ECC 1008 ESTRUTURAS DE CONCRETO DESLOCAMENTOS HORIZONTAIS EM EDIFÍCIOS MODELOS ESTRUTURAIS PARA EDIFÍCIOS Prof. Gerson Moacyr Sisniegas Alva
LIMITAÇÃO DOS DESLOCAMENTOS HORIZONTAIS Aplicáveis às ações do vento Total no edifício h,tot h,tot H 1700 H hi+1 hi i i+1 h i Relativo entre 2 pavimentos consecutivos hi 1 hi h i 850
Porque os deslocamentos horizontais devem ser limitados nos edifícios?
Razão da Limitação Prevenção de patologias em paredes (distorção excessiva) fissura
Exemplo de ruína de alvenaria de blocos cerâmicos decorrente de deslocamentos horizontais excessivos (distorção) Fonte: Fissuras na interface estrutura-alvenaria em edifícios de multipavimentos SAHB & CARASEK (2006) VI Simpósio EPUSP de Estruturas de Concreto
Tabela 13.2 da NBR 6118 É uma verificação do ESTADO LIMITE DE SERVIÇO
F h,ser 1 F vento 0,3 1 Fator de combinação freqüente do ELS Observação: Verificação apenas para as ações do vento Não se consideram as ações verticais nesta verificação
No edifício modelo (em sala de aula) Vento à 0 Pavimento F h,ser (kn) hi (mm) hi+1 - hi (mm) cobertura 11,60 6,26 0,37 h,tot 6,26mm 5 pav. 11,18 5,89 0,68 4 pav. 10,70 5,21 1,00 3 pav. 10,10 4,21 1,28 H 1700 16800 1700 9,88mm 2 pav. 9,31 2,93 1,54 1 pav. 8,10 1,39 1,39 OK! Base 0-1,54 mm hi 1 hi máx h i 850 2800 850 3,29mm OK! Fazer o mesmo para vento à 90
E se os deslocamentos foram maiores que os limites da NBR 6118?
Medidas para a redução dos deslocamentos horizontais Enrijecimento da estrutura Aumentar dimensões de pilares e /ou vigas Alterar orientação dos pilares Aumentar fck do concreto (módulo de elasticidade) Sugestão: Realizar esta verificação logo após o pré-dimensionamento inicial da estrutura Ajuste do pré-dimensionamento Montagem do modelo estrutural
ANÁLISE ESTRUTURAL Objetivo principal: obter esforços e deslocamentos Estados Limites (Último e Serviço) Qual modelo estrutural utilizar? Vigas Contínuas Pórticos reduzidos Pórticos planos Pórticos planos associados Lajes isoladas Pórtico espacial Grelhas Pórticos espacial c/diafragmas rígidos Observação: Diferenciar de método de cálculo Método das forças e método dos deslocamentos (Cross, Análise Matricial)...
Edifícios de múltiplos andares Vigas Pilares Pórticos 2 ou mais direções Lajes (diafragmas) Estruturas de fundações Estrutura como um todo é tridimensional Ações horizontais podem atuar em diversas direções
Modelos estruturais para ações verticais e horizontais 1) Pórticos planos isolados (25x25) P1 (20x45) V1 (25x35) (25x35) (25x25) P2 P3 P4 PÓRTICO 1 h,port1 (25x40) (25x55) (25x55) (25x40) (20x45) V2 P5 P6 P7 P8 PÓRTICO 2 h,port2 P9 V4 P10 P11 P12 (25x25) (20x45) (25x35) (25x35) (25x25) PÓRTICO 3 h,port3 h,port1 h,port2 Rigidezes diferentes
P1 P2 h,port1 h,port2 distorção na laje (não ocorre na prática) menos realista P5 P6 P1 P2 mais realista sem distorção na laje (mais realista) Laje participa como elemento rígido P5 P6 Diferença entre esforços e deslocamentos pode ser relevante
Exemplo: FONTES E PINHEIRO (2005) Modelo de pórtico espacial sem a consideração das lajes no modelo com a consideração das lajes no modelo
Exemplo: FONTES E PINHEIRO (2005) Deslocamentos no pavimento sem a consideração das lajes Deslocamentos no pavimento com a consideração das lajes (rígidos)
2) Pórticos planos associados Considera as lajes (barras rígidas articuladas) Modelo bastante satisfatório em diversos casos barra rígida articulada (lajes) V1 V2 V4 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Exemplo: edifício modelo
Montagem do modelo de pórticos planos associados Identificar pórticos que participam na rigidez (direção vento) Associá-los em série (enfileirá-los) com barras rígidas (lajes) Propriedades mecânicas e geométricas das barras rígidas EA = suficientemente grande para caracterizá-la como rígida Coerência física: Largura da seção = dimensão da laje (direção analisada) Altura da seção = espessura da laje Módulo de elasticidade = vide concreto da laje
11,60kN 11,18kN 10,70kN 10,10kN Lançar a ação horizontal total na direção analisada 9,31kN V1 V2 V4 8,10kN P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 Edifício modelo ELS (deslocamentos horizontais) P12 Observações: (1) A ordem da sequencia dos pórticos não alteram os esforços de flexão nem os deslocamentos horizontais (2) A inclusão da viga VE1 da escada entre os pilares P2 e P3 favoreceria a obtenção de resultados mais realistas
Exercício Identificar os pórticos a serem associados (Vento à 0 e 90) Trabalho - 2semestre 2014
Cuidados na interpretação e na entrada de dados em aplicativos computacionais para não prejudicar toda a análise estrutural...
Qual é o momento de inércia do pilar P5? (vento à 0) VENTO (25x40) (25x55) (25x55) (25x40) P5 P6 P7 P8 Ou para o FTOOL, qual é o valor de b e d?
3) Pórticos espaciais com diafragmas rígidos (lajes) Ideal: representa com mais fidelidade a estrutura Mais indicado em estruturas assimétricas em planta Captura efeitos de torção no edifício Bastante utilizados atualmente em programas comerciais
Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto Procedimento. Rio de Janeiro, 2014. SAHB, C.A.S.; CARASEK, H. Fissuras na interface estrutura-alvenaria em edifícios multipavimentos. In: VI SIMPÓSIO EPUSP DE ESTRUTURAS DE CONCRETO, São Paulo, 2006, Anais... Escola Politécnica da USP, 2006. FONTES, F.F., PINHEIRO, L.M. Análise de um edifício por vários modelos estruturais. In: VI SIMPÓSIO EPUSP DE ESTRUTURAS DE CONCRETO, São Paulo, 2006, Anais... Escola Politécnica da USP, 2006.