISTÊNCIA E A TRABALHABILIDADE. NOS PISOS INTERMÉDIOS, FOI UTILIZADO 20% DE CINZA VOLANTE E INERTES COM 14MM DE DIMENSÃO MÁXIMA. ACIMA DO PISO 127, A RESISTÊNCIA NECESSÁQRIA DE C60 PERMITIU UTILIZAR 10MM DIMENSÃO MÁXIMA DO INERTE. NOS PISOS SUPERIORES ATINGIRAM-SE PRESSÕES MÁXIMAS DE BOMBAGEM DE 350 BARES. PARA SISTEMAS DE COFRAGEM E EQUIPAMENTOS DE ELEVAÇÃO É IMPORTANTE QUE OS SISTEMAS DE COFRAGEM DAS LAJES SEJAM FACILMENTE MANOBRÁVEIS DE FORMA A NÃO PREJUDICAR O CICLO CONSTRUTIVO. OS SISTEMAS DE COFRAGEM DOS MONTANTES DEVEM SER AUTO-TREPANTES. ESTES SISTEMAS DEVEM TER A CAPACIDADE DE CORRECÇÃO DE INCLINAÇÕES PARA ACAUTELAR OS ACERTOS DEVIDOS AO CONTROLO GEOMÉTRICO DURANTE A CONSTRUÇÃO.

49 BURJ-DUBAI ASPECTOS DO SISTEMA DE BOMBAGEM DO BETÃO EM ALTURA

50 BURJ-DUBAI - SISTEMA DE COFRAGEM DAS LAJES SEQUÊNCIA CONSTRUTIVA DAS LAJES

51 3- COMPORTAMENTO E ANÁLISE ESTRUTURAL 3.1- ASPECTOS PARTICULARES DOS EDIFÍCIOS ALTOS À SEMELHANÇA DAS ESTRUTURAS EM GERAL, O DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DOS EDIFÍCIOS ALTOS PASSA PELA VERIFICAÇÃO REGULAMENTAR DA SEGURANÇA ATRAVÉS DOS ESTADOS LIMITE ÚLTIMO E DE UTILIZAÇÃO. NO ENTANTO A SUA ESPECIFICIDADE OBRIGA A QUE CERTOS ASPECTOS E SENSIBILIDADES ESTRUTURAIS SEJAM RELEVANTES E MESMO DETERMINANTES PARA AS VERIFICAÇÕES DE DIMENSIONAMENTO, COM SEJAM: - CONTROLO GEOMÉTRICO DURANTE A CONSTRUÇÃO. - SENSIBILIDADE AOS EFEITOS DIFERIDOS E AO PROCESSO CONSTRUTIVO NA VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA PARA AS CARGAS VERTICAIS EFEITOS GEOMETRICAMENTE NÃO LINEARES - SENSIBILIDAE DINÂMICA E AERO-ELÁSTICA DESTES SISTEMAS ESTRUTURAIS DEVIDO À BAIXA RIGIDEZ. - CAPACIDADE LIMITADA DE DISSIPAÇÃO PLÁSTICA PASSIVA DA ESTRUTURA PARA AS ACÇÕES DE ESTADO LIMITE ÚLTIMO. -BAIXO AMORTECEIMENTO DINÂMICO (1%) CONDUZINDO À NECESSIDADE DE SISTEMAS ADICIONAIS DE CONTROLO DINÂMICO - DUMPERS, TMD OU AMD, ETC. - SENSIBILIDADE ÀS DEFORMAÇÕES E ASSENTAMENTOS DAS FUNDAÇÕES

