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Fala sobre a instabilidade global da edificação
Tipologia: Teses (TCC)
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Não perca as partes importantes!
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AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS DE INSTABILIDADE GLOBAL EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
MÔNICA MARIA EMERENCIANO BUENO
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Avaliação dos Parâmetros de Instabilidade Global em Estruturas de Concreto Armado [Distrito Federal] 2009. xvii, 88 p., 297 mm (ENC/FT/UnB, Mestre, Estruturas e Construção Civil, 2009). Dissertação de Mestrado – Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia - Departamento de Engenharia Civil e Ambiental.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
BUENO, M. M. E. (2009). Avaliação dos Parâmetros de Instabilidade Global em Estruturas de Concreto Armado. Dissertação de Mestrado em Estruturas e Construção Civil, Publicação E.DM-002A/09, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 88 p.
CESSÃO DE DIREITOS
AUTORA: Mônica Maria Emerenciano Bueno
TÍTULO: Avaliação dos Parâmetros de Instabilidade Global em Estruturas de Concreto armado
GRAU: Mestre ANO: 2009
É concedida à Universidade de Brasília permissão para reproduzir cópias desta dissertação de mestrado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte dessa dissertação de mestrado pode ser reproduzida sem autorização por escrito do autor.
Mônica Maria Emerenciano Bueno Rua RS, nº2, Conjunto Morada do Sol, Aleixo. CEP 69060- Manaus - AM – Brasil.
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Dedico este trabalho aos meus queridos pais Carlos e Norma Bueno e aos meus irmãos Carlinhos e Bruna, pelo amor e apoio incondicional.
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Autora: Mônica Maria Emerenciano Bueno Orientador: William Taylor Matias Silva Co-orientador: Guilherme Sales Soares de Azevedo Melo Programa de Pós-graduação em Estruturas e Construção Civil Brasília, fevereiro de 2009
Os projetos arquitetônicos atuais revelam uma tendência de estruturas cada vez mais altas, esbeltas e menos rígidas, gerando preocupações nas análises estruturais relacionadas à estabilidade. A introdução de um capítulo com orientações sobre instabilidade e efeitos de segunda ordem na NBR 6118/2003 fez com que muitos estudos fossem realizados com o intuito de aprofundar e disseminar o conhecimento nesse tema. Para avaliar a estabilidade global de edifícios de concreto armado de forma prática dois parâmetros são apresentados
estruturas em nós móveis ou fixos e dessa forma indicar se os efeitos de segunda ordem podem ou não ser desprezados.
Neste trabalho apresenta-se um estudo sobre os efeitos de segunda ordem, com a determinação dos dois parâmetros avaliadores da estabilidade global de edifícios em
características de cada estrutura afetam a validade dos resultados. Analisa-se também a
ordem, proporcionando uma solução aproximada para estruturas de nós móveis.
Através dos exemplos desenvolvidos neste trabalho avalia-se como as simplificações e considerações utilizadas nas formulações dos parâmetros para tornarem possíveis os cálculos podem ser inadequadas em alguns casos, pois muitas vezes as estruturas não são simétricas, possuem cargas excêntricas e vigas de transição, o que pode comprometer a
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Author: Mônica Maria Emerenciano Bueno Supervisor: William Taylor Matias Silva Co-orientador: Guilherme Sales Soares de Azevedo Melo Programa de Pós-graduação em Estruturas e Construção Civil Brasília, February, 2009
The current reinforced concrete new buildings have a tendency of higher, slender and less rigid structures, generating new concerns in structural analysis related with structural instability. The introduction of a chapter dealing with instability and second order effects in the Brazilian Code in 2003, promoted many studies in order to deepen and disseminate knowledge on this subject. To evaluate the global stability of reinforced concrete buildings
and thus indicates whether the second order effects can be despised. This work presents a study about the second order effects, determining the two parameters of the global
analyzing the characteristics of each structure that affect the trust on the results. It also
analysis, providing an approximate solution for unbraced structures. Through examples developed in this work are presented the simplifications and considerations used in the formulations of the parameters that make possible the calculations, but may be inappropriate in some cases because many structures are not symmetrical, have eccentric loads applied and transition beams, usual situations that may
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Tabela 3-1 – Resultado da análise do Edifício 01 para o caso de carregamento 01 direção Y ............................................................................................................................................. 53 Tabela 3-2 - Resultado da análise do Edifício 01 para o caso de carregamento 02 direção Y ............................................................................................................................................. 53 Tabela 3-3 - Resultado da análise do Edifício 01 para o caso de carregamento 03 direção Y ............................................................................................................................................. 54 Tabela 3-4 - Resultado da análise do Edifício 01 para o caso de carregamento 01 ............ 54 Tabela 3-5 - Resultado da análise do Edifício 01 com a rigidez modificada para o caso de carregamento 01 .................................................................................................................. 55 Tabela 3-6 – Resultado da análise do Edifício 02 para os casos simples de vento ............. 58 Tabela 3-7 - Resultado da análise do Edifício 02 para as combinações do ELU, vento +X Tabela 3-8 - Resultado da análise do Edifício 02 para as combinações do ELU, vento -X 62 Tabela 3-9 - Resultado da análise do Edifício 02 para as combinações do ELU, vento +Y Tabela 3-10 - Resultado da análise do Edifício 02 para as combinações do ELU, vento -Y ............................................................................................................................................. 62
