DFA -Curso de Edifícios Altos. Sérgio Cruz / Paulo Silva Lobo

Transcrição

1 DFA -Curso de Edifícios Altos Sérgio Cruz / Paulo Silva Lobo JUNHO /2009

2 ELEMENTOS NÃO-ESTRUTURAIS O encurtamento diferencial dos elementos verticais afecta divisórias, acabamentos, tubagens, etc.. Uma vez que estes elementos não sofrem encurtamento e, pelo contrário, podem alongar devido à absorção de humidades no caso das divisórias e pelo contacto com líquidos a temperaturas elevadas, é necessário detalhar as ligações destes elementos para que os movimentos relativos da estrutura não provoquem danos.

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4 ELEMENTOS ESTRUTURAIS Como consequência dos encurtamentos diferenciais devidos à fluência e à retracção, desenvolvem-se esforços de corte e de flexão nos elementos horizontais. Os esforços gerados nos elementos horizontais induzem uma redistribuição das cargas aplicadas nos elementos verticais com transmissão de carga para o elemento que encurta menos. Esta redistribuição é pouco importante em estruturas com elementos horizontais flexíveis. Quanto mais alta é a estrutura, mais sensível se torna aos efeitos dos encurtamentos viscoelásticos.

5 SENSIBILIDADE AOS ENCURTAMENTOS DIFERENCIAIS Variáveis com influência no encurtamento total dos elementos verticais: - Características dos materiais(valores iniciais e a longo prazo e a sua evolução no tempo): 1- Módulo de elasticidade 2- Retracção 3- Fluência - Definições de projecto: 1- Área da secção transversal do pilar 2- Percentagem de armadura 3- Espessura equivalente(h0) - Características do processo de carregamento da estrutura: 1- Progresso da construção 2- Progresso de ocupação do edifício

6 A sensibilidade da estrutura aos efeitos dos encurtamentos diferenciais depende da solução estrutural.

7 A estimativa rigorosa da resposta da estrutura, impõe a execução de uma análise no tempo, calculando-se para cada fase da construção os esforços instalados na estrutura. Deve manter-se presente que: - a estimativa do comportamento viscoelástico do betão é acompanhada de erros consideráveis devidos à variabilidade das propriedades mecânicas betão. - se os elementos horizontais apresentarem ductilidade suficiente, os esforços devidos aos encurtamentos diferenciais podem ser redistribuídos. Assim, trata-se essencialmente, de garantir um comportamento adequado em serviço(limitação de deslocamentos controlo de fendilhação, etc.). À semelhança do dimensionamento dos elementos verticais, o dimensionamento dos elementos horizontais é, em geral, condicionado pelos Estados Limites de Serviço.

8 ENCURTAMENTO ELÁSTICO E POR FLUÊNCIA Pretende-se apresentar uma metodologia para o cálculo dos encurtamentos dos pilares, aplicando o método algébrico, baseado no coeficiente de fluência e de envelhecimento. A figura seguinte mostra a construção idealizada de um edifício, para o qual as lajes foram executadas até ao nível N. Os apoios da laje desde o nível 1 até ao nível N sofreram encurtamentos elásticos e de fluência anteriormente à execução do nível N. Estes movimentos não terão influência nos esforços dos elementos horizontais deste nível.

9 ENCURTAMENTO ELÁSTICO E POR FLUÊNCIA A laje do nível N será submetida a deslocamentos verticais diferenciais dos apoiosentreosníveis1endevidosa: - Fluência devida às cargas aplicadas antes da execução do nível N. - Encurtamento elástico e de fluência devido às cargas aplicadas após a execução do nível N. - Retracção. O encurtamento por fluência e por retracção ocorrerá ao longo do tempo após aexecuçãodalajedoníveln(i.e.,atét= ).

10 ENCURTAMENTO ELÁSTICO E POR FLUÊNCIA OencurtamentodotroçodepilardonívelianterioràexecuçãodonívelN,é dado pela seguinte equação: = h 1+ ; j fase εj -deformaçãodevidaàscargasaplicadasnafasej φ(tn;tj) coeficiente de fluência em t=tn para uma carga aplicada em t=tj O encurtamento total do elemento vertical que ocorre antes da execução do nívelné, = =1 Este deslocamento é o encurtamento que pode ser compensado parcial ou integralmente na fase construtiva.

