O COMPORTAMENTO DOS EDIFÍCIOS EM ALVENARIA ESTRUTURAL · NBR 16868-1/2020 “Alvenaria Estrutura” Parte 1: Projeto. PCC 3504 Tópicos Especiais AÇÕES HORIZONTAIS SOBRE O EDIFÍCIO

PCC 3504 Tópicos Especiais

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

Departamento de Engenharia de Construção Civil

PCC - 3504 –Tópicos Especiais de Tecnologia e

Gestão de Obras de Edifícios

2o Semestre de 2020

Profs. Luiz Sergio Franco e Mercia Maria B. Barros

O COMPORTAMENTO DOS EDIFÍCIOS

EM ALVENARIA ESTRUTURAL


PRINCÍPIOS BÁSICOS DO

PROJETO ESTRUTURAL

GARANTIR A ESTABILIDADE DO EDIFÍCIO E DE SEUS ELEMENTOS

ESFORÇOS LATERAIS

EFEITOS LOCALIZADOS

RESISTÊNCIA ADEQUADA

S<R

TENSÕES

SOLICITANTES

SOBRE AS

PAREDES

COMO GARANTIR A RESISTÊNCIA

DOS ELEMENTOS ?

A PARTIR DAS

AÇÕES SOBRE

OS EDIFÍCIOS?

ANÁLISE

ESTRUTURAL

MO

DE

LO

S


CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DAS PAREDES

SEÇÃO TRANSVERSAL

ESBELTEZ

EXCENTRICIDADES DOS CARREGAMENTOS

MATERIAIS ADEQUADOS

REFORÇOS

COMO GARANTIR A RESISTÊNCIA

DOS ELEMENTOS ?CONHECER A CAPACIDADE

RESISTENTE DOS ELEMENTOS


ETAPAS DO PROJETO

CONCEPÇÃO

• PAREDES ESTRUTURAIS

• PAREDES DE VEDAÇÃO

• MODULAÇÃO

ANÁLISE ESTRUTURAL

• ESFORÇOS VERTICAIS

• ESFORÇOS HORIZONTAIS

• ESTABILIDADE

DIMENSIONAMENTO

• SEÇÕES TRANSVERSAIS

• ESPECIFICAÇÕES: BLOCOS, GRAUTES, ARGAMASSAS

DETALHAMENTO:

PLANTAS, ELEVAÇÕES, DETALHES CONSTRUTIVOS


AÇÕES HORIZONTAIS SOBRE

O EDIFÍCIO

ESFORÇO DE VENTO

DESAPRUMO

EMPUXO DE TERRA OU ÁGUA

AÇÕES SÍSMICAS


TG13 - Alvenaria Estrutural

ESFORÇO

DE VENTO

CARGA

VERTICAL

TENSÃO

DEVIDA

AO VENTO

TENSÃO DEVIDA

A CARGA VERT.



ESFORÇO

DE VENTO

CARGA

VERTICAL

TENSÃO

DEVIDA

AO VENTO

TENSÃO DEVIDA

A CARGA VERT.



Alvenaria ARMADA x NÃO ARMADA

TENSÃO DEVIDA A

CARGA VERTICAL

TENSÃO DEVIDA

AO VENTO+

RESULTANTE (SÓ

COMPRESSÃ0)

=


Alvenaria ARMADA x NÃO ARMADA

TENSÃO DEVIDA A

CARGA VERTICAL

TENSÃO DEVIDA

AO VENTO+

RESULTANTE

(COMPRESSÃO E

TRAÇÃO

=

12 PCC 2515

Alvenaria Estrutural

ARMADURA EM EDIFÍCIOS BAIXOS

PROPORCIONAR RESISTÊNCIA AOS

SISMOS (origem norma americana)

PROVER RESISTÊNCIA À FLEXÃO (arrimos)

POSSIBILITAR A LIGAÇÃO DAS PAREDES

COM GRAMPOS

EMPREGAR PAREDES MAIS ESBELTAS

PREVENIR FISSURAS (???)

Pesquisas teórico-

experimentais,

desenvolvidas na

década de 60 e 70

B. P. SinhaA. W. HendryDezembro - 1970

AÇÕES HORIZONTAIS SOBRE O EDIFÍCIO

Análise de 5

modelos

diferentes para

carga horizontal

(Sinha):


Método dos “balanços

individuais”

Paredes são vigas

engastadas na base

Em todos os pavimentos a

deformação é igualada

através da laje (diafragma

rígido)


Método dos “balanços

individuais”

Paredes são vigas engastadas

na base

Em todos os pavimentos a

deformação é igualada através

da laje (diafragma rígido)

Simplicidade de utilização

Despreza toda a rigidez

proporcionada por lintéis e pela

rigidez das lajes

Pouca precisão para edifícios

muito altos (muito a favor da

segurança)


Deslocamentos (D)

iguais para todas

as paredes

Parcela de carga

horizontal de cada

parede

proporcional a sua

rigidez relativa (R)

D D D

RESULTA:

n

ii

I

Iff

.


