ESCOLA POLITÉCNICA GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL BEN.pdfABSTRACT The objective of this work was...

FACULDADE IMED

ESCOLA POLITÉCNICA

GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

AUGUSTO BEN

ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA

MÚLTIPLOS ANDARES EM AÇO

PASSO FUNDO-RS

2018

AUGUSTO BEN

ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA MÚLTIPLOS ANDARES EM

AÇO

Projeto apresentado como requisito para aprovação na disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, no curso de Engenharia Civil, Escola Politécnica, da IMED.

Orientador(a): Prof. (ª) Me. Diego J. Boeira

PASSO FUNDO-RS

2018

RESUMO

O objetivo proposto para este trabalho foi o dimensionamento de uma

edificação residencial múltiplos andares em estrutura metálica de grande porte com

o auxílio do software SAP 2000 versão 20, através da avaliação das ações que a

estrutura está sujeita durante sua vida útil, seleção dos elementos estruturais e a

validação dos perfis selecionados, assim, tornando a estrutura capaz de atingir o

desempenho necessário para conseguir se inserir no mercado atual frente à outros

técnicas construtivas.

Através da análise e dimensionamento da estrutura obteve-se a concepção

ideal para atingir os objetivos do trabalho, sendo coletados os resultados dos

deslocamentos globais e locais para duas soluções estruturais propostas no estudo,

uso de pórticos rígidos associados aos contraventamentos da estrutura em X e V

invertido. Conforme a Norma NBR 8800 (ABNT,2008) os deslocamentos previstos

para essa edificação atenderam às premissas validando a pesquisa e satisfazendo

os objetivos iniciais.

Palavras-chave: Estrutura metálica. Múltiplos andares. Dimensionamento.

Análise estrutural. SAP 2000.

ABSTRACT

The objective of this work was the design of a residential building multiple

floors in steel structure of large with the support of software SAP 2000 version 20,

through the evaluation of the actions that the structure is subjected during its useful

life, selection of structural elements and the validation of the selected profiles, thus,

making the structure capable of achieving the performance required to be able to

enter the current market compared to other construction techniques.

Through the analysis and dimensioning of the structure, the ideal design was

obtained to reach the objectives of the work, being collected the results of the global

and local displacements for two structural solutions proposed in the study, use of

rigid frames associated to the structures of the X and V frames inverted. According to

the NBR 8800 (ABNT, 2008), the planned displacements for this building met the

premises validating the research and satisfying the initial objectives.

Keywords: Steel structure. Multiple floors. Design. Structural Analysis. SAP

2000.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Subsistema estrutural aporticado. ............................................................... 9

Figura 2 - Subsistema estrutural treliçado. ................................................................ 10

Figura 3 - Subsistema estrutural com núcleo rígido. ................................................. 11

Figura 4 – Sistema de laje maciça. ........................................................................... 12

Figura 5 – Viga mista em steel deck. ........................................................................ 13

Figura 6 – Interação completa viga mista. ................................................................. 13

Figura 7 – Ilustração de montagem de laje seca. ...................................................... 14

Figura 8 – Principais produtos laminados: (a) barras com diversas seções

transversais; (b) chapas; (c) perfis estruturais laminados; (d) trilhos; (e) tubo

quadrado; (f) tubo redondo; ....................................................................................... 15

Figura 9 – Perfis compostos de chapas ou laminados: (a) perfis compostos de três

chapas; (b, c, d) perfis compostos formados pela associação de perfis laminados

simples; ..................................................................................................................... 16

Figura 10 – Velocidade básica do vento por região. ................................................. 20

Figura 11 – Fatores de rugosidade conforme categorias e classes. ......................... 21

Figura 12– Fatores mínimos estatísticos. .................................................................. 22

Figura 13 – Coeficiente de arrasto para ventos de baixa turbulência. ....................... 23

Figura 14 – Estrutura indeformada (a) e deformada(b) sob efeitos de 1ª e 2ª ordem.

.................................................................................................................................. 26

Figura 15 – Diagrama tensão-deformação elástico linear. ........................................ 26

Figura 16 – Diagrama tensão-deformação comportamento não-linear. .................... 27

Figura 17 – Efeitos locais e globais. .......................................................................... 28

Figura 18 – Deslocamentos máximos. ...................................................................... 30

Figura 19 - Modelo SAP2000. ................................................................................... 33

Figura 20 – Planta baixa pavimento garagem. .......................................................... 34

Figura 21 – Planta baixa pavimento tipo. .................................................................. 34

Figura 22 – Planta baixa locação pórticos pavimento tipo. ....................................... 35

Figura 23 – Vento aplicado em V+X. ......................................................................... 38

Figura 24 - Vento aplicado em V+Y........................................................................... 38

Figura 25 – Fluxograma do trabalho. ........................................................................ 41

Figura 26 - Disposição dos contraventos em V invertido. ......................................... 42

Figura 27 - Disposição dos contraventos em X. ........................................................ 43

Figura 28 - Relação de perfis W pav. tipo. ................................................................ 49

Figura 29 - Relação de perfis W pav. subsolo. .......................................................... 49

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Chapas finas e grossas. .......................................................................... 15

Tabela 2 – Valores dos coeficientes de ponderação das ações. ............................... 24

Tabela 3 – Valores dos fatores de redução das ações. ............................................ 25

Tabela 4 - Valores das áreas. ................................................................................... 35

Tabela 5 - Cargas do vento. ...................................................................................... 37

Tabela 6 - Forças nocionais. ..................................................................................... 39

Tabela 7 - Combinações da estrutura. ...................................................................... 40

Tabela 8 - Valores deslocamentos contravento em V invertido. ................................ 43

Tabela 9 - Valores deslocamentos contravento em X. .............................................. 44

Tabela 10 - Valores deslocamentos globais. ............................................................. 45

Tabela 11 - Deslocamentos força nocional em x (Contravento V invertido). ............. 45

Tabela 12 - Deslocamentos força nocional em y (Contravento V invertido). ............. 46

Tabela 13 - Deslocamentos força nocional em x (Contravento X). ........................... 47

Tabela 14 - Deslocamentos força nocional em y (Contravento X). ........................... 48

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1 – Velocidade característica do vento. ...................................................... 19

Equação 2 – Combinações últimas normais. ............................................................ 24

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................... 5

PROBLEMA DE PESQUISA ...................................................................................... 5

HIPÓTESE .................................................................................................................. 5

JUSTIFICATIVA .......................................................................................................... 5

1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 6

1.1 OBJETIVOS .......................................................................................................... 7

1.1.1 Objetivo geral ................................................................................................... 7

1.1.2 Objetivos específicos ....................................................................................... 7

2 REFERENCIAL TEÓRICO ....................................................................................... 8

2.1 SISTEMA ESTRUTURAL ...................................................................................... 8

2.1.1 Subsistemas verticais ...................................................................................... 8

2.1.1.1 Subsistema aporticado .................................................................................... 8

2.1.1.2 Subsistema treliçado ....................................................................................... 9

2.1.1.3 Subsistema com núcleo rígido ...................................................................... 10

2.1.2 Subsistemas horizontais ............................................................................... 11

2.1.2.1 Laje maciça ................................................................................................... 11

2.1.2.2 Laje mista ...................................................................................................... 12

2.1.2.3 Painel laje ...................................................................................................... 13

2.2 MATERIAIS E FABRICAÇÃO ............................................................................. 14

2.2.1 Produtos de aço estrutural ............................................................................ 14

2.2.2 Processo de fabricação ................................................................................. 16

2.3 ESTADOS LIMITES ............................................................................................ 16

2.4 AÇÕES ................................................................................................................ 17

2.4.1 Ações permanentes ....................................................................................... 18

2.4.2 Ações variáveis .............................................................................................. 18

2.4.2.1 Ações do vento em edificações ..................................................................... 18

2.4.3 Ações excepcionais ....................................................................................... 23

2.5 COMBINAÇÕES DAS AÇÕES ............................................................................ 24

2.6 ANÁLISE ESTRUTURAL .................................................................................... 25

2.6.1 Análise elástica e inelástica .......................................................................... 26

2.6.2 Análise de primeira e segunda ordem .......................................................... 27

2.6.3 Forças nocionais ............................................................................................ 28

2.6.4 Deslocamentos máximos .............................................................................. 29

2.7 COMPATIBILIZAÇÃO DE PROJETOS ............................................................... 30

3 MÉTODO DE PESQUISA ...................................................................................... 31

3.1 CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA ...................................................................... 31

3.2 MATERIAIS UTILIZADOS ................................................................................... 32

3.3 MODELO ANALISADO ....................................................................................... 32

3.4 ARQUITETURA ................................................................................................... 33

3.4.1 Locação dos pórticos .................................................................................... 35

3.4.2 Área da edificação .......................................................................................... 35

3.4 MÉTODOS DE ANÁLISE E AÇÕES ................................................................... 36

3.5 AÇÕES E CARGAS ............................................................................................ 36

3.5.1 Ações permanentes e variáveis .................................................................... 37

3.5.2 Carregamentos devido ao vento ................................................................... 37

3.5.3 Carregamentos forças nocionais .................................................................. 39

3.5.4 Combinações .................................................................................................. 39

3.6 DELINEAMENTO DA PESQUISA ....................................................................... 40

4 RESULTADOS ....................................................................................................... 42

4.1 SOLUÇÕES ESTRUTURAIS .............................................................................. 42

4.1.1 Edificação com contravento em V invertido ................................................ 42

4.1.2 Edificação com contravento em X ................................................................ 43

4.2 RESULTADOS DESLOCABILIDADE LOCAL ..................................................... 43

4.2 RESULTADOS DESLOCABILIDADE GLOBAL .................................................. 45

4.3 RESULTADOS ANÁLISE PRIMEIRA E SEGUNDA ORDEM ............................. 45

4.4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA ............................................................ 48

5 CONCLUSÕES ...................................................................................................... 50

5

PROBLEMA DE PESQUISA

Que padrões podem ser utilizados no dimensionamento de uma edificação

em aço de múltiplos andares para alcançar competividade no mercado?

