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DFA - Curso de Edifícios Altos
Sérgio Cruz / Paulo Silva Lobo
JUNHO /2009JUNHO /2009
INFLUÊNCIA DO PROCESSO CONSTRUTIVO NO DIMENSIONAMENTO DE
EDIFÍCIOS ALTOS
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 epelo contacto com líquidos a temperaturas elevadas, é necessário detalharpelo contacto com líquidos a temperaturas elevadas, é necessário detalharas ligações destes elementos para que os movimentos relativos daestrutura não provoquem danos.
INFLUÊNCIA DO PROCESSO CONSTRUTIVO NO DIMENSIONAMENTO DE
EDIFÍCIOS ALTOS
INFLUÊNCIA DO PROCESSO CONSTRUTIVO NO DIMENSIONAMENTO DE
EDIFÍCIOS ALTOS
ELEMENTOS ESTRUTURAIS
Como consequência dos encurtamentos diferenciais devidos à fluência e àretracção, desenvolvem-se esforços de corte e de flexão nos elementoshorizontais.
Os esforços gerados nos elementos horizontais induzem uma redistribuiçãodas cargas aplicadas nos elementos verticais com transmissão de carga para odas cargas aplicadas nos elementos verticais com transmissão de carga para oelemento que encurta menos. Esta redistribuição é pouco importante emestruturas com elementos horizontais flexíveis.
Quanto mais alta é a estrutura, mais sensível se torna aos efeitos dosencurtamentos viscoelásticos.
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SENSIBILIDADE AOS ENCURTAMENTOS DIFERENCIAIS
Variáveis com influência no encurtamento total dos elementos verticais:
- Características dos materiais (valores iniciais e a longo prazo e asua evolução no tempo):
1- Módulo de elasticidade2- Retracção2- Retracção3- Fluência
- Definições de projecto:1- Área da secção transversal do pilar2- Percentagem de armadura3- Espessura equivalente (h0)
- Características do processo de carregamento da estrutura:1- Progresso da construção2- Progresso de ocupação do edifício
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EDIFÍCIOS ALTOS
A sensibilidade da estrutura aos efeitos dos encurtamentosdiferenciais depende da solução estrutural.
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EDIFÍCIOS ALTOS
A estimativa “rigorosa” da resposta da estrutura, impõe a execução de umaanálise no tempo, calculando-se para cada fase da construção os esforçosinstalados na estrutura.
Deve manter-se presente que:
- a estimativa do comportamento viscoelástico do betão éacompanhada de erros consideráveis devidos à variabilidade daspropriedades mecânicas betão.propriedades mecânicas betão.
- se os elementos horizontais apresentarem ductilidade suficiente,os esforços devidos aos encurtamentos diferenciais podem serredistribuídos. Assim, trata-se essencialmente, de garantir umcomportamento adequado em serviço (limitação de deslocamentoscontrolo de fendilhação, etc.). À semelhança do dimensionamentodos elementos verticais, o dimensionamento dos elementoshorizontais é, em geral, condicionado pelos Estados Limites deServiço.
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EDIFÍCIOS ALTOS
ENCURTAMENTO ELÁSTICO E POR FLUÊNCIA
Pretende-se apresentar uma metodologia para o cálculo dos encurtamentosdos pilares, aplicando o método algébrico, baseado no coeficiente de fluênciae de envelhecimento.
A figura seguinte mostra a construção idealizada de um edifício, para o qual aslajes foram executadas até ao nível N.
Os apoios da laje desde o nível 1 até ao nível N sofreram encurtamentoselásticos e de fluência anteriormente à execução do nível N. Estes movimentosnão terão influência nos esforços dos elementos horizontais deste nível.
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ENCURTAMENTO ELÁSTICO E POR FLUÊNCIA
A laje do nível N será submetida a deslocamentos verticais diferenciais dosapoios entre os níveis 1 e N devidos a:
- Fluência devida às cargas aplicadas antes da execução do nível N.
- Encurtamento elástico e de fluência devido às cargas aplicadas após aexecução do nível N.execução do nível N.
- Retracção.
O encurtamento por fluência e por retracção ocorrerá ao longo do tempo apósa execução da laje do nível N (i.e., até t =∞).