Método dos “pórtico equivalente”

Paredes são barras verticais

posicionadas em seu centro

de rigidez

lintéis são barras horizontais

ligando as paredes

Possibilidade de uso de programas

desenvolvidos para estrutura

reticulada

Dificuldade de obtenção dos

parâmetros elásticos das paredes

Paredes devem estar alinhadas

Pode ser usado com programas de

elementos finitos com o recurso de

“nó mestre” simulando a laje

(Modelos Matriciais)


Método dos “pórtico equivalente”

Paredes são barras verticais

posicionadas em seu centro

de rigidez

lintéis são barras horizontais

ligando as paredes

Método do “meio contínuo”

Paredes são engastadas na

base

As paredes são ligadas entre

si através de um “material

hipotético” com características

elásticas que simulam a

rigidez de lintéis e lajes


Método do “meio contínuo”

Paredes são engastadas na

base

As paredes são ligadas entre

si através de um “material

hipotético” com características

elásticas que simulam a

rigidez de lintéis e lajes

Modelo teórico de fomulação

matemática complexa. Por

exemplo para as duas paredes

da figura temos:


2

2

2

.. xTdx

Td

2

..cosh.senh.

.cosh

..senh14.

.2 22 xxx

h

hhT

21

2

3

2

..

.

.12

AA

A

I

l

bh

I p

I

l

bh

Il

p.

..12....

21

3

hh

xhxhhh

h

hx

h

x

h

x

lE

hy

.cosh..

1cosh.senh.senh..

..2

1.

2

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12

1.

3

1

4

1

..

..

2

1

22

2

2

4

2

21

21 ..

1l

I

AA

AA

Modelo teórico de fomulação

matemática complexa. Por

exemplo para as duas paredes

da figura temos:

Difícil aplicação prática


Método dos Elementos Finitos

Paredes são discretizadas em

elementos planos (placa ou

casca) de pequenas

dimensões para as paredes e

elementos de barra para os

linteis

Modelos de grande precisão

Começam aparecer pacotes

específicos para a alvenaria

Necessidade de recursos

computacionais ainda grandes

Dificuldade na “Montagem dos

modelos” e interpretação dos

resultados

É O FUTURO



AÇÕES

HORIZONTAIS

SOBRE O EDIFÍCIO


AÇÕES HORIZONTAIS SOBRE O EDIFÍCIO - EXEMPLO







O EDIFÍCIO

ESFORÇOS DEVIDOS AO VENTO

NBR 6123 “Forças devidas ao vento em

Edificações”

ESFORÇOS DEVIDOS AO DESAPRUMO

NBR 16868-1/2020 “Alvenaria Estrutura”

Parte 1: Projeto



O EDIFÍCIO - VENTO



FATOR ESTATÍSTICO

FATOR DE RUGOSIDADE f(h)

FATOR TOPOGRÁFICO

PRESSÃO DE OBSTRUÇÃO




O EDIFÍCIO - DESAPRUMO





AÇÕES HORIZONTAIS - EXEMPLO


COMPRIMENTO EFETIVO DE FLANGES

bf = 6.t



Distribuição dos momentos entre

as paredes

PROJETO ESTRUTURAL

iTOTAL

j

iTOTALi RM

I

IMM ..



O EDIFÍCIO - EXEMPLO

0000,10073,00312,0.44389,0.2

0073,0306,0298,1.4044,18.2

31,0

0312,0306,0298,1.4044,18.2

298,1

4389,0306,0298,1.4044,18.2

044,18

5

4/3

3/2/1

iR

R

R

R

PAV altura q DIRECAO Y

(m) (N/m2) A (m2) Ca Fix (kN) sum

(Fix)

Mix

(kN.m) A (m2) Ca Fiy (kN)

sum

(Fiy)

Miy

(kN.m)

7 21,60 706 42,09 1,02 30,3 30,3 40,9 27,38 0,88 17,0 17,0 23,0

6 18,90 683 42,09 1,02 37,8 68,1 173,8 27,38 0,88 25,0 42,0 102,6

5 16,20 657 42,09 1,02 36,7 104,9 407,4 27,38 0,88 24,3 66,3 248,8

4 13,50 628 42,09 1,02 35,5 140,3 738,3 27,38 0,88 23,6 89,9 459,7

3 10,80 594 42,09 1,02 34,0 174,3 1163,1 27,38 0,88 22,8 112,8 733,3

2 8,10 552 42,09 1,02 32,2 206,5 1677,2 27,38 0,88 21,8 134,6 1067,2

1 5,40 499 42,09 1,02 29,9 236,5 2275,3 27,38 0,88 20,5 155,1 1458,3

ter 2,70 420 42,09 1,02 26,5 263,0 2949,7 27,38 0,88 18,6 173,7 1902,3

TOTAL 263,0 TOTAL 173,7

DIRECAO X

VE

NT

O (

AB

NT

NB

R 6

123)