Edifício 02 para as combinações do ELU ........................................................................... 64 Tabela 3-12 - Resultado da análise do Edifício 03 para os casos simples de vento............ 68 Tabela 3-13 - Resultado da análise do Edifício 03 para as combinações do ELU, vento +X ............................................................................................................................................. 69 Tabela 3-14 - Resultado da análise do Edifício 03 para as combinações do ELU, vento -X ............................................................................................................................................. 69 Tabela 3-15 - Resultado da análise do Edifício 03 para as combinações do ELU, vento +Y ............................................................................................................................................. 69 Tabela 3-16 - Resultado da análise do Edifício 03 para as combinações do ELU, vento -Y ............................................................................................................................................. 69
Edifício 03 para as combinações do ELU ........................................................................... 70 Tabela 3-18 – Resultado da análise do Edifício 04 para os casos simples de vento ........... 74 Tabela 3-19 - Resultado da análise do Edifício 04 para as combinações do ELU, vento +X ............................................................................................................................................. 75
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Tabela 3-20 - Resultado da análise do Edifício 04 para as combinações do ELU, vento -X ............................................................................................................................................. 76 Tabela 3-21 - Resultado da análise do Edifício 04 para as combinações do ELU, vento +Y ............................................................................................................................................. 76 Tabela 3-22 - Resultado da análise do Edifício 04 para as combinações do ELU, vento -Y ............................................................................................................................................. 76
Edifício 04 para as combinações do ELU ........................................................................... 77 Tabela 3-24 – Resultados da análise do Edifício 01 para os casos de carregamento 01 a 03 ............................................................................................................................................. 79 Tabela 3-25 – Resultados da análise do Edifício 01 para os casos com rigidez inicial e rigidez modificada ............................................................................................................... 80 Tabela 3-26 – Resultados da análise do Edifício 02............................................................ 81 Tabela 3-27 – Resultados da análise do Edifício 03............................................................ 81 Tabela 3-28 – Resultados da análise do Edifício 04............................................................ 82
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f e - Limite de proporcionalidade do material
1ª’ ordem para obtenção dos finais de 2ª’ordem
H - Altura total
i - Raio de giração
I (^) c - Momento de inércia da seção bruta
K - Constante
l - Comprimento de uma barra
l e - Comprimento de flambagem equivalente
M - Momento
M (^) 1 d - Momento de primeira ordem
M (^) 2 d - Momento de segunda ordem
P - Carga vertical
P cr - Carga crítica
P − Δ - Efeitos globais da NLG / Método para obter os momentos finais de segunda ordem
q - Carga distribuída
r - Razão
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1 r - Curvatura
R d - Esforços resistentes de cálculo
RM 2 M 1 - Razão entre o momento de segunda ordem final e o de primeira ordem da última iteração da análise P − Δ
S d - Esforços atuantes de cálculo
W - Módulo de resistência à flexão
y - Deflexão
neste caso: os parâmetros de instabilidade e os programas computacionais para análise estrutural.
Os chamados parâmetros de instabilidade são “avaliadores da sensibilidade” da estrutura e permitem ao projetista analisar a necessidade de considerar ou não os efeitos de segunda ordem ainda na fase inicial do projeto. Atualmente, a NBR 6118/2003 considera o
dispensa da consideração dos esforços globais de segunda ordem sem necessidade de cálculo rigoroso.
Quanto aos computadores, não se pode imaginar a engenharia de estruturas de hoje sem o uso de sistemas computacionais como ferramenta auxiliar que pode proporcionar grande produtividade com qualidade e segurança. Eles estão presentes em todas as etapas do projeto estrutural, mas são especialmente importantes quando se considera uma análise de segunda ordem por permitirem várias simulações de um mesmo modelo e assim encontrar soluções tecnicamente viáveis quanto à estabilidade. Muitos programas de cálculo estrutural incorporam os parâmetros de instabilidade considerados pela NBR 6118/2003 e são excelentes auxiliares para o engenheiro. Todavia, é preciso conhecer as formulações e simplificações adotadas pelos softwares para que o raciocínio seguido pelo profissional seja o mesmo que o computador irá processar, levando assim ao resultado esperado.
1.2 OBJETIVO DO TRABALHO
O objetivo deste trabalho foi estudar a estabilidade de estruturas e a aplicação dos
barra engastada e submetida a carregamentos, até edifícios altos com variadas geometrias e ações.
Para este trabalho foi escolhido dentre os programas de análise estrutural existentes no mercado o CAD/TQS versão 13, por ser bastante utilizado pelos engenheiros no país. Analisando três casos selecionados de edificações projetadas e construídas no Distrito Federal, aplicou-se o conhecimento da teoria de estabilidade estrutural estudada à praticidade fornecida por uma ferramenta computacional.
No capítulo 2 são apresentados os conceitos fundamentais relacionados à instabilidade de estruturas, partindo de problemas com barras esbeltas e generalizando posteriormente para edifícios altos, quando é inserido o conceito de efeitos de segunda ordem. São relacionadas as ações usualmente consideradas nesta análise e é feita uma abordagem sobre as não- linearidades, destacando a sua importância neste estudo. São apresentados também neste capítulo o critério de imobilidade e os parâmetros práticos para avaliação da instabilidade global encontrados na NBR 6118/2003, com algumas correlações entre eles. Foram analisados também os fatores que influenciam a estabilidade global e por fim os métodos utilizados para calcular os momentos de segunda ordem global.
No capítulo 3 são apresentadas algumas situações de projeto utilizando um exemplo já estudado em outro trabalho sobre o tema e edificações construídas no Distrito Federal, aplicando os conceitos revisados no capítulo anterior com uma breve análise dos resultados.
No capítulo 4 são feitas as conclusões do estudo e recomendações para trabalhos posteriores.