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ENCURTAMENTO ELÁSTICO E POR FLUÊNCIA
O encurtamento do troço de pilar do nível i anterior à execução do nível N, édado pela seguinte equação:
j – fase
��� = � ℎ��
× 1 + � �� ; �� �� × ��
j – faseεj - deformação devida às cargas aplicadas na fase jφ(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 donível N é,
Este deslocamento é o encurtamento que pode ser compensado parcial ouintegralmente na fase construtiva.
�� = � ����
�=1
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ENCURTAMENTO ELÁSTICO E POR FLUÊNCIA ANÁLISE SIMPLIFICADA
Admitindo que as cargas a aplicar em cada piso são idênticas e que ointervalo de tempo entre a aplicação de cargas de natureza semelhante éaproximadamente constante, pode adoptar-se a seguinte equação nocálculo do assentamento compensado:cálculo do assentamento compensado:
hN – altura total do elemento vertical até ao piso N
- coeficiente de fluência médio. Em geral, de acordo com as simplificaçõesadoptadas, .
- deformação média entre os níveis 1 e N.
�� = ℎ� × �1 + ��� × ε�
��
ε�
�� ≈ �′ ��� , �� + �03 �
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ANÁLISE ESTRUTURAL SIMPLIFICADA
Os encurtamentos diferenciais elásticos e por fluência dos apoios de uma lajenum edifício de vários pisos, não ocorrem instantaneamente.
O encurtamento elástico ocorre durante o período de construção do edifícioacima da laje considerada.
O encurtamento por fluência e por retracção ocorre ao longo de anos a umaO encurtamento por fluência e por retracção ocorre ao longo de anos a umataxa decrescente.
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ANÁLISE ESTRUTURAL SIMPLIFICADA ESFORÇOS A LONGO PRAZO
O cálculo dos esforços pode ser executado simplificadamente, tratando osencurtamentos como assentamentos de apoio.encurtamentos como assentamentos de apoio.
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ANÁLISE ESTRUTURAL SIMPLIFICADA
Um elemento restringido de acordo com a figura anterior, sujeito a umassentamento diferencial de apoios, ∆, vai desenvolver esforços de flexão+- M. A fluência do betão permitirá a relaxação dos momentos ao longodo tempo como exemplificado qualitativamente na curva A.
Se o mesmo assentamento, ∆, for aplicado ao longo do intervalo de tempo, T,os momentos gerados apresentarão uma variação como exemplificado nacurva B
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ANÁLISE ESTRUTURAL SIMPLIFICADA
A relação entre a magnitude dos esforçosinternos causados por assentamentos deapoio foi alvo de estudos experimentais eanalíticos por Ghali et al. O período noqual foi aplicado o assentamento dequal foi aplicado o assentamento deapoio, ∆, variou até um máximo de cincoanos.
O estudo mostra que para assentamentosaplicados durante um período superior atrinta dias, a diferença nos esforçosmáximos é reduzida.
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EXEMPLOS – EDIFÍCIO COM 70 PISOS EM BETÃO ARMADO COM SOLUÇÃO ESTRUTURAL MISTA – PÓRTICO/PAREDE
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EXEMPLOS – EDIFÍCIO COM 70 PISOS EM BETÃO ARMADO COM SOLUÇÃO ESTRUTURAL MISTA – PÓRTICO/PAREDE
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EXEMPLOS – EDIFÍCIO COM 70 PISOS EM BETÃO ARMADO COM SOLUÇÃO ESTRUTURAL MISTA – PÓRTICO/PAREDE
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EXEMPLOS – BURJ DUBAI
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EXEMPLOS – BURJ DUBAIMODELOS DE CÁLCULO
Os efeitos da fluência, retracção, variação da rigidez ao longo do tempo,sequência de carregamento e assentamento das fundações foram tidos emconta 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 dedados, de forma a permitir prever a resposta da estrutura ao longo do tempo.
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EXEMPLOS – BURJ DUBAIMETODOLOGIA DE COMPENSAÇÃO DE ASSENTAMENTOS
A torre foi construída de acordo com um programa de compensação horizontale vertical.
Cada piso foi construído incorporando um incremento na altura entre pisos.
A compensação horizontal foi definida através do recentramento do edifício. OA compensação horizontal foi definida através do recentramento do edifício. Ométodo adoptado permitiu corrigir os deslocamentos laterais induzidos pelagravidade (elásticos, assentamentos diferenciais das fundações, fluência eretracção) ocorridos até à execução de cada piso.
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EXEMPLOS – BURJ DUBAIENCURTAMENTO DOS PILARES