HIPÓTESE

Devido às ferramentas computacionais avançadas, racionalização dos

processos e maior precisão na execução, o uso do aço como elemento estrutural

tende a se tornar mais eficaz que a construção por métodos convencionais.

JUSTIFICATIVA

A publicação no site CENTRO BRASILEIRO DA CONSTRUÇÃO EM AÇO

(CBCA, 2015), destaca à utilização do aço:

“A construção em aço representa atualmente cerca de 15% do universo do setor de edificações no Brasil” diz Carolina Fonseca, gerente executiva do CBCA. [...] Nos Estados Unidos, 50% das construções multi andares comerciais são em aço; na Inglaterra, chegam a 70%. A executiva observa que “hoje, produtividade e sustentabilidade são palavras chave na área de construção” e que o aço atende essa expectativa. “Esperamos atingir 20% das construções em aço nos próximos cinco anos.” (Estrutura metálica é aposta na construção, 14/07/2015).

O constante crescimento da utilização das estrutura em aço, desafia os

engenheiros a buscarem soluções eficientes e de qualidade aliadas à conceitos

inovadores e sofisticados, para obtenção de estruturas mais leves e esbeltas, ou

seja, cada vez mais funcionais.

Segundo Bellei; Pinho, F.; e Pinho, M. (2008, p. 23), são as principais

vantagens das estruturas de aço:

Alta resistência do aço em comparação com outros materiais.

Os elementos das estruturas metálicas podem ser desmontados e

substituídos com facilidade e permitem também reforço quando necessário.

A possibilidade de reaproveitamento do material que não seja mais

necessário à construção.

Menor prazo de execução se comparado com outros materiais.

6

Este trabalho então, contribui com informações referentes às ações

solicitantes sobre a estrutura e seu comportamento, com a intenção de dimensionar

o mais próximo das situações reais, oportunizando meios para pesquisas que

permitem as devidas análises de viabilidade técnica e econômica desse processo

construtivo e estrutural.

Além disso, é importante a compreensão e visualização do projeto por parte

do profissional, a fim de desenvolver a capacidade de verificar o comportamento da

estrutura e os conflitos entre os diferentes projetos, seja ele arquitetônico, hidráulico,

etc. Assim ao aprimorar o desenvolvimento de sua capacidade de percepção,

consequentemente estará apto para projetar a estrutura.

1 INTRODUÇÃO

A utilização do ferro na indústria começou em meados do século XIX, através

de experiências realizadas por países mais desenvolvidos que o Brasil. Assim, os

primeiros edifícios de múltiplos andares em aço começaram a aparecer devido aos

progressos obtidos na fabricação desse metal (BELLEI; PINHO, F.; PINHO, M.,

2008).

Conforme Pfeil, W. e Pfeil, M. (2009) a partir de 1945 a produção de aço

começou de fato a ser desenvolvida no Brasil, com a fundação da Usina Presidente

Vargas através da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) e anos após a Fábrica de

Estruturas Metálicas (FEM), especializada em mão-de-obra e fabricação de

estruturas, sendo as precursoras para a disseminação do aço no país.

Com a crescente demanda por prazos mais enxutos, maior qualidade e

produtividade, viu-se nas estruturas metálicas a possibilidade de otimização das

construções frente aos métodos tradicionais, devido a facilidade na sua

compatibilização com outros materiais (gesso, tijolos e etc.), vencer grandes vãos e

construções modernas e arrojadas. (BELLEI; PINHO, F.; PINHO, M., 2008).

A estrutura apresentada consiste de vigas e pilares em aço distribuídos ao

longo dos pavimentos sob a melhor concepção para a funcionalidade da obra, a fim

de ter capacidade para resistir às solicitações e garantir a estabilidade durante sua

vida útil. As propriedades do aço, influência das ações e a tipologia construtiva para

edificações verticais, são fatores essenciais para a escolha correta dos elementos

7

que compõem a estrutura, desse modo serão abordadas com ênfase nos próximos

capítulos.

Os dimensionamentos e verificações da edificação foram desenvolvidos no

programa de análise estrutural, com base na Norma NBR 8800 (ABNT, 2008) e

AISC 360-10, a partir disso através dos resultados obtidos apresentadas propostas

para ganho de competitividade no mercado.

O trabalho buscou dar uma contribuição aos engenheiros, mostrando o aço

como principal elemento estrutural de uma edificação múltiplos andares, com foco na

análise e identificação de soluções que visem o melhor desempenho e o

desenvolvimento da sua capacidade perceptível frente às situações do dia a dia.

1.1 OBJETIVOS

Os objetivos deste trabalho são divididos em geral e específico.

1.1.1 Objetivo geral

O objetivo desse trabalho foi analisar e dimensionar uma edificação múltiplos

andares em aço e com o auxílio do software atingir o desempenho desejado perante

as normas vigentes, propondo soluções para sua competitividade frente às

exigências do mercado.

A seguir, serão discriminados os objetivos específicos do trabalho.

1.1.2 Objetivos específicos

Analisar a tipologia construtiva de edifícios verticais usualmente utilizadas.

Determinar e verificar a influência das ações do vento na edificação.

Verificar os deslocamentos da estrutura com análise de primeira e segunda

ordem, ponderando sua influência.

Verificar interferências de projeto recorrentes na edificação de estudo.

Propor soluções de concepção estrutural e dimensionamento para

edificações múltiplos andares.

8

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 SISTEMA ESTRUTURAL

A escolha do sistema estrutural adequado proporciona benefício para o

conjunto da obra: menor peso da estrutura, facilidade de fabricação, rapidez de

montagem e, por consequência, menor custo (BELLEI; PINHO, F.; PINHO, M.,

2008).

Conforme Correa (1991) os sistemas estruturais para edificações múltiplos

andares envolvem vários aspectos na fase inicial, que vão da escolha dos elementos

que compõe a estrutura à conciliação com a funcionalidade. Além disso, a análise

inicial da estrutura pode interferir diretamente na escolha do sistema produzindo

necessidade de alteração na proposta inicial. As soluções estruturais para edifícios

são inúmeras, geralmente estão divididas em dois subsistemas: vertical e horizontal.

2.1.1 Subsistemas verticais

Neste item serão apresentados os subsistemas aporticados, treliçados e com

núcleo rígido.

2.1.1.1 Subsistema aporticado

Segundo TARANATH (2012, p. 3):

À medida que os edifícios se tornaram mais altos e mais leves, e como engenheiros desenvolveram melhor compreensão deste novo método de montagem estrutural, cargas laterais foram cada vez mais assumidas para serem resistidas pelo próprio quadro.

Os subsistemas aporticados são compostos por vigas e pilares projetados

com ligações rígidas entre si, formando pórticos verticais com o objetivo de resistir

às ações horizontais. Desse modo, os pórticos rígidos juntamente com os

subsistemas horizontais são responsáveis por absorver as cargas horizontais, e os

pilares e vigas, não inclusos no sistema estrutural, apresentam ligações articuladas

entre si (HIGAKI, 2014). A figura 1 abaixo ilustra o sistema de quadros rígidos.

9

Figura 1 - Subsistema estrutural aporticado.

Fonte: IBS (2004 apud CAMARGO, 2012)

Este sistema atende edificações de no máximo dez pavimentos, tornando-se

inviável em edifícios muito altos, devido a necessidade de elevadores e caixas de

escadas a solução com núcleo rígido se torna mais apropriada (FABRIZZI, 2007).

Dentre suas características estão a facilidade no processo de análise estrutural pela

divisão dos quadros rígidos em diversos planos e a capacidade de maiores vãos

livres entre pilares por não haver interferências de ocupação como nos demais

subsistemas (CAMARGO, 2012).

2.1.1.2 Subsistema treliçado

Em edificações muito altas a flexão das vigas e pilares devido às cargas

horizontais se torna acentuada. Uma solução para minimizar os deslocamentos

causados pelas cargas é a adição de elementos inclinados na fachada ou no núcleo

do edifício (TARANATH, 2012).

Os subsistemas treliçados, conhecidos como contraventados, são

considerados fundamentais em edifícios múltiplos andares onde há predominância

de ações do vento sobre a estrutura. O sistema estrutural consiste na utilização de

barras diagonais que fornecem estabilidade à estrutura durante sua vida útil,

conforme ilustrado na figura 2 abaixo suas principais formas (MATOS, 2014).

10

Figura 2 - Subsistema estrutural treliçado.

Fonte: ROBERTO (2009 apud MATOS, 2014)

Segundo Smith e Coull (1991 apud CAMARGO, 2012) os contraventos mais

eficazes são aqueles com barras diagonais que formam triângulos totais no tramo,

como os mostrados na figura acima. Ainda conforme o autor, os contraventos que

não formam triângulos completos apresentam menor rigidez aos esforços

consequentemente sendo menos eficazes.