11 ENCURTAMENTO ELÁSTICO E POR FLUÊNCIA ANÁLISE SIMPLIFICADA Admitindoqueascargasaaplicaremcadapisosãoidênticasequeo intervalo de tempo entre a aplicação de cargas de natureza semelhante é aproximadamente constante, pode adoptar-se a seguinte equação no cálculo do assentamento compensado: =h 1+ ε hn alturatotaldoelementoverticalatéaopison - coeficiente de fluência médio. Em geral, de acordo com as simplificações adoptadas,., ε -deformaçãomédiaentreosníveis1en.

12 ANÁLISE ESTRUTURAL SIMPLIFICADA Os encurtamentos diferenciais elásticos e por fluência dos apoios de uma laje num edifício de vários pisos, não ocorrem instantaneamente. O encurtamento elástico ocorre durante o período de construção do edifício acima da laje considerada. Oencurtamentoporfluênciaeporretracçãoocorreaolongodeanosauma taxa decrescente.

13 ANÁLISE ESTRUTURAL SIMPLIFICADA ESFORÇOS A LONGO PRAZO O cálculo dos esforços pode ser executado simplificadamente, tratando os encurtamentos como assentamentos de apoio.

14 ANÁLISE ESTRUTURAL SIMPLIFICADA Um elemento restringido de acordo com a figura anterior, sujeito a um assentamento diferencial de apoios,, vai desenvolver esforços de flexão +-M.Afluênciadobetãopermitiráarelaxaçãodosmomentosaolongo do tempo como exemplificado qualitativamente na curva A. Seomesmoassentamento,,foraplicadoaolongodointervalodetempo,T, os momentos gerados apresentarão uma variação como exemplificado na curva B

15 ANÁLISE ESTRUTURAL SIMPLIFICADA A relação entre a magnitude dos esforços internos causados por assentamentos de apoio foi alvo de estudos experimentais e analíticos por Ghali et al. O período no qual foi aplicado o assentamento de apoio,,variouatéummáximodecinco anos. O estudo mostra que para assentamentos aplicados durante um período superior a trinta dias, a diferença nos esforços máximos é reduzida.

16 EXEMPLOS EDIFÍCIO COM 70 PISOS EM BETÃO ARMADO COM SOLUÇÃO ESTRUTURAL MISTA PÓRTICO/PAREDE

17 EXEMPLOS EDIFÍCIO COM 70 PISOS EM BETÃO ARMADO COM SOLUÇÃO ESTRUTURAL MISTA PÓRTICO/PAREDE

18 EXEMPLOS EDIFÍCIO COM 70 PISOS EM BETÃO ARMADO COM SOLUÇÃO ESTRUTURAL MISTA PÓRTICO/PAREDE

19 EXEMPLOS BURJ DUBAI

20 EXEMPLOS BURJ DUBAI MODELOS DE CÁLCULO Os efeitos da fluência, retracção, variação da rigidez ao longo do tempo, sequência de carregamento e assentamento das fundações foram tidos em conta na análise de quinze modelos tridimensionais de elementos finitos. Cada modelo representa uma fase da construção. A resposta estrutural correspondente a cada fase foi guardada numa base de dados,deformaapermitirpreverarespostadaestruturaaolongodotempo.

21 EXEMPLOS BURJ DUBAI METODOLOGIA DE COMPENSAÇÃO DE ASSENTAMENTOS A torre foi construída de acordo com um programa de compensação horizontal evertical. Cada piso foi construído incorporando um incremento na altura entre pisos. A compensação horizontal foi definida através do recentramento do edifício. O método adoptado permitiu corrigir os deslocamentos laterais induzidos pela gravidade (elásticos, assentamentos diferenciais das fundações, fluência e retracção) ocorridos até à execução de cada piso.

22 EXEMPLOS BURJ DUBAI ENCURTAMENTO DOS PILARES