artigo.estudo.da.redistribuicao.de.esforcos.em.ed.recalques.diferenciais.9p

8/18/2019 Artigo.estudo.da.Redistribuicao.de.Esforcos.em.Ed.recalques.diferenciais.9p

1/9

ANAIS DO 50º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2008 – 50CBC0072 1

ESTUDO DA REDISTRIBUIÇÃO DE ESFORÇOS EM EDIFICAÇÕES COMRECALQUES DIFERENCIAIS

THE STUDY OF THE REDISTRIBUTION OF EFFORCE IN BUILDINGS WITHDIFFERENTIAL ASSETLEMENT

Cícero Isac de Alencar de Lima¹; Ricardo José Carvalho Silva²; Francisco Chagas da Silva Filho³

(1) Bolsista PIBIC – CNPq, Departamento de Engenharia Civil, Unifore-mail: [email protected]

(2) Professor Doutor, Departamento de Engenharia Civil, Unifore-mail:[email protected]

(3) Professor Doutor, Departamento de Engenharia Civil, Unifore-mail:[email protected]

Resumo

Na elaboração de um projeto estrutural é comum o calculista desprezar os recalques e considerar a

edificação sobre apoios indeslocáveis. Na verdade isto pode ser uma simplificação aceitável ou não,

como Lima (2007) explicou no trabalho: “Influência dos recalques do radier na edificação”,

apresentado no Ibracon-2007. Segundo Lima (2007), um recalque diferencial em uma estrutura com

pilares espaçados de maneira irregular pode propiciar uma variação radical nos esforços das lajes,

vigas e pilares previstos pelo calculista. Dependendo da estrutura, essa variação de esforços pode

causar desde fissuras até uma possível ruptura localizada.

Motivado com os resultados da pesquisa computacional de Lima (2007), este trabalho se propôs a

fazer uma investigação em um edifício real de 20 pavimentos, com fck de 30 MPa, com sistema

estrutural de lajes nervuradas de concreto armado e vigas-faixas protendidas, com 13 pilares e

fundação direta, localizada em Fortaleza-CE. Neste estudo, foi modelada a estrutura desta

edificação no programa computacional SAP2000, analisados e comparados os esforços na

edificação antes e depois dos recalques.

Os resultados da pesquisa mostraram que a redistribuição de esforços para a referida edificação foi

considerável e que o calculista não deve desprezar os recalques no cálculo estrutural de uma

edificação com fundação direta.Palavra-Chave: recalque, redistribuição de esforços, fundações.

Abstract

Generally in the elaboration of a structural design, the sctrutural engineer considers the foundation

without assetlement. It may be an acceptable simplification or not, as Lima (2007) explain in his

paper: “The influence of vertical displacement in the foundation raft for the building”, presented in

Ibracon-2007. Accord Lima (2007), a differential assetlement in a structure with irregular spaced

among columns may cause a high redistribution of efforts in the slabs, beams and columns

calculated for the structural engineer. That high redistribution of efforts may cause damages in the

building structure, but it depends on the kind of structural system was adopted. The results of Lima (2007) had motivated that work which intended to study the redistribution ofefforts in a building with 21 floors, with 13 columns and direct foundation, located in Fortaleza-CE.


2/9


In that study, the assetlement of foundation was measured in the site for each floor concreted andusing the software SAP2000, the efforts before and after the assetlements were calculated and they

were compared themselves.

The results of that research showed that the efforts redistribution was reasonable and the structural

engineer needs to consider the influence of the assetlements in his calculation.key-words:assetlement, redistribution of efforts, foundation

1. Introdução

Geralmente o calculista estrutural dimensiona as estruturas dasedificações considerando os apoios indeslocáveis, o que resulta em um conjunto dereações de apoio que são passadas para o engenheiro geotécnico dimensionar afundação, este por sua vez, contrariando esta hipótese, admite que o terreno possarecalcar conforme as características apresentada pelo terreno de fundação.

Essa discordância entre projetos pode levar a resultados perigosos, pois aformação de recalques impõe a estrutura um fluxo de carregamento diferente ao que foiprevisto pelos calculistas, alterando assim, os esforços atuantes nos elementosestruturais e nas reações no solo.

Segundo Lima (2007), um recalque diferencial em uma estrutura compilares espaçados de maneira irregular, como a maioria das edificações, pode propiciaruma variação razoável nos esforços previstos pelo calculista. Dependendo da estrutura,essa variação de esforços pode causar desde fissuras até uma possível rupturalocalizada.

Com o intuito de analisar a redistribuição dos esforços em edificaçõesatravés do programa computacional SAP2000, submetidos a recalques diferenciais, foiescolhida uma obra na cidade de Fortaleza de 20 pavimentos, com fck de 30 MPa, comsistema estrutural de lajes nervuradas de concreto armado e vigas-faixas protendidas,com 13 pilares e fundação direta.