Ao utilizar a combinação de um pórtico rígido ou articulado com

contraventamento há maior rigidez na estrutura, possibilitando no projeto a absorção

das cargas verticais pelo pórtico e as ações do vento e sismos pelos contraventos

(BELLEI; PINHO, F.; PINHO, M., 2008).

2.1.1.3 Subsistema com núcleo rígido

O sistema de núcleo estrutural rígido geralmente é utilizado em posições

enclausuradas, caixas de escadas e elevadores, pela união de paredes maciças de

concreto ou não, que podem contribuir para o enrijecimento estrutural (DIAS, 2004).

Nesse sistema procura-se utilizar a rigidez do núcleo central para garantir a

resistência aos carregamentos horizontais, sendo que os elementos periféricos são

responsáveis pelos carregamentos verticais (HIGAKI, 2014).

A função do núcleo rígido na estrutura depende do material usado nos

elementos. Se forem construídos em concreto armado ou perfis metálicos tem

características capazes de formar um núcleo de rigidez para suportar as cargas

horizontais, caso forem de alvenaria tem função somente de fechamento e proteção

11

de outros componentes estruturais (CAMARGO, 2012). A figura 3 abaixo ilustra o

subsistema de núcleo rígido.

Figura 3 - Subsistema estrutural com núcleo rígido.

Fonte: HIGAKI (2014)

Os núcleos rígidos acarretam em menor consumo de aço, porém aumento no

consumo de concreto, resultando em menor custo da edificação, ressaltando os

riscos na opção por esse sistema devido ao concreto apresentar precisão inferior

que o aço, necessitando de adaptações, e a agilidade na execução também ser

menor, gerando incompatibilidades (FABRIZZI, 2007).

2.1.2 Subsistemas horizontais

“A escolha da laje para a estrutura metálica deve ser uma decisão pautada na

logística da execução da obra, nas ações que suportará e nas dimensões dos vãos,

cabendo ao engenheiro avaliar e escolher a melhor solução [...].” (LIMA, 2009, p. 18

e 19).

Neste item serão apresentados os subsistemas horizontais compostos por

laje maciça, laje mista, e painel laje.

2.1.2.1 Laje maciça

As lajes maciças são placas de espessura constante pré-fabricadas ou

moldadas in loco, de maneira ao pavimento ser uma laje única apoiada sobre vigas.

As lajes são responsáveis pela distribuição e transmissão das cargas oriundas do

12

peso próprio e sobrecargas para os elementos da estrutura, neste caso, para as

vigas que por sua vez descarregam os esforços nos pilares (SPOHR, 2008). A figura

4 abaixo ilustra o sistema de laje maciça.

Figura 4 – Sistema de laje maciça.

Fonte: LIMA (2009)

Segundo Lima (2009) as lajes maciças, ao serem utilizadas em edificações

metálicas, necessitam de conectores de cisalhamento para que haja uma interação

entre concreto e aço, conforme mostra figura acima. Ainda o autor, ressalta a não

viabilidade desse tipo de laje para vãos maiores de 6 metros devido à espessura da

mesma se tornar elevada e, em consequência, aumentar o consumo de concreto.

2.1.2.2 Laje mista

A Norma NBR 8800 (ABNT, 2008) define laje mista como incorporação de

fôrma de aço ao sistema da estrutura, tendo função de escoramento e suporte das

ações permanentes e sobrecargas de construção na fase inicial, e após a cura do

mesmo funcionando como parte ou toda a armadura de tração da laje.

“No Brasil o sistema mais utilizado é o steel deck, que utiliza fôrmas de aço

trapezoidais. [...] Dessa maneira, as fôrmas de aço auxiliam na estabilização da

estrutura durante o período de construção.” (CAMARGO, 2012, p. 46).

Para Alva (2000) as vigas mistas são constituídas de perfis metálicos ligados

a laje por meio de conectores de cisalhamento (figura 5). Na interação completa

entre viga e laje assume-se um comportamento único, desprezando o deslocamento

na interface laje/viga formando apenas uma linha neutra conforme a figura 6.

13

“O uso de vigas mistas acrescenta resistência e rigidez à seção em relação

ao mesmo perfil isolado. Como resultado, temos economia de material e diminuição

da altura da estrutura.” (FABRIZZI, 2007, p. 40).

Figura 5 – Viga mista em steel deck.

Fonte: TARANATH (2012 apud CARINI, 2014)

Figura 6 – Interação completa viga mista.

Fonte: FABRIZZI (2007)

2.1.2.3 Painel laje

A utilização da laje seca ou painel laje tem como principais vantagens uma

construção sem necessidade do uso de água, como já enfatiza o nome, e menor

carga de peso próprio. A escolha e espessura das placas estão relacionadas com a

deformação e nível de ruídos pelas próprias características dos materiais

componentes (CRASTO, 2005).

As lajes secas são constituídas de três camadas, conforme mostra a figura 7

abaixo, sendo as externas em placas de cimento ou OSB. Dependendo da

14

espessura das placas o sistema pode resistir até cargas de 500 Kg/m² (BRASILIT,

2016).

Figura 7 – Ilustração de montagem de laje seca.

Fonte: CRASTO (2005)

2.2 MATERIAIS E FABRICAÇÃO

2.2.1 Produtos de aço estrutural

“Os principais materiais usados como elementos ou componentes estruturais

são: chapas finas, [...] chapas grossas, perfis laminados estruturais, tubos

estruturais, [...] perfis soldados e perfis em chapas dobradas.” (BELLEI, 1998, p. 14).

O trabalho vai se restringir à aplicação dos perfis laminados e soldados para a

composição estrutural da edificação, sendo assim, serão abordados apenas estes

dois tipos de perfis.

Os produtos laminados estão divididos em chapas, barras e perfis, estes

subdivididos na categoria chapa fina com espessuras variando entre 0,3 mm até 5,0

mm, e chapa grossa para espessuras superiores à 5,0 mm. Outra característica dos

laminados é não apresentar os “cantos vivos” na sua composição, devido ao

processo de fabricação onde o aço é preaquecido transformando-o na seção

desejada (PFEIL, W.; PFEIL, M., 2009).

As chapas estão subdivididas em finas e grossas, através do tipo de

fabricação e pelas espessuras conforme detalha a tabela 1 e mencionado acima.

15

Tabela 1 – Chapas finas e grossas.

Chapas Fabricação Espessuras Utilização em construção

Grossas À quente >5,0mm Estruturas met. em geral

Finas À quente 1,2 - 5,0mm Perfis de chapas dobradas

À frio 0,3 – 2,65mm Acessórios de construção

Fonte: PFEIL, W. e PFEIL, M. (2009)

Os principais produtos gerados pelo processo de laminação são mostrados na

figura 8.

Figura 8 – Principais produtos laminados: (a) barras com diversas seções transversais; (b) chapas; (c)

perfis estruturais laminados; (d) trilhos; (e) tubo quadrado; (f) tubo redondo;


Segundo Bellei (1998) os perfis soldados dão a permissão para criação de

diferentes seções através da associação entre três chapas. A grande variação entre

dimensões e formas é uma das características principais juntamente com o processo

de soldagem automatizado.

“A Norma Brasileira NBR 5884 (ABNT, 1980) padronizou três séries de perfis

soldados: Perfis CS (colunas soldadas), Perfis VS (vigas soldadas) e perfis CVS

(colunas e vigas soldadas).” (PFEIL, W.; PFEIL, M., 2009, p. 23).

Os principais perfis soldados são mostrados na figura 9.

16

Figura 9 – Perfis compostos de chapas ou laminados: (a) perfis compostos de três chapas; (b, c, d)

perfis compostos formados pela associação de perfis laminados simples;


2.2.2 Processo de fabricação

Conforme Guarnier (2009) o processo de fabricação de estruturas metálicas

consiste de operações típicas dentro da unidade de produção, as principais são:

a) Manuseio e corte do material.

b) Operações de usinagem e forja.

c) Furação e soldagem.

d) Acabamento e controle de qualidade.

e) Limpeza e pintura.

f) Embarque.

Todo o processo de fabricação que se inicia passa pelo Planejamento e

Controle da Produção (PCP) visando prever, controlar e otimizar os recursos. Outra

função atribuída é o estudo de métodos e processos para desenvolver a fluência do

processo de fabricação (GUARNIER, 2009).

2.3 ESTADOS LIMITES

Para o cumprimento da NBR 8800 (ABNT, 2008) devem ser ponderados os

estados limites últimos (ELU) e os estados limites de serviço (ELS).

O estado limite último se refere ao estágio de ruptura da estrutura, estando

relacionado com a segurança da edificação quando for submetida às ações

previstas na NBR 8800 (ABNT, 2008, p. 14).

Segundo Moliterno e Brasil (2015, p. 31) no projeto, geralmente devem ser

considerados os estados limites últimos caracterizados por:

17

Perda de equilíbrio, global ou parcial, admitida a estrutura como corpo

rígido.

Ruptura ou deformação plástica excessiva dos materiais.

Transformação da estrutura, no todo ou em parte, em sistema hipostático.

Instabilidade por deformação.

Instabilidade dinâmica.

O estado limite de serviço considera o desempenho da estrutura sob a

situação das cargas em serviço, ou seja, em condições normais.

Segundo Moliterno e Brasil (2015, p. 31) no período de vida da estrutura

geralmente são considerados estados limites de utilização. Eles são caracterizados

por:

Danos ligeiros ou localizados, que comprometem o aspecto estético da

construção ou a durabilidade da estrutura.