52 CONTROLO GEOMÉTRICO DURANTE A CONSTRUÇÃO AS ESTRUTURAS DOS EDIFÍCIOS ALTOS DEVEM SER SIMULADAS E ANALISADAS COM A CONSIDERAÇÃO DO PROCESSO CONSTRUTIVO. SÓ COM A SIMULAÇÃO CORRECTA DO HISTORIAL DE CARGA E MONTAGEM É QUE É POSSÍVEL GARANTIR A VERTICALIDADE FINAL PRETENDIDA E A HORIZONTALIDADE DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS DOS PAVIMENTOS. AS ESTRUTURAS METÁLICAS, EMBORA PERMANECAM NO DOMÍNIO DA ELASTICIDADE LINEAR DURANTE A MONTAGEM DA ESTRUTURA, APRESENTAM DESVIOS DE TENSÕES, ESFORÇOS E DE GEOMETRIA DEVIDOS AOS ERROS E EFEITOS DE PROCESSO CONSTRUTIVO FACE AOS VALORES SIMULADOS POR PROCESSOS TRADICIONAIS SIMPLIFICADOS. NO CASO DAS ESTRUTURAS DE BETÃO, PARA ALÉM DAS DEFORMAÇÕES ELÁSTICAS ACUMULADAS DURANTE A CONSTRUÇÃO, EXISTEM ALGUMAS FONTES DE INCERTEZA E DESVIO RELATIVOS À SIMULAÇÃO ELÁSTICA ASSOCIADAS AOS EFEITOS DIFERIDOS DO BETÃO E ÀS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO MESMO. OUTRA FONTE DE DESVIO SÃO AS DEFORMAÇÕES DIFERENCIAIS DAS FUNDAÇÕES QUE VÃO EVOLUINDO À MEDIDA QUE A ESTRUTURA VAI SENDO CONSTRUÍDA. MUITAS DAS VEZES EXISTE ALGUMA IMPONDERABILIDADE NA SUA ORDEM DE GRANDEZA, ORIGINANDO A NECESSIDADE DE CORRECÇÕES DE VERTICALIDADE DURANTE A CONSTRUÇÃO. OS DESVIOS DE GEOMETRIA PODEM SER AGRUPADOS EM DOIS GRUPOS A SABER: -DESVIOS VERTICAIS -DESVIOS HORIZONTAIS OS DESVIOS DE CADA UM DESTES GRUPOS ORIGINAM CONSEQUÊNCIAS EM TERMOS DE ESFORÇOS E VERIFICAÇÃO DE SEGURANÇA QUE SÃO IMPORTANTES QUANTIFICAR E CORRIGIR SEMPRE QUE POSSÍVEL.

53 DESVIOS VERTICAIS - ASSUMINDO QUE OS DESVIOS HORIZONTAIS VÃO SER CORRIGIDOS OU MINIMIZADOS O MESMO ACONTECE PARA OS DESVIOS VERTICAIS. A PRIMEIRA CORRECÇÃO NECESSÁRIA É A COMPENSAÇÃO DAS DEFORMAÇÕES AXIAIS ACUMULADAS NOS MONTANTES PARA AS CARGAS VERTICAIS. DEVIDO APENAS À ELASTICIDADE NUM EDIFÍCIO ALTO, O ENCURTAMENTO DOS MONTANTES É SIGNIFICATIVO DEVENDO SER COMPENSADO NOS COMPRIMENTOS INICIAIS DOS ELEMENTOS VERTICAIS. SE O MATERIAL APRESENTAR RETRACÇÃO E COMPORTAMENTO VISCO-ELÁSTICO COMO O BETÃO, ESTE ENCURATMENTO SERÁ AINDA MAIOR E SENSÍVEL. DESTE MODO A PARTIR DE DETERMINADA ALTURA DO EDIFÍCIO É NECESSÁRIO EFECTUAR A SIMULAÇÃO INCREMENTAL DO PROCESSO CONSTRUTIVO DE FORMA A AVALIAR A CINEMÁTICA E GEOMETRIA FINAL BEM COMO AS REDISTRIBUIÇÕES REAIS DE ESFORÇOS E TENSÕES QUE ACONTECEM AO LONGO DA CONSTRUÇÃO. TOMANDO COMO EXEMPLO AS ASSIMETRIAS DO PROCESSO CONSTRUTIVO, EXISTIRÁ SEMPRE UMA TENDÊNCIA PARA A PERDA SISTEMÁTICA DA VERTICALIDADE SE ESTA NÃO FOR CORRIGIDA EM CADA PISO. NO CASO DAS ESTRUTURAS DE BETÃO, SE ADICIONARMOS AS INCERTEZAS DE MÓDULO DE ELASTICIDADE, FUNÇÃO DE FLUÊNCIA, RETRACÇÃO E ENVELHECIMENTO É SIMPLES COMPREENDER QUE O PROCESSO DE SIMULAÇÃO E CORRECÇÃO DE DESVIOS SERÁ SEMPRE ACTUALIZADO À MEDIDA QUE A CONSTRUÇÃO VAI EVOLUINDO, PERMITINDO AFINAR OS PARÂMETROS MECÂNICOS DESSAS PROPRIEDADES COM O PRÓPRIO. COMO METODOLOGIA DE CÁLCULO, NORMAMENTE ESCOLHE-SE UM HORIZONTE DE PROJECTO PARA ALCANÇAR O OBJECTIVO GEOMÉTRICO ASSOCIADO A UMA IDADE (PODE SER 50 ANOS). EM SEGUIDA EFECTUA-SE UMA ANÁLISE INCREMENTAL NO TEMPO COM SIMULAÇÃO DOS EFEITOS DIFERIDOS E DO PROCESSO CONSTRUTIVO, PERMITINDO ESTIMAR O VALOR DAS CORRECÇÕES A INTRODUZIR DURANTE A CONSTRUÇÃO.

