Sistemas Estruturais

INSTITUTO UNIFICADO DE ENSINO SUPERIOR OBJETIVO

Sandryelle Rodrigues Fraga  

Estabilidade Global nas

 Estruturas de Concreto Armado

Goiânia/2016

INSTITUTO UNIFICADO DE ENSINO SUPERIOR OBJETIVO

Sandryelle Rodrigues Fraga  - 02290004298

Estabilidade Global nas

Estruturas de Concreto Armado

Trabalho de conclusão do sétimo período

 do curso de Engenharia Civil, da disciplina

 Sistemas Estruturais.

      Orientador: Profª Vanick Aguiar e Silva Filho

Goiânia/2016

SUMÁRIO

1 Introdução ...........................................................................................04

2 Elementos estruturais para resistir a ações laterais.......................04

3 Inércia equivalente de um pilar..........................................................07

4 Estabilidade estrutural.......................................................................08

5 Estabilidade global.............................................................................09

5.1 Parâmetro de instabilidade α.............................................................11

5.2 Análise de estruturas de nós fixos.....................................................12

5.3 Análises de estruturas de nós móveis...............................................12

5.4 Consideração aproximada da não-linearidade física.........................13

6 Bibliografia..........................................................................................16

1. Introdução

O crescente aumento da densidade populacional ligada a uma necessidade contínua de maior urbanização nas cidades e com melhor aproveitamento de espaços fez com que ocorresse um intenso processo de verticalização das edificações, construindo-se edifícios mais altos e mais esbeltos. Esta realidade também é resultado da evolução da tecnologia na área da engenharia que se teve nos últimos anos, tanto em materiais como em softwares de cálculo estrutural. Sabe-se que em estruturas dessa magnitude a ação do vento provoca grandes efeitos, produzindo esforços adicionais quando aplicados simultaneamente com as demais ações atuantes na estrutura. Sendo assim, a avaliação da estabilidade global é dos mais importantes fatores para a concepção estrutural de um edifício, pois ela visa garantir a segurança da estrutura mediante a perda de sua capacidade resistente causada pelo aumento das deformações em decorrência das ações. Dentro desse contexto é que se insere este artigo, que apresenta um estudo sobre os parâmetros para a análise da estabilidade global de projetos estruturais de concreto armado indicados pela norma NBR 6118 (ABNT, 2007). Uma estrutura que não está dimensionada corretamente em função da estabilidade global pode não ser segura, ocasionando deslocamentos horizontais excessivos e aumento considerável das solicitações em seus elementos, sendo fundamental a análise dos efeitos de segunda ordem com a consideração da não-linearidade geométrica. Cabe ao projetista à escolha do método que melhor represente o comportamento físico real da estrutura, dependendo de suas características e sensibilidade aos efeitos de segunda ordem, de forma a proporcionar maior economia e segurança, obtendo estruturas cada vez mais eficientes. A avaliação da estabilidade global e da consideração dos efeitos de segunda ordem em estruturas pode ser realizada mediante o cálculo dos parâmetros de estabilidade. Segundo o item 15.2 da NBR 6118 (ABNT, 2007), os efeitos de segunda ordem podem ser desprezados se “não representarem acréscimos superiores a 10% nas reações e nas solicitações relevantes da estrutura”. Dessa forma, o objetivo desse trabalho é apresentar um estudo de caso desenvolvido com o intuito de avaliar os critérios e procedimentos utilizados para a verificação da estabilidade global de um edifício de concreto armado considerando seus efeitos. Com a finalidade de promover alteração da rigidez do edifício quanto às ações horizontais, a estrutura de concreto armado é analisada com e sem núcleo rígido em sua região central.

1. Elementos estruturais para resistir a ações laterais 

Como as ações laterais são devidas principalmente ao vento, é dessas que se tomará como atuantes, mas não se tratará especificamente do cálculo das mesmas. Vento, de forma simplificada, é o deslocamento de massas de ar decorrentes das diferenças de temperatura e, principalmente, pressão na atmosfera. A massa de ar ao adquirir certa velocidade, quando encontra a superfície de uma estrutura inerte, produz nela uma pressão, resultando em forças horizontais que solicitam a estrutura. Normalmente as estruturas de concreto armado são formadas de elementos prismáticos, ou seja, elementos com uma dimensão bem maior que as outras duas, e seção transversal constante. Um arranjo interessante para absorver as ações de ventos são os pórticos (neste caso, planos) constituídos por pilares (elementos geralmente verticais) e vigas (em geral horizontais), como o mostrado na Figura 2, inclusive com a deformação por ele sofrida.

[pic 1]

Figura 2. Pórtico sob ações só verticais e verticais junto com horizontais de vento.

Uma estrutura de concreto armado, por exemplo a da planta de formas dada na Figura 2.

[pic 2]

Figura 3. Planta de uma estrutura compostas por pilares e vigas (cotas em cm).

Se essa estrutura fosse projetada sem vigas (lajes lisas), os esforços de vento seriam absorvidos exclusivamente pelos pilares, considerando-os então ligados apenas por tirantes (a função da laje) que são incapazes de transmitir momentos.

Segundo a NBR 6118:2003, na composição estrutural muitas vezes é interessante arranjar os elementos estruturais de modo a proporcionarem aumento de rigidez em direções críticas a estes conjuntos. A norma define, em seu item 15.4.3, contraventamento, com a seguinte redação: “Por conveniência de análise, é possível identificar, dentro da estrutura, subestruturas que, devido à sua grande rigidez a ações horizontais, resistem à maior parte dos esforços decorrentes dessas ações. Essas subestruturas são chamadas subestruturas de contraventamento”.

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