Deformações excessivas, que afetam a utilização normal da construção ou

seu aspecto estético.

Vibrações de amplitude excessiva.

2.4 AÇÕES

“A análise e o projeto de qualquer estrutura geralmente se iniciam com as

determinação das cargas e ações atuantes na estrutura e seus elementos.” (BELLEI;

PINHO, F.; PINHO, M., 2008, p. 50).

Segundo o Manual brasileiro para cálculo de estruturas metálicas (1989 apud

GUARNIER, 2009) as ações nas estruturas são causadas por forças geofísicas e

humanas. As forças geofísicas tem origem gravitacional e meteorológica, enquanto

as ações humanas são advindas da utilização da edificação e da sobrecarga

permanente através de equipamentos e máquinas.

A NBR 8681 (ABNT, 2003, seção 4.2.1) classifica ser relevante levar em

consideração na análise estrutural a ocorrência das diversas ações sobre a

edificação, sendo divididas em três categorias:

a) Permanentes.

b) Variáveis.

c) Excepcionais.

18

As ações do vento também se caracterizam como cargas variáveis ou

acidentais segundo a NBR 8800 (ABNT,2008), mas por referir-se à uma ação com

efeitos notáveis na edificação, será abordada em uma seção desse trabalho.

2.4.1 Ações permanentes

A NBR 8800 descreve que “ações permanentes são as que ocorrem com

valores praticamente constantes durante toda vida útil da construção. Também são

consideradas permanentes as ações que crescem no tempo [...].” (ABNT, 2008, p.

15).

Considera-se como cargas permanentes diretas o peso próprio da estrutura e

o peso de todos elementos construtivos utilizados, como alvenarias, acabamentos e

etc. Já as cargas permanentes indiretas são consideradas através dos

deslocamentos de apoio e deformações impostas pela redução dos materiais

(MOLITERNO; BRASIL, 2015).

2.4.2 Ações variáveis

Conforme estabelece a Norma NBR 8800 (ABNT, 2008, p. 15):

As ações variáveis comumente existentes são causadas pelo uso e ocupação da edificação, como as ações decorrentes de sobrecargas em pisos e coberturas, de equipamentos e de divisórias móveis, de pressões hidrostáticas e hidrodinâmicas, pela ação do vento e pela variação de temperatura da estrutura.

Devido demonstrar variações ao longo da vida útil, as ações variáveis são

classificadas em normais e especiais. As ações normais são consideradas

usualmente pela grande incidência sobre a estrutura, enquanto as especiais

somente são consideradas caso houver ações acidentais ou de intensidade

incomum (MOLITERNO; BRASIL, 2015).

2.4.2.1 Ações do vento em edificações

Com o surgimento das edificações metálicas de múltiplos andares com

grandes vãos e materiais de acabamento leves, a ação do vento tornou-se um dos

19

critérios a ser analisado devido aos deslocamentos laterais do edifício, podendo ser

mais relevante no dimensionamento estrutural que as cargas de utilização. Sua ação

na edificação é motivada por condições como: a rugosidade do terreno, a velocidade

que penetra em eventuais aberturas, o relevo e as formas. Nos edifícios com

elevada altura, dependendo da concepção estrutural utilizada e da forma, os

deslocamentos excessivos podem trazer desconforto aos usuários e apresentar

falhas nos materiais (GUARNIER, 2009).

Os casos de rajadas de vento em estruturas esbeltas, variadas formas e

susceptíveis a vibrações, impõe que sua análise seja feita de forma estatística,

necessitando informações preliminares sobre o vento (CHÁVEZ, 2006).

A força e a velocidade atuante do vento para cada região é distinta de tal

modo a Norma NBR 6123 (ABNT, 1988) define para o Brasil uma velocidade básica

do vento (Vo) variável conforme a localidade, a partir dela é capaz estabelecer a

velocidade característica (Vk) (MONCAYO, 2011).

Conforme Bellei; Pinho, F.; Pinho, M. (2008, p. 53) para analisar a influência

do vento sobre edificações é necessário conhecer [...] parâmetros principais, sendo

eles:

Pressão dinâmica – A obtenção da velocidade característica (Vk) depende

da velocidade básica do vento (Vo), do fator topográfico (S1), fator de rugosidade do

terreno (S2) e fator estatístico (S3), de acordo com a equação abaixo.

Equação 1 – Velocidade característica do vento.

Fonte: NBR 6123 (ABNT, 1988)

a) Velocidade V0 – A NBR 6123 diz que “a velocidade básica do vento, Vo, é

a velocidade de uma rajada de 3 segundos, excedida em média uma vez em 50

anos, a 10 m acima do terreno, em campo aberto e plano.” (ABNT, 1988, p. 5).

A Figura 10, abaixo, demonstra a velocidade básica dos ventos para todo

território brasileiro variando conforme cada região do país.

20

Figura 10 – Velocidade básica do vento por região.


b) Fator S1 - Segundo a Norma NBR 6123 (ABNT, 1988, p. 5) se “leva em

consideração as variações do relevo do terreno”, variando entre o valor de 0,9 para

vales que não tenham ocorrência de vento em nenhuma direção e 1,0 para terrenos

planos e pouco acidentados conforme diz a Norma.

c) Fator S2 - Segundo a Norma NBR 6123 (ABNT, 1988, p. 8) “a rugosidade

do terreno é classificada em:”

• Categoria I - Superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5 km de

extensão, medida na direção do vento incidente.

• Categoria II - Terrenos abertos em nível ou aproximadamente em nível, com

poucos obstáculos isolados, tais como árvores e edificações baixas.

• Categoria III - Terrenos planos ou ondulados com obstáculos.

• Categoria IV - Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco

espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada.

21

• Categoria V - Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e

pouco espaçados.

“Foram escolhidas as seguintes classes de edificações, partes de edificações

e seus elementos” conforme a Norma NBR 6123 (ABNT, 1988, p. 9).

• Classe A – Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical

não exceda 20m.

• Classe B – Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical

esteja entre 20 e 50m.

• Classe C – Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical

seja superior de 50m.

A figura 11, abaixo, demonstra os fatores de rugosidade existentes.

Figura 11 – Fatores de rugosidade conforme categorias e classes.


22

d) Fator S3 – Conforme a Norma NBR 6123 (ABNT, 1988, p. 10) “o fator

estatístico S3 é baseado em conceitos estatísticos, e considera o grau de segurança

requerido e a vida útil da edificação.

A figura 12, abaixo, demonstra os fatores mínimos estatísticos.

Figura 12– Fatores mínimos estatísticos.


Coeficiente de pressão externos e internos – Os coeficientes de pressão

usados para determinação estática do vento nas edificações são fornecidos através

de ensaios experimentais em túneis de vento. Se a edificação for impermeável, ela

automaticamente se configura como independente da pressão externa do ar

enquanto as demais são consideradas permeáveis (GUINZELLI, 2017).

Segundo a NBR 6123 (ABNT, 1988) os coeficientes de pressão externa e

interna nas estruturas são mostrados nos itens 6.1 e 6.2, respectivamente.

Coeficiente de arrasto – Nos edifícios de múltiplos andares pretende-se

saber o coeficiente de força e seu ponto de aplicação em relação a estrutura.

Normalmente para essa tipologia de edificação a direção crítica do vento coincide

com um dos eixos da estrutura, porém, sendo feita a análise nas duas principais

direções através do coeficiente de arrasto (PITTA, 1987).

Nesse trabalho foram abordados os valores de coeficiente de arrasto para

edificações paralelepipédicas de baixa turbulência, conforme a figura 13 abaixo, pelo

fato de fornecer maiores valores de força de vento, conforme a NBR 6123

(ABNT,1988).

23

Figura 13 – Coeficiente de arrasto para ventos de baixa turbulência.


2.4.3 Ações excepcionais

A NBR 8800 diz que “ações excepcionais [...] têm duração [...] curta e

probabilidade muito baixa de ocorrência durante a vida da construção, mas que

devem ser consideradas nos projetos de estruturas.” (ABNT, 2008, p.15).

“São ações decorrentes de certas causas como explosões, choques de

veículos, incêndios, enchentes ou sismos excepcionais.” (MOLITERNO; BRASIL,

2015).

24

2.5 COMBINAÇÕES DAS AÇÕES

Ao longo da vida útil dos edifícios altos a variação de ações que agem sobre a

estrutura faz necessário combinações das diversas solicitações, estas definidas por

normas geralmente (GUARNIER, 2009).

“Para cada caso deve ser pesquisada a combinação mais crítica e adequada

de cargas.” (BELLEI, 1998, p. 108). De acordo com a NBR 8800 “as combinações

últimas normais decorrem do uso previsto para a edificação”. (ABNT, 2008, p. 19).

Conforme a NBR 8800 (ABNT, 2008) cada combinação deve conter as ações

permanentes e a ação variável principal, contendo seus valores pertinentes, e as

outras ações variáveis aplicadas ao respectivo coeficiente de redução. Para cada

combinação última normal, utiliza-se a Equação 2:

Equação 2 – Combinações últimas normais.


Onde: – Combinações últimas normais.

– Valores das ações permanentes.

– Valor da ação variável considerada como principal na combinação.

– Valores de coeficiente de ponderação.

– Fator de combinação das ações.

A seguir na Tabela 2 os coeficientes de ponderação e na Tabela 3 os fatores

de combinação das ações permanentes e variáveis.

Tabela 2 – Valores dos coeficientes de ponderação das ações.