+ D

ES

AP

RU

MO

(N

BR

159

61)

For

ças

devi

das

ao v

ento

em

edi

ficaç

ões

PAV altura q DIRECAO Y

(m) (N/m2) A (m2) Ca Fix (kN) sum

(Fix)

Mix

(kN.m) A (m2) Ca Fiy (kN)

sum

(Fiy)

Miy

(kN.m)

7 21,60 706 42,09 1,02 30,3 30,3 40,9 27,38 0,88 17,0 17,0 23,0

6 18,90 683 42,09 1,02 37,8 68,1 173,8 27,38 0,88 25,0 42,0 102,6

5 16,20 657 42,09 1,02 36,7 104,9 407,4 27,38 0,88 24,3 66,3 248,8

4 13,50 628 42,09 1,02 35,5 140,3 738,3 27,38 0,88 23,6 89,9 459,7

3 10,80 594 42,09 1,02 34,0 174,3 1163,1 27,38 0,88 22,8 112,8 733,3

2 8,10 552 42,09 1,02 32,2 206,5 1677,2 27,38 0,88 21,8 134,6 1067,2

1 5,40 499 42,09 1,02 29,9 236,5 2275,3 27,38 0,88 20,5 155,1 1458,3

ter 2,70 420 42,09 1,02 26,5 263,0 2949,7 27,38 0,88 18,6 173,7 1902,3

TOTAL 263,0 TOTAL 173,7

DIRECAO X


Distribuição dos momentos entre

as paredes

Tensões normais na parede

iTOTAL

j

iTOTALi RM

I

IMM ..

i

ii

i

ii

w

My

I

M .

'

'' .i

ii

i

ii

w

My

I

M



PAVI- MOMENTO R I y y' TENSÃO TENSÃO

MENTO (kN.m) COEF. DIST wk w’kMOMENTO (m4) (m) (m) (kN/m2) (kN/m2)

PAREDE 1/2/3

7 40,9 0,4389 18,044 5,07 5,07 5 5

6 173,8 0,4389 18,044 5,07 5,07 21 21

5 407,4 0,4389 18,044 5,07 5,07 50 50

4 738,3 0,4389 18,044 5,07 5,07 91 91

3 1163,1 0,4389 18,044 5,07 5,07 143 143

2 1677,2 0,4389 18,044 5,07 5,07 207 207

1 2275,3 0,4389 18,044 5,07 5,07 281 281

TÉRREO 2949,7 0,4389 18,044 5,07 5,07 364 364

PAREDE 3/4

7 40,9 0,0312 1,298 2,54 1,55 2 2

6 173,8 0,0312 1,298 2,54 1,55 11 6

5 407,4 0,0312 1,298 2,54 1,55 25 15

4 738,3 0,0312 1,298 2,54 1,55 45 28

3 1163,1 0,0312 1,298 2,54 1,55 71 43

2 1677,2 0,0312 1,298 2,54 1,55 102 62

1 2275,3 0,0312 1,298 2,54 1,55 139 85

TÉRREO 2949,7 0,0312 1,298 2,54 1,55 180 110

PAREDE 5

7 40,9 0,0073 0,308 1,00 1,00 1 1

6 173,8 0,0073 0,308 1,00 1,00 4 4

5 407,4 0,0073 0,308 1,00 1,00 10 10

4 738,3 0,0073 0,308 1,00 1,00 17 17

3 1163,1 0,0073 0,308 1,00 1,00 27 27

2 1677,2 0,0073 0,308 1,00 1,00 40 40

1 2275,3 0,0073 0,308 1,00 1,00 54 54

TÉRREO 2949,7 0,0073 0,308 1,00 1,00 70 70

18,044

5,07 x 0,4389 x 2949,7

TENSÕES DEVIDAS AO VENTO


EXERCÍCIO EM GRUPO

Considere a planta de arquitetura escolhida por seu grupo

para o desenvolvimento do projeto. Considere que o edifício

possua pelo menos 8 pavimentos de altura e pé direito de

2,80 m por pavimento. Pede-se que:

1. Identifique os grupos de paredes estruturais e selecione as mais significativas, que devem ser as mesmas da aula passada (um para cada elemento do grupo);

2. Considere que os esforços de vento e desaprumo correspondem a uma pressão uniformemente distribuída sobre a fachada de 0,7 kN/m2

3. Calcule as cargas horizontais atuantes em cada uma das paredes em todos os pavimentos, considerando-se pelo menos uma das direções principais do edifício.

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O COMPORTAMENTO DOS EDIFÍCIOS EM ALVENARIA ESTRUTURAL · NBR 16868-1/2020 “Alvenaria Estrutura” Parte 1: Projeto. PCC 3504 Tópicos Especiais AÇÕES HORIZONTAIS SOBRE O EDIFÍCIO