54 ESTA SIMULAÇÃO PASSA PELO CALENDÁRIO DO PLANEAMENTO DA CONSTRUÇÃO E DA HISTÓRIA DE CARGA DA ESTRUTURA, DURANTE A MONTAGEM E VIDA ÚTIL, ATÉ AO HORIZONTE TEMPORAL DE PROJECTO. DESTE MODO TODOS OS DESLOCAMENTOS QUE ACONTECEM NESTE PROCESSO SIMULADO DEVERÃO SER INTRODUZIDOS EM SENTIDO CONTRÁRIO DURANTE A INSERÇÃO DO ELEMENTO NA ESTRUTURA. SEQUÊNCIA DE CONSTRUÇÃO TENSÕES DIFERENTES NOS MONTANTES

55 BURJ-DUBAI - SEQUÊNCIA DE CONSTRUÇÃO COM DIFERENCAS SIGNIFICATIVAS DE NÍVEIS BURJ-DUBAI - SEQUÊNCIA DE CONSTRUÇÃO COM DIFERENCAS SIGNIFICATIVAS DE NÍVEIS

56 TESTE À ESCALA NATURAL PARA ESTIMAR O CALOR DE HIDRATAÇÃO E A RETRACÇÃO REAL DOS ELEMENTOS TESTE DE FLUÊNCIA

57 METODOLOGIA DE COMPENSAÇÃO DURANTE O PROCESSO CONSTRUTIVO SÃO INTRODUZIDOS EM SENTIDO INVERSO OS DESLOCAMENTOS OBTIDOS NO MODELO INCREMENTAL. DESTE MODO OS PISOS INFERIORES SÃO INCREMENTADOS NO PÉ-DIREITO DE FORMA A ACOMODAR OS ENCURTAMENTOS AXIAIS DOS MONTANTES. OS DESLOCAMENTOS LATERAIS SÃO CORRIGIDOS ATRAVÉS DO RECENTRAMENTO VERTICAL DOS MONTANTES EM CADA BETONAGEM DE PISO. O ENCURTAMENTO VERTICAL DOS MONTANTES É FUNÇÃO DO NÍVEL DE TENSÃO E ARMADURAS NAS SECÇÕES DE BETÃO, FLUÊNCIA, RETRACÇÃO E ENVELHECIMENTO DO BETÃO. É NATURAL QUE PARA MINIMIZAR ENCURTAMENTOS DIFERENCIAIS ELEVADOS NOS MONTANTES DE BETÃO AS TENSÕES GRAVÍTICAS QUE PRODUZEM FLUÊNCIA E ENCURTAMENTO ELÁSTICO SEJAM SEMELHANTES NA TOTALIDADE DOS MONTANTES. DESTE MODO O ENCURTAMENTO VISCO-ELÁSTICO SERÁ SEMELHANTE, MINIMIZANDO AS DEFORMAÇÕES IMPOSTAS AOS ELEMENTOS HORIZONTAIS DOS PISOS. NO QUE RESPEITA A RETRACÇÃO TOTAL E A VELOCIDADE COM QUE ESTA SE DESENVOLVE É NECESSÁRIO TER ESPESSURAS EQUIVALENTES (VOLUME DE BETÃO/PERÍMETRO EM CONTACTO COM O AR) ENTRE OS DIVERSOS MONTANTES. DESTE MODO SERÁ ESPECTÁVEL QUE A RETRACÇÃO SE DESENVOLVA DE FORMA UNIFORME AO LONGO DA CONSTRUÇÃO E DA VIDA ÚTIL DA ESTRUTURA, MINIMIZANDO OS EFEITOS ESTRUTURAIS NOS PISOS. MESMO TENDO ALGUMA DIFERENÇA DE TENSÕES E DOS EFEITOS DIFERIDOS ENTRE MONTANTES, EM TERMOS DE VALORES RELATIVOS DESDE QUE MODERADOS, É SEMPRE POSSÍVEL CORRIGIR O COMPORTAMENTO ATRAVÉS DA PERCENTAGEM DE ARMADURA ORDINÁRIA NOS MONTANTES E DA CONSIDERAÇÃO DE OUTRIGGERS EM ALTURA.