Ações Permanentes

Combinação Tipo de ação Efeito

Desfavorável Favorável

Normal Peso próprio de estruturas metálicas 1,25 1,0

Elementos construtivos industrializados 1,35 1,0

25

Elementos construtivos industrializados com

adições in loco 1,4 1,0

Elementos construtivos em geral e equipamentos 1,5 1,0

Ações Variáveis

Combinação Tipo de ação Coeficiente de ponderação

Ações truncadas 1,2

Normal Efeito da temperatura 1,2

Ação do Vento 1,4

Ações variáveis em geral 1,5

Fonte: Adaptado da NBR 8800 (ABNT, 2008)

Tabela 3 – Valores dos fatores de redução das ações.

Fatores de redução

Ação Fator

Locais em que não há predominância de pesos e equipamentos que permanecem fixos

por longos períodos de tempo, nem de elevadas concentrações de pessoas. 0,5

Locais em que há predominância de pesos e equipamentos que permanecem fixos por

longos períodos de tempo, ou de elevadas concentrações de pessoas. 0,7

Bibliotecas, arquivos, depósitos, oficinas, garagens e sobrecargas em coberturas 0,8

Pressão dinâmica do vento em estruturas em geral. 0,6

Fonte: Adaptado da NBR 8800 (ABNT, 2008)

2.6 ANÁLISE ESTRUTURAL

Conforme a NBR 8800 (ABNT, 2008) a análise estrutural deve ser realizada

com um modelo próximo da realidade, que permite representar as deformações e os

deslocamentos das ações solicitantes sobre a estrutura e os materiais.

Um método de análise pode ser classificado como análise avançada se todos os fatores que influenciam a resistência final do quadro, como não-linearidade do material (elasticidade), não-linearidade geométrica (efeitos de

segunda ordem, P-∆ e Pδ) são considerados. (SHAYAN, 2013, p. 69).

Na análise estrutural os métodos para avaliação do equilíbrio da estrutura são

considerados ao admitir a posição indeformada ou não da edificação. Sendo assim,

a análise de 1ª ordem é o método considerado quando a geometria está no estado

indeformado da estrutura, devido ao pressuposto de haver pequenos

deslocamentos, ao contrário da análise de 2ª ordem que considera a estrutura no

26

seu estado deformado, ou seja, deslocada da sua posição inicial (ZIEMIAN, 2010). A

figura 14 ilustra os estados da estrutura sob efeitos de 1ª e 2ª ordem.

Figura 14 – Estrutura indeformada (a) e deformada(b) sob efeitos de 1ª e 2ª ordem.

Fonte: SHAYAN (2013)

2.6.1 Análise elástica e inelástica

O método elástico é utilizado usualmente na análise de edificações, esse

material tem comportamento linear, apresentando uma proporcionalidade entre as

forças e deslocamentos ao longo de todos pontos da estrutura, conforme mostra a

figura 15 abaixo. Este modelo de análise pode ser utilizado com os dois tipos de

análises de estabilidade da estrutura, sendo elas de 1ª ordem ou 2ª ordem (HIGAKI,

2014).

Figura 15 – Diagrama tensão-deformação elástico linear.


27

Na análise inelástica o material apresenta comportamento não-linear, sendo

levada em consideração sua tensão e deformação, conforme mostra a figura 16

abaixo (CAMARGO, 2012).

Figura 16 – Diagrama tensão-deformação comportamento não-linear.


Pelo fato do aço ser um material dúctil ao atingir a tensão de escoamento o

material absorve grandes deformações antes da ruptura, assim sendo, sua fase

plástica é caracterizada por deformações irrevesivéis ao estado inicial (HIGAKI,

2014).

Segundo a Norma NBR 8800 (ABNT, 2008, p. 24):

A análise não-linear deve ser usada sempre que os deslocamentos afetarem de forma significativa os esforços internos. Essa análise pode ter como base teorias geometricamente exatas, teorias aproximadas ou adaptações a resultados da teoria de primeira.

Em estruturas com elevados deslocamentos horizontais, devem ser

analisadas as não-linearidades geométricas e de material, com rigor da NBR 8800

(ABNT, 2008).

2.6.2 Análise de primeira e segunda ordem

“Para estruturas de pequena e média deslocabilidade, pode ser feita análise

elástica de 1ª ordem. Para estruturas de grande deslocabilidade, devem ser

considerados os efeitos globais e locais [...]” cita a NBR 8800 (ABNT, 2008, p. 29).

28

Na análise de 1ª ordem os deslocamentos da estrutura são considerados

pequenos e não chegam a ser suficientes para alteração do estado inicial, atingindo

o estado de equilíbrio na configuração inicial da estrutura. Se os elementos

apresentam propriedades geométricas que validem essa suposição, há possibilidade

de análise sem a consideração das deformações geométricas (CÉSAR, 2004).

A análise de 2ª ordem considera a condição deformada da estrutura, devido

aos deslocamentos horizontais que produzem aumento de esforços, assim os efeitos

são somados aos obtidos na análise de 1ª ordem. A esbeltez da estrutura tem

relação significante na consideração desses resultados por demonstrar que quanto

mais esbelta, consequentemente maior será seu deslocamento. Na determinação

desses efeitos é ponderado também a não-linearidade dos materiais (CECCON,

2008). A figura 17 abaixo mostra os efeitos.

Figura 17 – Efeitos locais e globais.


A utilização de elementos esbeltos e cada vez mais leves devido aos avanços

tecnológicos na modelagem e montagem das estruturas de aço, torna indispensável

a consideração dos efeitos de 2ª ordem na análise da estrutra, pois os materiais

sofrem significativas mudanças físicas e geométricas (ROCHA, 2006).

2.6.3 Forças nocionais

29

A NBR 8800 (ABNT, 2008) considera que as imperfeições geométricas sejam

alteradas por forças equivalentes, denominadas forças nocionais, que causem nas

vigas e pilares efeitos equivalentes aos das imperfeições. De acordo com a Norma

em estruturas de pequena e média deslocabilidade, as imperfeições de geometria

devem ser consideradas na análise levando em conta os deslocamentos horizontais

entre níveis dos pavimentos de h/333, sendo h a altura do andar. Também, esses

efeitos podem ser considerados através da aplicação de uma força nocional, igual a

0,3% das cargas de cálculo aplicadas sobre a estrutura.

As imperfeições iniciais do material devem ser levadas em consideração nas

análises, reduzindo os valores da rigidez à flexão e à compressão das barras para

80% do valor original. A Norma (NBR 8800) alerta para os cuidados na utilização

desse fator de redução, devendo ser aplicado para todos elementos da estrutura,

pois, pode acontecer a distorção dos resultados (HIGAKI, 2014).

Segundo a NBR 8800 (ABNT, 2008) classifica-se os deslocamentos laterais

na estrutura em três categorias: pequena, média e grande deslocabilidade. A

pequena possui uma relação menor ou igual a 1,1, já a média os valores estão entre

1,1 e 1,4 e a grande deslocabilidade a relação é superior a 1,4. Esta relação é

considerada a partir do deslocamento lateral do andar pertinente à base para os

efeitos de 2ª ordem, e para todas as combinações últimas de cálculo e todos

andares na 1ª ordem.

2.6.4 Deslocamentos máximos

Segundo Shayan (2013) as normas para estruturas de aço, na maioria das

vezes, apresentam deslocamentos máximos como orientação construtiva. A Norma

NBR 8800 (ABNT, 2008, p. 15) diz que “esses deslocamentos devem ser entendidos

como valores práticos a serem utilizados para verificação do estado-limite de serviço

de deslocamentos excessivos da estrutura.”

Conforme a Norma NBR 8800 (ABNT, 2008) a figura 18, abaixo, mostra os

deslocamentos máximos usuais.

30

Figura 18 – Deslocamentos máximos.


2.7 COMPATIBILIZAÇÃO DE PROJETOS

O crescimento da demanda por habitações na construção civil nos últimos

anos impulsiona a busca por novas tecnologias, materiais e equipamentos refletindo

diretamente na concepção de projetos. As mudanças geradas influenciam nas

necessidades de atender às expectativas dos consumidores e construtores, no

quesito eficiência e qualidade, assim, evidenciando a importância da

compatibilização para evitar erros de projeto (NASCIMENTO, 2014).

Conforme Callegari (2007) quando não há uma valorização na etapa do

projeto, eles chegam na obra repletos de erros e consequentemente levam a queda

de rendimento na execução e a prejuízos causados por problemas patológicos.

De acordo com o Sebrae (1995) a compatibilização de projetos é uma atividade de

gerenciamento e integração entre os mesmos, visando a perfeita conciliação para

obter os padrões necessários de uma edificação.

Este procedimento de verificação e compatibilização dos projetos tem a

intenção de conciliar física, geométrica e produtivamente os elementos que

compõem as edificações. Ainda conforme o autor, os processos tem contribuição na

31

melhoria da construbilidade por integrar os diversos componentes da obra

(NOVAES, 1998).

3 MÉTODO DE PESQUISA

O estudo teve como objetivo avaliar o desempenho de uma edificação

hipotética de múltiplos andares em aço a fim de obter métodos eficazes para garantir

sistemas estruturais competitivos no mercado da construção civil.

A metodologia seguida consistiu na aplicação das ações atuantes sobre uma

edificação vertical, com foco na ação dos ventos sobre a estrutura, para

determinação dos esforços e deslocamentos através da análise estrutural auxiliada

pelo software SAP 2000 e pelos requisitos dos estados-limites vigentes na Norma

NBR 8800 (ABNT, 2008). Os resultados obtidos nessas verificações foram avaliados

e consequência disso se propôs soluções para a melhor concepção e

dimensionamento da estrutura.

3.1 CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA

O objetivo dessa pesquisa foi buscar conhecimento e soluções para novas

técnicas e avanços tecnológicos na área da engenharia. Nesse contexto, a pesquisa

apresentou uma abordagem quantitativa, onde mostra através de números as

informações necessárias para análise dos resultados. Para Fonseca (2002) esse tipo

de abordagem está centrada na objetividade, considerando que o entendimento da

realidade somente se torna válido através da visualização dos dados recolhidos.

Baseado no estudo a classificação da pesquisa demonstra caráter

exploratório pela construção de hipóteses em relação ao modelo proposto, com

intenção de buscar novas ideias e propor alternativas ao problema. As pesquisas

apresentam como objetivo o aperfeiçoamento da ideologia ou a descoberta de

intuições (GIL, 2002). Ainda para Gil (2002, p. 41) “seu planejamento é, portanto,

bastante flexível, de modo que possibilite a consideração dos mais variados

aspectos relativos ao fato estudado.”

32

3.2 MATERIAIS UTILIZADOS

Para a análise e o dimensionamento da edificação múltiplos andares em aço

utilizou-se o software comercial SAP 2000 versão 20.0. Este programa possibilita a

análise das estruturas tridimensionalmente através do método dos Elementos Finitos

considerando a não-linearidade física e geométrica para a análise de 2ª ordem.

Permite também a avaliação dos deslocamentos da estrutura no qual é feita a

validação dos elementos selecionados, caso não satisfeita alguma das condições,

há repetição do procedimento com novos elementos até a dimensão desejada.

3.3 MODELO ANALISADO

O dimensionamento do edifício em aço, partiu do princípio de uma estrutura

com finalidade residencial de múltiplos pavimentos composta por 19 andares com

distância entre eixos de vigas de 3 metros, totalizando 57 metros de altura.

A estrutura apresenta pilares e vigas metálicos considerando todos os pilares

engastados na fundação e nas conexões com as vigas principais, formando quatro

pórticos rígidos em uma das direções (eixo y). O vigamento considerado secundário

é composto de conexões articuladas igualmente das vigas que suportam o peso das

alvenarias. O aço dos perfis estruturais considerado nesse modelo é o ASTM A572

Gr. 50, composto por perfis I laminados com módulo de elasticidade de 200 GPa.

O sistema de contraventos verticais foi utilizado em forma de X e V invertido

gerando um comparativo de deslocamentos para a estabilização lateral da estrutura

além de conferir a maior rigidez da mesma, esta que a partir do modelo definido

aplica-se o carregamento de vento para a cidade de Passo Fundo, no estado do Rio

Grande do Sul conforme as especificações do item 2.4.2.1 deste trabalho. A laje

para a edificação escolhida foi tipo mista com o uso de fôrmas metálicas de

espessura 0,95mm e altura total de laje 140mm, conhecidas como steel deck. As

fôrmas tem capacidade de vencer vãos máximos de 3,6 metros conforme indica

catálogo do fornecedor. A figura 19 abaixo mostra a modelagem da estrutura.

33

Figura 19 - Modelo SAP2000.

Fonte: DO AUTOR (2018)

3.4 ARQUITETURA

A arquitetura buscou conciliar o uso do aço com o formato do edifício

trazendo inovação e contemporaneidade além da busca pela melhor concepção

estrutural. Sendo composto de dois andares de garagem no subsolo, pavimento

térreo e acima por pavimento tipo e cobertura. Utilizou-se fechamentos em alvenaria

de blocos cerâmicos para todos os pavimentos. As figuras 20 e 21 mostram a

geometria da garagem e pavimento tipo.

34

Figura 20 – Planta baixa pavimento garagem.


Figura 21 – Planta baixa pavimento tipo.


35

3.4.1 Locação dos pórticos

Os pórticos rígidos foram definidos na totalidade de quatro, sendo que na

área do elevador também houve a proposta da formação de um “núcleo rígido” para

conferir maior rigidez e estabilidade para a estrutura conforme mostra a figura 22

abaixo.

Figura 22 – Planta baixa locação pórticos pavimento tipo.


3.4.2 Área da edificação

A edificação composta por seus 19 pavimentos têm na tabela 4 abaixo os

valores das áreas especificados para cada um deles e descontados do valor total as

áreas não computáveis.

Tabela 4 - Valores das áreas.

ANDAR ALTURA (m) ÁREA TOTAL ÁREA NÃO

COMPUTÁVEL ÁREA UTIL

SUBSOLO 2 -6 460 35,23 424,77 m²

SUBSOLO 1 -3 460 35,23 424,77 m²

TERREO 0 460 35,23 424,77 m²

PAV 2 3 460 35,23 424,77 m²

36

PAV 3 6 306,47 33,11 273,36 m²

PAV 4 9 275,11 33,11 242 m²

PAV 5 12 275,11 33,11 242 m²

PAV 6 15 275,11 33,11 242 m²

PAV 7 18 275,11 33,11 242 m²

PAV 8 21 275,11 33,11 242 m²

PAV 9 24 275,11 33,11 242 m²

PAV 10 27 275,11 33,11 242 m²

PAV 11 30 275,11 33,11 242 m²

PAV 12 33 275,11 33,11 242 m²

PAV 13 36 275,11 33,11 242 m²

PAV 14 39 275,11 33,11 242 m²

PAV 15 42 275,11 33,11 242 m²

PAV 16 45 275,11 33,11 242 m²

PAV 17 48 275,11 33,11 242 m²

PAV 18 51 46,66 0 46,66 m²

TOTAL 5407,1 m²


3.4 MÉTODOS DE ANÁLISE E AÇÕES

A análise estrutural realizou-se através do software SAP 2000 sob as

condições da Norma ANSI/AISC 360-10 baseada no conceito de análise elástica

avançada, onde requer que sejam consideradas as influências das imperfeições

iniciais, locais e globais. Essa análise avançada de 2ª ordem se difere da tradicional

devido a considerar a análise dos efeitos de torção na determinação dos esforços da

estrutura.

A estrutura é dimensionada considerando a atuação das cargas gravitacionais

e da ação dos ventos nas duas direções (X e Y) obedecendo os requisitos de

segurança e desempenho conforme especificação das Normas NBR 8800 (ABNT,

2008) e NBR 6123 (ABNT,1988), respectivamente.

3.5 AÇÕES E CARGAS

37

3.5.1 Ações permanentes e variáveis

São consideradas os seguintes carregamentos para a estrutura:

Peso próprio estrutura: 50kgf/m².

Carga permanente laje: 450kgf/m² (estimativa do steel deck +

revestimento cerâmico + argamassa).

Carga permanente alvenaria: 150kgf/m² (blocos cerâmicos).

Sobrecarga: 200kgf/m² (conforme Norma de utilização).

3.5.2 Carregamentos devido ao vento

Os carregamentos do vento foram baseados conforme a norma NBR 6123

(ABNT,1988), através do cálculo da pressão dinâmica para cada pavimento

associados ao coeficiente de arrasto e a área de influência. As situações

consideradas conforme a Norma são mostradas na Tabela 5:

V0 = 45m/s

Categoria III

Classe C

Tabela 5 - Cargas do vento.

Andar h

(m) q

(KN/m2) Área x (m2)

Área y (m2)

Ca x Ca y Fx

(KN) Fy

(KN)

SUBSOLO 2 -6 - - - - - - -

SUBSOLO 1 -3 - - - - - - -

TÉRREO 0 0,73 25,5 46,9 1 1,38 18,73 47,54

2º PAV. 3 0,86 51,4 93,9 1 1,38 44,28 111,64

3º PAV. 6 0,95 41,3 75,1 1 1,38 39,06 98,02

4º PAV. 9 1,01 35 75,1 1 1,38 35,37 104,72

5º PAV. 12 1,06 35 75,1 1 1,38 37,23 110,23

6º PAV. 15 1,11 35 75,1 1 1,38 38,82 114,96

7º PAV. 18 1,15 35 75,1 1 1,38 40,22 119,10

8º PAV. 21 1,19 35 75,1 1 1,38 41,48 122,82

9º PAV. 24 1,22 35 75,1 1 1,38 42,62 126,19

10º PAV. 27 1,25 35 75,1 1 1,38 43,66 129,29

11º PAV. 30 1,28 35 75,1 1 1,38 44,63 132,15

12º PAV. 33 1,30 35 75,1 1 1,38 45,53 134,82

13º PAV. 36 1,33 35 75,1 1 1,38 46,38 137,33

38

14º PAV. 39 1,35 35 75,1 1 1,38 47,18 139,69

15º PAV. 42 1,37 35 75,1 1 1,38 47,93 141,92

16º PAV. 45 1,39 35 75,1 1 1,38 48,65 144,05

17º PAV. 48 1,41 35 75,1 1 1,38 49,33 146,07

18º PAV. 51 1,43 6,2 17,35 1 1,38 8,85 34,19


As forças de vento apresentadas anteriormente compõem a estrutura através

da aplicação no nó central de cada pavimento devido ao diafragma rígido ser

utilizado frequentemente nessa tipologia construtiva. As figuras abaixo 23 e 24

apresentam a ilustração das cargas aplicadas no sentido V+X e V+Y, sendo que

elas também foram utilizadas no sentido negativo dos eixos.