58 APRESENTA-SE A INFLUÊNCIA RETRACÇÃO NUMA PEÇA DE BETÃO SIMPLES COM E SEM O EFEITO DA FLUÊNCIA.

59 APRESENTA-SE A INFLUÊNCIA RETRACÇÃO E DA FLUÊNCIA NUMA PEÇA DE BETÃO ARMADO COM VÁRIAS PERCENTAGENS DE ARMADURA.

60 APRESENTA-SE A INFLUÊNCIA RETRACÇÃO, DA FLUÊNCIA E DO CARREGAMENTO NUMA PEÇA DE BETÃO ARMADO COM VÁRIAS PERCENTAGENS DE ARMADURA.

61 BURJ-DUBAI - APRESENTA-SE A DISTRIBUIÇÃO DE ENCURTAMENTO APÓS 30 ANOS A SEGUIR À CONSTRUÇÃO COM ALGUM ENCURTAMENTO CORRIGIDO.

62 BURJ-DUBAI - APRESENTA-SE A PERCENTAGEM DE CARGA NO BETÃO E NO AÇO DE UM MONTANTE DURANTE O TEMPO.

63 SENSIBILIDADE AOS EFEITOS DIFERIDOS E AO PROCESSO CONSTRUTIVO NA VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA PARA AS CARGAS VERTICAIS - A METODOLOGIA DE CÁLCULO USUAL EM EDIFÍCIOS CORRENTES, BASEADA NA ANÁLISE ELÁSTICA, DE UM MODELO DE SIMULAÇÃO SEM CONSIDERAR O FASEAMENTO CONSTRUTIVO E A INTRODUÇÃO SEQUENCIAL DA ESTRUTURA E DAS RESPECTIVAS CARGAS PODE ORIGINAR ERROS GROSSEIROS NO DIMENSIONAMENTO E NA VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA. O EXEMPLO DISSO É A AVALIAÇÃO REAL DOS ESFORÇOS AO NÍVEL DOS PISOS ELEVADOS COMO SUGERIDO NA FIGURA. OS MOMENTOS FLECTORES REAIS PODEM SER TOTALMENTE DIFERENTES DOS ESFORÇOS OBTIDOS NUMA ANÁLISE ELÁSTICA SEM SIMULAÇÃO DO PROCESSO CONSTRUTIVO. MOMENTOS FLECTORES TENSÕES DIFERENCIAIS ELEVADAS

64 POR OUTRO LADO A SENSIBILIDADE AO EFEITO GEOMETRICAMENTE NÃO LINEAR (P- DELTA) DA ESTRUTURA SERÁ AGRAVADA PELO DESCONTROLO DA VERTICALIDADE DURANTE O PROCESSO CONSTRUTIVO, INTRODUZINDO ESFORÇOS DE FLEXÃO E CORTE PERMANENTES NOS ELEMENTOS DA ESTRUTURA QUE ORIGINAM A SUA TENDÊNCIA DE AGRAVAMENTO POR FLUÊNCIA AO LONGO DO TEMPO. PODE AFIRMAR-SE QUE SE A ESTRUTURA NÃO APRESENTAR VERTICALIDADE E CENTRAMENTO DE CARGAS GRAVÍTICAS ADEQUADOS A DEFORMAÇÃO LATERAL TENDERÁ A AUMENTAR COM O TEMPO. TENDO EM CONSIDERAÇÃO AS LIMITAÇÕES DAS TÉCNICAS DE TOPOGRAFIA, É USUAL UTILIZAR SISTEMAS DE MONITORIZAÇÃO CONTÍNUA DA VERTICALIDADE COM TECNOLOGIA GPS. NO ENTANTO POR FORÇA DAS AMPLITUDES E GRADIENTES TÉRMICOS DIÁRIAS PROVOCADOS PELA RADIAÇÃO DIRECTA DO SOL SOBRE AS FACES DO EDIFÍCIO, A INTRODUÇÃO DAS CORRECÇÕES GEOMÉTRICAS E O CONTROLE FINAL DAS COFRAGENS ANTES DE BETONAR É GERALMENTE EFECTUADO ANTES DO NASCER DO SOL.