Figura 23 – Vento aplicado em V+X.


Figura 24 - Vento aplicado em V+Y


39

3.5.3 Carregamentos forças nocionais

Para as forças nocionais utilizou-se a combinação 1,4*PP + 1,5*CP + 1,5*SC,

sabendo que a força aplicada horizontalmente é equivalente a 0,3% dessa carga

para cada pavimento, sendo nos dois sentidos da edificação conforme a Tabela 6.

As siglas abaixo significam:

PP- Peso próprio da estrutura;

CP-Carga permanente;

SC-Carga variável;

Tabela 6 - Forças nocionais.

Andar PP(kgf) CP(kgf) SC(kgf) Força Nocional

(kgf) Força Nocional

(kn)

SUB 2 29733,90 286719,75 127431,00 1331,65 13,32

SUB 1 29733,90 286719,75 127431,00 1331,65 13,32

TÉRREO 29733,90 286719,75 127431,00 1331,65 13,32

2º PAV. 26032,30 251025,75 111567,00 1165,88 11,66

3º PAV. 19135,20 184518,00 82008,00 856,98 8,57

4º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

5º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

6º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

7º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

8º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

9º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

10º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

11º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

12º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

13º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

14º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

15º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

16º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

17º PAV. 16940,00 163350,00 72600,00 758,67 7,59

18º PAV. 3266,20 31495,50 13998,00 146,28 1,46


3.5.4 Combinações

A tabela 7 a seguir apresenta as combinações das ações que foram utilizadas

e estão sujeitas a estrutura analisada. Essas combinações foram utilizadas de

acordo com a Norma AISC 360-10 pelo fato de o programa fazer o dimensionamento

baseado na Norma.

40

As siglas abaixo significam:



SC-Carga variável;

V+X: Vento na direção x;

V-X: Vento na direção contrária de x;

V+Y: Vento na direção y;

V-Y: Vento na direção contrária de y;

NOCX: Força nocional já majorada na direção x;

NOCY: Força nocional já majorada na direção y;

Tabela 7 - Combinações da estrutura.

Identificação da combinação Combinação

COMB1 1,4*PP + 1,4*CP

COMB 2 1,2* [PP+CP] + 1,6*SC

COMB 3 1,2* [PP+CP] + 1,6*SC + 0,8*V+X

COMB 4 1,2* [PP+CP] + 1,6*SC + 0,8*V-X

COMB 5 1,2* [PP+CP] + 1,6*SC + 0,8*V+Y

COMB 6 1,2* [PP+CP] + 1,6*SC + 0,8*V-Y

COMB 7 1,2* [PP+CP] + 1,0*SC + 1,6*V+X

COMB 8 1,2* [PP+CP] + 1,0*SC + 1,6*V-X

COMB 9 1,2* [PP+CP] + 1,0*SC + 1,6*V+Y

COMB 10 1,2* [PP+CP] + 1,0*SC + 1,6*V-Y

COMB 11 0,9* [PP+CP] + 1,6*V+X

COMB 12 0,9* [PP+CP] + 1,6*V-X

COMB 13 0,9* [PP+CP] + 1,6*V+Y

COMB 14 0,9* [PP+CP] + 1,6*V-Y

COMB 15 1,0* [PP+CP] + 1,0*SC + 1,0*NOCIONAL X

COMB 16 1,0* [PP+CP] + 1,0*SC + 1,0*NOCIONAL Y


3.6 DELINEAMENTO DA PESQUISA

O estudo deste trabalho se organizou em capítulos fundamentais para atingir

os objetivos estabelecidos. No primeiro momento apresentou-se problema, hipótese

41

e justificativa do trabalho que são de suma importância para a fundamentação da

pesquisa.

O primeiro capítulo mostrou a revisão bibliográfica para o entendimento do

tema proposto, através da escolha adequada do sistema estrutural composto por

subsistemas verticais e horizontais que influenciam diretamente nos resultados e na

concepção ao fim da pesquisa. A tipologia do aço também é considerada parte

dessa decisão inicial. Ainda, nesse capítulo estiveram abordadas a ação dos ventos

em edificações altas, pela análise criteriosa da pressão dinâmica e os coeficientes

de pressão e arrasto, além do estudo das cargas e ações atuantes sobre a estrutura.

A compatibilização do projeto para integração e conciliação dos elementos também

faz parte da revisão.

Após o estudo e apresentação das características do modelo analisado,

realizou-se a modelagem da estrutura onde obteve-se os resultados necessários

para a análise e verificação dos deslocamentos, possibilitando apresentar as

conclusões do trabalho. Através da pesquisa, o ensaio levou ao alcance de padrões

que tornaram a estrutura competitiva diante do mercado.

O fluxo do trabalho pode ser entendido através da Figura 25.

Figura 25 – Fluxograma do trabalho.


42

4 RESULTADOS

Para a validação dos resultados obtidos numericamente são comparadas

duas soluções estruturais compostas por pórticos rígidos com a presença de

contraventamentos para atender os deslocamentos previstos na Norma NBR 8800

(ABNT, 2008). Outro aspecto considerado na coleta de resultados foi o comparativo

da análise de primeira ordem e segunda ordem atuante na estrutura através da

aplicação das forças nocionais, capazes de classificar o grau de deslocamento da

estrutura.

4.1 SOLUÇÕES ESTRUTURAIS

A edificação em estudo precisou de ajustes na concepção estrutural para

satisfazer às necessidades de dimensionamento e deslocamento da estrutura, assim

tornando indispensável, como mencionado anteriormente, a compatibilização de

projetos entre as diferentes áreas.

4.1.1 Edificação com contravento em V invertido

A figura 26 abaixo mostra a disposição dos contraventos no pavimento tipo

formados por perfis laminados W150 x 22,5 e W310 x 32,7, ambos A572 Gr.50. O

pilar em destaque apresentou o deslocamento mais crítico, sendo assim, o utilizado

para as verificações referentes a Norma e que são mostradas nas tabelas a seguir.

Figura 26 - Disposição dos contraventos em V invertido.


43

4.1.2 Edificação com contravento em X

A figura 27 abaixo mostra a disposição dos contraventos no pavimento tipo

formados por perfis laminados W150 x 22,5 e W310 x 32,7, ambos A572 Gr.50. O

pilar em destaque como mencionado anteriormente, foi escolhido para as

verificações de vento e força nocional que são mostradas nas tabelas a seguir.

Figura 27 - Disposição dos contraventos em X.


4.2 RESULTADOS DESLOCABILIDADE LOCAL

Os deslocamentos locais conforme a Norma não podem exceder H/500 na

relação de eixo a eixo das vigas do pavimento, como mencionado anteriormente o

pilar em destaque apresenta os seguintes deslocamentos para os dois casos

analisados que são mostrados nas tabelas 8 (para V invertido) e 9 (para X) a seguir.

Tabela 8 - Valores deslocamentos contravento em V invertido.

Deslocamento local do vento (mm) - Contravento em V invertido

Andar H (mm) V+X V-X V+Y V-Y H/500 LIMITE

SUB 2 -6000 0,26 0,21 5,30 0,24 OK <6mm

SUB1 -3000 1,83 1,53 3,89 1,83 OK <6mm

TERRE0 0 2,37 2,00 5,15 2,50 OK <6mm

PAV 2 3000 2,55 2,16 5,43 2,80 OK <6mm

PAV 3 6000 2,42 2,28 4,48 3,11 OK <6mm

44

PAV 4 9000 2,46 2,47 4,70 3,70 OK <6mm

PAV 5 12000 2,54 2,71 3,78 3,88 OK <6mm

PAV 6 15000 2,61 2,90 5,22 3,91 OK <6mm

PAV 7 18000 2,61 3,09 5,45 3,96 OK <6mm

PAV 8 21000 2,82 3,06 4,73 4,00 OK <6mm

PAV 9 24000 3,02 2,97 3,95 4,01 OK <6mm

PAV 10 27000 3,14 2,88 4,14 3,90 OK <6mm

PAV 11 30000 3,10 2,95 5,22 3,74 OK <6mm

PAV 12 33000 2,99 2,99 5,75 3,52 OK <6mm

PAV 13 36000 2,74 3,19 4,87 3,29 OK <6mm

PAV 14 39000 2,47 3,32 5,14 2,91 OK <6mm

PAV 15 42000 2,26 3,34 5,08 2,61 OK <6mm

PAV 16 45000 2,04 3,33 4,89 2,28 OK <6mm

PAV 17 48000 1,74 3,41 5,59 1,99 OK <6mm


Tabela 9 - Valores deslocamentos contravento em X.