65 4 VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA A VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA DOS EDIFÍCIOS ALTOS ENVOLVE AS VERIFICAÇÕES HABITUAIS DAS ESTRUTURAS CORRENTES E AS VERIFICAÇÕES ESPECÍFICAS DESTE TIPO DE ESTRUTURAS. AS ESTRUTURAS DOS EDIFÍCIOS ALTOS NECESSITAM DE VERIFICAÇÕES ESPECÍFICAS PARA A FASE CONSTRUTIVA E PARA AS ACÇÕES DO VENTO E DO SISMO. NO QUE RESPEITA À ACÇÃO DO VENTO É GERALMENTE NECESSÁRIO AVALIAR A RESPOSTA DINÂMICA DA ESTRUTURA EM TERMOS DE DEFORMAÇÃO E ACELERAÇÃO PARA VERIFICAR SE ESTÁ DENTRO DOS LIMITES ADMISSÍVEIS. NO QUE RESPEITA AO SISMO É NECESSÁRIO AVALIAR O COMPORTAMENTO GEOMETRICAMENTE NÃO LINEAR PARA EFECTUAR AS VERIFICAÇÕES HABITUAIS DE SEGURANÇA, INCLUINDO A ESTABILIDADE DA FUNDAÇÃO. A ESTRUTURA É COMPLEMENTADA FREQUENTEMENTE COM EQUIPAMENTOS MECÂNICOS ESPECÍFICOS PARA AMORTECER E CONTER OS EFEITOS DAS VIBRAÇÕES.

66 5 - SENSIBILIDAE DINÂMICA E AERO-ELÁSTICA DESTES SISTEMAS ESTRUTURAIS DEVIDO À BAIXA RIGIDEZ. ALÉM DO EFEITO DAS PRESSÕES ESTÁTICAS EM TORNO DA ENVOLVENTE DO EDIFÍCIO EXISTEM AS FLUTUAÇÕES AERODINÂMICAS DEVIDAS À IRREGULARIDADE DO ESCOAMENTO DO AR E DA INTERACÇÃO DO ESCOAMENTO COM A DEFORMAÇÃO DA ESTRUTURA. OS EFEITOS DA RAJADA DE VENTO SOBRE AS FACHADAS GANHAM IMPORTÂNCIA EM TERMOS DE VERIFICAÇÃO DE CONFORTO DINÂMICO DOS UTILIZADORES. NA VERDADE A INTERACÇÃO DO ESCOAMENTO COM TODAS AS FLUTUAÇÕES E INTERACÇÃO COM A RESPOSTA ESTRUTURAL GERAM ACELERAÇÕES QUE PODEM SER CONDICIONANTES PARA A VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA E DIMENSIONAMENTO. POR OUTRO LADO A BAIXA RIGIDEZ/FREQUÊNCIA TRANSVERSAL TÍPICA DOS EDIFÍCIOS ALTOS (DA ORDEM DE 0.02HZ A 0.3HZ) ORIGINA UMA SUSCEPTIBILIDADE DE RESPOSTA AO VENTO QUE É GERALMENTE CONDICIONANTE DO DIMENSIONAMENTO. ESTE FACTO ASSOCIADO AO BAIXO AMORTECIMENTO (CERCA DE 1%) FAZ COM QUE QUALQUER EXCITAÇÃO DINÂMICA SE PROLONGUE DEMASIADO NO TEMPO PARA UMA SOBREPOSIÇÃO CONTÍNUADA DE ESTÍMULOS/IMPULSOS.

67 O COMPORTAMENTO ESTRUTURAL QUANDO SUJEITO AO ESCOAMENTO DO VENTO ANALISA-SE EM DUAS COMPONENTES A SABER: - NO SENTIDO DO VENTO - NO SENTIDO TRANSVERSAL AO VENTO. NO SENTIDO DO VENTO É POSSÍVEL AVALIAR O EFEITO DA PRESSÃO MÉDIA E DAS RAJADAS NOS ESFORÇOS, DESLOCAMENTOS, VELOCIDADES E ACELERAÇÕES DA ESTRUTURA. NO SENTIDO TRANSVERSAL AO VENTO É POSSIVEL AVALIAR O EFEITO DO DESPRENDIMENTO DE VORTICES (VORTEX SHEDDING) E A INTERACÇÃO COM A ESTRUTURA NOS ESFORÇOS, DESLOCAMENTOS, VELOCIDADES E ACELERAÇÕES ASSOCIADAS À FLEXÃO TRANSVERSAL E À TORÇÃO. MUITAS VEZES AS ACELERAÇÕES TRANSVERSAIS SÃO SUPERIORES ÀS LONGITUDINAIS.

68 FENÓMENOS DINÂMICOS INDUZIDOS PELO VENTO Efeitos Dinâmicos do Vento Vibrações na direcção do vento Interferências Aerodinâmicas Vibrações Transversais Ef. dinâmicos do vento rajadas Auto-excitação Gust Response Buffeting behind obstacles Vortex Shedding Galope Flutter

69 CARACTERIZAÇÃO DA ACÇÃO DO VENTO - ALEATORIEDADE DA ACÇÃO DO VENTO - INDUÇÃO DE EFEITOS DINÂMICOS MATÉRIAS ASSOCIADAS -DINÂMICA ESTOCÁSTICA DE ESTRUTURAS - MECÂNICA DOS FLUÍDOS

70 CARACTERIZAÇÃO DOS ESCOAMENTOS DO VENTO EM TORNO DE EDIFÍCIOS COMPORTAMENTO TÍPICO DO COEFICIENTE DE ARRASTAMENTO EM FUNÇÃO DO NÚMERO DE REYNOLDS (SIMIU & SCANLAN, WIND EFFECTS ON STRUCTURES, 1996)

71 . O ESTUDO DOS MODELOS AERO-ELÁSTICOS EM TÚNEL DE VENTO PERMITE AVALIAR O COMPORTAMENTO GLOBAL PARA UMA VARIEDADE DE PARÂMETROS DE ESCOAMENTO QUANTIFICADOS PELOS Nº DE REYNOLDS, STROUHAL QUE SÃO GRANDEZAS ADIMENSIONAIS CORRENTEMENTE UTILIZADAS NA MECÂNICA DOS FLUÍDOS PARA ESTUDAR ESCOAMENTOS LAMINARES, TURBULENTOS, Re=UL/v U VEL. ESCOAM., L PARÂMETRO DIM., v=viscosidade/viscosidade CINEMÁTICA Re ENTRE 2000 A 3000 DÁ-SE A MUDANÇA DE ESCOAMENTO LAMINAR PARA TURBULENTO. QUANDO A FREQUÊNCIA DE DESPRENDIMENTO DE VÓRTICES IGUALA A DA ESTRUTURA (EX. FREQ. TRANVERSAL OU DE TORÇÃO OU MESMO AS DUAS, DÁ-SE O FENÓMENO DE LOCK-IN, COMO O AMORTECIOMENTO É BAIXO A RESSONÂNCIA PROVOCADA É ELEVADA PODENDO CONDUZIR A SITUAÇÕES DE ALTO DESCONFORTO E MESMO ROTURA. O LOCK-IN É CARACTERIZADO PELO Nº DE STROUHAL St St=Ns.b/Um Ns FREQUÊNCIA NATURAL DA ESTRUTURA, b DIMENSÃO PERPENDICULAR AO ESCOAMENTO, Um VELOCIDADE MÉDIA DO ESCOAMENTO.

72 CARACTERIZAÇÃO DOS ESCOAMENTOS DO VENTO EM TORNO DE EDIFÍCIOS EVIDÊNCIA DA FORTE NÃO LINEARIDADE NO COMPORTAMENTO DO ESCOAMENTO EM TORNO DE UM OBJECTO CIRCULAR (POR EXEMPLO) VARIAÇÃO DO NÚMERO DE STROUHAL COM O NÚMERO DE REYNOLDS PARA UMA SECÇÃO CIRCULAR (HOLMES J. D., 2007)

73 CARACTERIZAÇÃO DOS ESCOAMENTOS DO VENTO EM TORNO DE EDIFÍCIOS COMPORTAMENTO DO ESCOAMENTO EM TORNO DE UM CICLINDRO, PARA DIFERENTES NÚMEROS DE REYNOLDS

74 PLANTA TIPO DA TORRE COMPORTAMENTO AO ESCOAMENTO DO VENTO COMPORTAMENTO PARA VORTEX SHEDDING

75 IMPORTÂNCIA DA ACÇÃO DO VENTO NOS EDIFÍCIOS ALTOS DENSIDADE ESPECTRAL TIPO DO VENTO E DO SISMO SENSIBILIDADE DAS BAIXAS FREQUÊNCIAS AO VENTO