Deslocamento local do vento (mm) - Contravento em X

Andar H (mm) V+X V-X V+Y V-Y H/500 LIMITE

SUB 2 -6000 0,15 0,18 4,26 0,25 OK <6mm

SUB1 -3000 1,16 1,20 4,06 1,82 OK <6mm

TERRE0 0 1,66 1,38 4,90 2,46 OK <6mm

PAV 2 3000 1,79 1,50 4,45 2,78 OK <6mm

PAV 3 6000 2,04 1,79 3,89 3,29 OK <6mm

PAV 4 9000 3,90 2,66 4,06 3,61 OK <6mm

PAV 5 12000 4,46 3,11 4,67 3,77 OK <6mm

PAV 6 15000 4,66 3,28 5,02 3,81 OK <6mm

PAV 7 18000 4,96 3,23 4,41 3,79 OK <6mm

PAV 8 21000 5,35 3,02 4,78 3,72 OK <6mm

PAV 9 24000 5,69 2,77 5,76 3,59 OK <6mm

PAV 10 27000 5,71 2,78 4,49 3,42 OK <6mm

PAV 11 30000 5,67 2,80 5,23 3,24 OK <6mm

PAV 12 33000 5,38 2,98 5,10 3,08 OK <6mm

PAV 13 36000 4,86 3,39 4,77 2,89 OK <6mm

45

PAV 14 39000 4,53 3,48 5,43 2,66 OK <6mm

PAV 15 42000 4,20 3,51 5,25 2,39 OK <6mm

PAV 16 45000 3,88 3,49 5,49 2,11 OK <6mm

PAV 17 48000 3,59 3,40 5,87 1,81 OK <6mm


4.2 RESULTADOS DESLOCABILIDADE GLOBAL

Os deslocamentos globais da estrutura não devem exceder o limite de H/400,

distância referente ao topo até a base. Novamente os valores são referentes ao pilar

destacado e mostrados na tabela 10 a seguir.

Tabela 10 - Valores deslocamentos globais.

Deslocamento global em relação as forças do vento (mm)

CONTRAVENTO V+X V-X V+Y V-Y H/400 LIMITE

V invertido 45,97 50,79 92,76 58,18 OK <120mm

X 73,64 49,95 91,89 54,49 OK <120mm


4.3 RESULTADOS ANÁLISE PRIMEIRA E SEGUNDA ORDEM

A validação dos dados coletados foi realizada através da razão do

deslocamento relativo do andar obtida na análise de segunda ordem e a obtida na

análise de primeira ordem, para todos os pavimentos da edificação conforme mostra

as tabelas 11,12,13 e 14 abaixo.

A combinação de cálculo crítica utilizada foi 1,4*PP + 1,5*CP + 1,5*SC.

As siglas acima significam:



SC-Carga variável;

Tabela 11 - Deslocamentos força nocional em x (Contravento V invertido).

Deslocamento força nocional eixo X - Contravento em V invertido (mm)

Andar H (mm) 1ª ordem 2ª ordem Classificação

SUB 2 -6000 3,02 3,02 1,00

SUB1 -3000 3,13 3,13 1,00

46

TERRE0 0 3,46 3,46 1,00

PAV 2 3000 5,16 5,16 1,00

PAV 3 6000 5,92 5,92 1,00

PAV 4 9000 6,51 6,51 1,00

PAV 5 12000 7,05 7,05 1,00

PAV 6 15000 7,52 7,51 1,00

PAV 7 18000 7,88 7,88 1,00

PAV 8 21000 8,40 8,40 1,00

PAV 9 24000 9,09 9,09 1,00

PAV 10 27000 9,92 9,92 1,00

PAV 11 30000 10,67 10,68 1,00

PAV 12 33000 11,31 11,31 1,00

PAV 13 36000 11,64 11,64 1,00

PAV 14 39000 11,71 11,71 1,00

PAV 15 42000 11,62 11,62 1,00

PAV 16 45000 11,36 11,36 1,00

PAV 17 48000 10,84 10,84 1,00


Tabela 12 - Deslocamentos força nocional em y (Contravento V invertido).

Deslocamento força nocional eixo Y - Contravento em V invertido (mm)


SUB 2 -6000 0,38 0,38 1,00

SUB1 -3000 0,38 0,38 1,00

TERRE0 0 0,87 0,87 1,00

PAV 2 3000 1,50 1,50 1,00

PAV 3 6000 2,67 2,67 1,00

PAV 4 9000 4,17 4,17 1,00

PAV 5 12000 5,87 5,87 1,00

PAV 6 15000 7,70 7,70 1,00

PAV 7 18000 9,66 9,66 1,00

PAV 8 21000 11,76 11,76 1,00

PAV 9 24000 14,00 14,00 1,00

PAV 10 27000 16,41 16,41 1,00

47

PAV 11 30000 18,98 18,98 1,00

PAV 12 33000 21,67 21,67 1,00

PAV 13 36000 24,51 24,51 1,00

PAV 14 39000 27,55 27,55 1,00

PAV 15 42000 30,66 30,66 1,00

PAV 16 45000 33,84 33,84 1,00

PAV 17 48000 37,00 37,00 1,00


Tabela 13 - Deslocamentos força nocional em x (Contravento X).

Deslocamento força nocional eixo X - Contravento em X (mm)


SUB 2 -6000 2,10 2,10 1,00

SUB1 -3000 2,85 2,85 1,00

TERRE0 0 4,85 4,85 1,00

PAV 2 3000 7,53 7,53 1,00

PAV 3 6000 10,06 10,06 1,00

PAV 4 9000 12,55 12,55 1,00

PAV 5 12000 15,10 15,10 1,00

PAV 6 15000 17,70 17,70 1,00

PAV 7 18000 20,89 20,89 1,00

PAV 8 21000 24,53 24,53 1,00

PAV 9 24000 28,78 28,78 1,00

PAV 10 27000 32,90 32,90 1,00

PAV 11 30000 37,08 37,08 1,00

PAV 12 33000 41,35 41,35 1,00

PAV 13 36000 45,12 45,12 1,00

PAV 14 39000 48,95 48,95 1,00

PAV 15 42000 52,71 52,71 1,00

PAV 16 45000 56,35 56,35 1,00

PAV 17 48000 59,78 59,78 1,00


48

Tabela 14 - Deslocamentos força nocional em y (Contravento X).

Deslocamento força nocional eixo Y - Contravento em X (mm)


SUB 2 -6000 0,71 0,71 1,00

SUB1 -3000 0,83 0,83 1,00

TERRE0 0 1,90 1,90 1,00

PAV 2 3000 2,83 2,83 1,00

PAV 3 6000 4,73 4,73 1,00

PAV 4 9000 7,11 7,11 1,00

PAV 5 12000 9,82 9,82 1,00

PAV 6 15000 12,78 12,78 1,00

PAV 7 18000 16,30 16,30 1,00

PAV 8 21000 20,28 20,28 1,00

PAV 9 24000 24,64 24,64 1,00

PAV 10 27000 29,25 29,25 1,00

PAV 11 30000 34,09 34,09 1,00

PAV 12 33000 39,24 39,24 1,00

PAV 13 36000 44,57 44,57 1,00

PAV 14 39000 50,11 50,11 1,00

PAV 15 42000 55,75 55,75 1,00

PAV 16 45000 61,46 61,46 1,00

PAV 17 48000 67,10 67,10 1,00


Assim conforme as tabelas, os valores mostram que para os dois casos

analisados a estrutura apresenta razão inferior a 1,1, ou seja, classifica-se em

pequena deslocabilidade, descartando a necessidade de reduzir a rigidez à flexão e

axial das barras para 80% dos valores originais na análise onde a mesma pode ser

dimensionada considerando apenas a análise de primeira ordem.

4.4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA

Após a modelagem e verificação dos deslocamentos da edificação no

programa SAP2000 foi realizado um estudo em vigas e pilares que apresentavam

49

esforços resistentes muito acima dos esforços atuantes máximos suportados pelo

perfil, chegando a configuração mostrada nas figuras 28 e 29 abaixo.

Figura 28 - Relação de perfis W pav. tipo.


Figura 29 - Relação de perfis W pav. subsolo.


50

5 CONCLUSÕES

Através desse modelo chegou-se à configuração ideal do sistema construtivo

que satisfez a diminuição de peso da estrutura aliados aos deslocamentos atendidos

sob às premissas referentes à Norma NBR 8800 (ABNT,2008) e AISC 360-10, assim

concluindo o objetivo geral proposto pelo estudo para alcançar competividade no

mercado.

Para isso se concretizar foi necessário a utilização do sistema aporticado

rígido associado ao contraventamento nas duas direções (X e Y), conferindo maior

rigidez estrutural e consequentemente diminuindo os deslocamentos horizontais.

Devido a estrutura analisada ser bastante esbelta, os contraventos em X e V

invertido praticamente sofrem os mesmos deslocamentos, mas ainda se tornando

mais viável o V invertido por apresentar menor razão deslocamento na direção X.

Outro fator relevante para conseguir atender os deslocamentos máximos

previstos em Norma é a oportunidade da utilização de contraventos nas três paredes

da caixa do elevador, somente deixando livre a frente onde estão localizadas as

portas. Pode-se destacar também a importância da elaboração do projeto

arquitetônico de estruturas em aço respeitarem às suas limitações estruturais pelo

fato de edifícios residenciais altos estarem sob a influência da ação dos ventos

tornando imprescindível a utilização dos contraventos entre pórticos para

estabilização lateral.

A opção pela utilização do diafragma rígido na laje, além de facilitar a

aplicação das cargas de vento e nocionais, confere maior rigidez conforme o

comportamento real de uma laje em concreto utilizando fôrmas de Steel Deck. O

diafragma possibilita a diminuição de altura do perfis devido à interação completa

entre laje e viga, fazendo com tenha um aumento do esforço resistente.

Como a estrutura apresentou classificação de baixa deslocabilidade, fator

inferior a 1,1, tornou-se dispensável a análise de segunda ordem.

Através do estudo das tensões em vigas e pilares que apresentaram esforços

resistentes muito acima dos esforços atuantes máximos, chegou-se ao peso

compatível para que a estrutura não perca sua segurança e funcionalidade

concluindo o objetivo de otimização dos perfis.

51

REFERÊNCIAS

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