76 IMPORTÂNCIA DA ACÇÃO DO VENTO NOS EDIFÍCIOS ALTOS EFEITO PREPONDERANTE DAS ACÇÕES HORIZONTAIS SOBRE AS VERTICAIS

77 ILUSTRAÇÃO DA VARIAÇÃO TEMPORAL E ESPACIAL ESTOCÁSTICA DO VENTO Vgr z δ v gr u(z) u(z,t) Variação αda direcção do vento z Velocidade do vento

78 ABORDAGENS CORRENTES COMPUTAÇÃO DINÂMICA DE FLUÍDOS RESOLUÇÃO DAS EQUAÇÕES QUE GOVERNAM O ESCOAMENTO (NAVIER- STOKES) EM TORNO DE UMA MALHA DE ELEMENTOS FINITOS EXEMPLO ANÁLISE DO ESCOAMENTO DO VENTO EM TORNO DE UM OBJECTO COM O MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS (CFX ANSYS) COM OU SEM EFEITO DA DEFORMAÇÃO DA ESTRUTURA

79 ABORDAGENS CORRENTES TÚNEL DE VENTO SIMULAÇÃO DE MODELOS À ESCALA EM AMBIENTE ARTIFICIAL CONTROLADO, RECORRENDO ÀS TEORIAS DE SEMELHANÇAS (Ex: REYNOLDS OU STROUHAL) EXEMPLO ALÉM DA ACÇÃO NO EDIFÍCIO, É TAMBÉM ESTUDADO O ESCOAMENTO DO VENTO DEVIDO À INTERACÇÃO COM OS EDIFÍCIOS ADJACENTES. PODE TAMBÉM SER NECESSÁRIO ESTUDAR O EFEITO DO VENTO SOBRE OS PEÕES NAS IMEDIAÇÕES DOS EDIFÍCIOS

80 BURJ-DUBAI - MODELO GERAL PARA TUNEL DE VENTO TESTE DO NÚMERO DE REYNOLDS DO TOPO METÁLICO DO EDIFÍCIO ESC 1/50

81 ABORDAGENS CORRENTES CARACTERIZAÇÃO MATEMÁTICA -TEORIAS QUASI-ESTACIONÁRIAS -DISPLACEMENT GUST LOAD FACTOR - MOMENT GUST LOAD FACTOR ESTES MODELOS PERMITEM CALCULAR CARREGAMENTOS ESTÁTICOS QUE SIMULAM OS EFEITOS ESTÁTICOS E DINÂMICOS DO VENTO SOBRE OS EDIFÍCIOS. ESSES CARREGAMENTOS SÃO GERALMENTE FUNÇÃO DE FORMA DO PRINCIPAL DO MODO DE VIBRAÇÃO

82 CARACTERIZAÇÃO MATEMÁTICA Hipótese Quasi-Estacionária baixas turbulências baixas turbulências

83 CARACTERIZAÇÃO MATEMÁTICA DECOMPOSIÇÃO DAS PARCELAS DE FUNDO E RESSONANTE (B E R) FUNÇÃO DE DENSIDADE ESPECTRAL DE RESPOSTA DE UMA ESTRUTURA COM RESPOSTA RESSONANTE SIGNIFICANTE (HU, 2006)

84 CARACTERIZAÇÃO MATEMÁTICA COMPARAÇÃO DOS PRINCIPAIS MÉTODOS DE CÁLCULO E METODOLOGIA DE CÁLCULO DGLF vs MGLF χ FUNÇÃO DE ADMITÂNCIA AERODINÂMICA RELACIONA O ESPECTRO DO VENTO COM O ESPECTRO DE PRESSÕES NA ESTRUTURA A PARCELA QUE TRADUZ A CORRELAÇÃO HORIZONTAL E VERTICAL DE DUAS PRESSÕES A ACTUAREM SIMULTANEAMENTE NA ESTRUTURA RETRATA A FALTA DE CORRELAÇÃO DAS PRESSÕES MÁXIMAS NA ESTRUTURA (NÃO OCORREM TODAS EM SIMULTÂNEO)

85 Método DGLF (Displacement G.L.F).Acção média do vento.parcela flutuante do vento.relação da resposta e do espectro de resposta.relação espectro resposta e espectro do vento Su.Função de admitância aerodinâmica (funções de coerência) Transforma o espectro do vento em espectro de potência através da falta de correlação das pressões (Jx e Jz) Funções de coerência.relação do espectro de potência e do espectro do vento em escoamento livre

86 Método DGLF (Displacement G.L.F).Descrição da Resposta em função do factor de fundo e ressonante.resposta de fundo.factor de pico de ressonância f1 - frequência de vibração T- é o tempo em segundos da média da velocidade básica.factor de pico da velocidade.resposta ressonante S Size factor (Factor de redução) E-factor de energia de rajada Factor de fundo Factor de ressonância

87 Método MGLF (Displacement G.L.F) ABORDAGEM IDÊNTICA AO DGLF

88 EXEMPLOS DE RESPOSTAS OBTIDAS APLICANDO O MGLF (EC 1.4) INFLUENCIA DA GEOMETRIA E DA ALTURA NO MOMENTO DE DERRUBAMENTO E NA FORÇA DE CORTE BASAL Força de Corte na Base Momento na Base Força (MN) Momento (MN.m) Quadrado Cilindro Altura (m) Quadrado Cilindro Altura (m)

89 PROPRIEDADES DINÂMICAS DOS EDIFÍCIOS EM SERVIÇO CÁLCULO APROXIMADO DA FREQUÊNCIA DE VIBRAÇÃO

90 PROPRIEDADES DINÂMICAS DOS EDIFÍCIOS EM SERVIÇO EXEMPLO DE ÁBACO PARA ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DINÂMICA (1)

91 PROPRIEDADES DINÂMICAS DOS EDIFÍCIOS EM SERVIÇO EXEMPLO DE ÁBACO PARA ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DINÂMICA (2)

92 SISTEMAS PARA MITIGAÇÃO DOS EFEITOS DO VENTO EM EDIFÍCIOS ALTOS MEIOS DE INTERVENÇÃO TIPO MÉTODO E OBJECTIVO COMENTÁRIOS DIM. AERODINÂMICO PASSIVO MELHORAR O AERODINAMISMO PARA REDUZIR O COEF. DE ARRASTO DO VENTO DIM. ESTRUTURAL PASSIVO AUMENTO DA MASSA DO EDIF. PARA REDUZIR O COEF. AR/MASSA CANTOS CHANFRADOS, ALETAS, SOTAMENTOS, PERFIS TIPO ASA DE AVIÃO, ETC. EVENTUAL AUMENTO DE CUSTO DO MATERIAL AUMENTO DE RIGIDEZ OU DA FREQ. INSERÇÃO DE PAREDES, CONTRAVENTAMENTOS, OUTRIGGERS, ETC. EQUIPAMENTO AUXILIAR DE AMORTECIMENTO E DISSIPAÇÃO PASSIVO INCLUSÃO DE EQUIPAMENTOS COM PROPRIEDADES DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA SD, SJD, LD, FD, VED, VD, OD INCLUSÃO DE MASSA ADICIONAL PARA AUMENTAR A DISSIPAÇÃO TMD, TLD ACTIVO GERAÇÃO DE CONTROLO DE FORÇA DE INERCIA PARA MINIMIZAR A RESPOSTA AMD, HMD, AGS GERAÇÃO DE FORÇA AERODINÂMICA PARA REDUZIR A RESPOSTA ROTOR, JET, APÊNDICES AERODINÂMICOS MODIFICAÇÃO DA RIGIDEZ PARA EVITAR A RESSONÂNCIA AVS SD AMORT. AÇO, SJD AMORT. JUNTA DE AÇO, LD AMORT. CHUMBO, FD AMORT. FRICÇÃO, VED AMORT. VISCO-ELAST., VD AMORT. VISC., OD AMORT. ÓLEO, TMD AMORT. DE MASSA SINTON., TLD AMORT. MASSA LÍQUID., AMD AMORT. ACTIVO DE MASSA SINT., HDM AMORT. HÍBRIDO DE MASSA SINT., AGS AMORT. ESTABILIZ. GIROSCÓPICA, AVS AMORT. VARIAÇÃO ACTIVA DE RIGIDEZ.

93 EXEMPLOS DE MODIFICAÇÃO DOS CANTOS DA PLANTA PARA MELHORAR O COMPORTAMENTO SOB A ACÇÃO DO VENTO

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