2. Revisão Bibliográfica

Os diversos problemas observados em estruturas causados devido àformação de recalques em solos colapsivos têm motivado diversos pesquisadores aestudarem este fenômeno de interação solo-estrutura, dentre eles pode-se citar:

Gusmão Filho (1995) que acompanhou a leitura de recalques durante osdezoitos meses de construção de sete edifícios idênticos de um conjunto habitacional na

cidade do Recife. O autor observou que, apesar dos prédios serem idênticos, elesapresentaram desempenho diferente devido ao perfil geotécnico do terreno ser bastantevariável. Notou ainda para os sete edifícios o efeito da interação solo-estrutura de


3/9


redistribuição de cargas nos pilares, além da maior influência dos primeiros pavimentosna rigidez da estrutura. Em função desse aspecto, confirmou que os danos devidos aosrecalques diminuem de intensidade de baixo para cima do edifício e raramente alcançammais de cinco pavimentos. Por esse motivo, há uma recomendação para que se adie aexecução das alvenarias nos primeiros pavimentos para após o término da estrutura, como objetivo de evitar danos para as alvenarias em caso de recalques elevados previstos.

DANZIGER et al. (2000) que apresentaram medidas de recalques desde oinício da construção de um prédio com fundações superficiais em solo arenoso na ZonaOeste do Rio de Janeiro. Os autores verificaram que não apenas a execução da estruturados primeiros pavimentos influenciou a rigidez do conjunto, mas as alvenarias tiverampapel importante também. Constataram que mesmo prédios de baixa altura podem terinfluência significativa da rigidez na uniformização dos recalques.

3. Análise Teórico-Computacional da Redistribuição de Esforços deUma Edificação no Pós - Recalque

A edificação em estudo foi projetada com 20 pavimentos, com 13 pilaresespaçados de maneira irregular cujas dimensões são variáveis e com fundação direta,

também possui, dois poços de elevador e uma escada onde estão locados os pilares demaiores dimensões (P6, P7, P12 e P13), estes conferem à estrutura maior rigidez econtribui significativamente para a estabilidade global da edificação, conforme mostra aplanta de forma do pavimento tipo (Figura 1).


4/9


Figura 1 – Forma do pavimento tipo da edificação.

No presente trabalho, para verificar a redistribuição de cargas nos pilaresno pós-recalque, modelou-se a estrutura da edificação obedecendo ao projeto docalculista através do programa computacional de elementos finitos SAP2000 (Figura 2).

Também se verificou a redistribuição dos esforços no pós-recalquevariando a rigidez da edificação, ou seja, variando o valor do módulo de deformação noprograma.

Figura 2 – Imagem 3D da estrutura analisada no SAP2000.

Inicialmente, foram calculadas as cargas nos pilares da estruturadesprezando os recalques, assim como geralmente é considerado pelos projetistasestruturais. Em seguida foi feito o mesmo cálculo considerando um recalque diferencial

estimado de um centímetro nos pilares P10 e P11 em relação aos demais (Figura 1).


5/9


Essas análises foram feitas quando o prédio só tinha um pavimento, depoisquando o prédio tinha dois pavimentos e assim seguidamente até o prédio ter vintepavimentos.

Em seguida foram feitos os mesmo estudos variando a rigidez daedificação. Para simular a variação da rigidez da edificação (EI), a edificação foi analisadacom quatro módulos de deformação diferente: E= 30,67 GPa, E= 28,00 GPa, E= 25,86GPa e E= 21,69 GPa.

4. Resultados

Como já se esperava, independentemente da rigidez da estrutura (EI),desprezando os recalques diferenciais da edificação, notou-se que os pilares tiveram umcrescimento de carga linear à medida que o edifício ficava mais alto.

Considerando a edificação com um recalque diferencial de 1 cm nos pilares(P10 e P11) e com E = 30,67 GPa, observou-se que mesmo o prédio subindo eaumentando a carga total da edificação, os pilares P10 e P11 continuaram perdendocarga como se os pilares estivessem pendurados na rigidez da edificação até o prédioatingir 7 andares, depois os pilares voltaram a receber carga (Figura 3).

Observando a mesma Figura 3, notou-se que quanto menor a rigidez doprédio (menor módulo de deformação E), menor é a perda de carga do pilar recalcado oque levou a uma menor redistribuição de cargas nos pilares vizinhos. Veja que asedificações com E= 30,67 GPa, E= 28,00 GPa, E= 25,86 GPa e E= 21,69 GPa perderamcarga nos pilares recalcados até 7 andares, 6 andares, 5 andares e 4 andares,respectivamente.


6/9


Figura 3 - Reações de apoio por pavimentos no pilar P10 = P11 após recalque de 1cm.

Observou-se também, que os pilares mais próximos (P8 e P9) dos quesofreram recalques diferenciais (P10 e P11) receberam um acréscimo maior de cargasconforme variou a rigidez da estrutura e que esta variação foi reduzida à medida que seaumentava o número de pavimentos (Figura 4).


7/9


Figura 4 - Variação de carga no pilar P8 = P9

Esse aumento de carga com uma intensidade tão alta possivelmente foimascarada pela consideração de um recalque diferencial alto (1cm) quando a edificaçãoainda tinha somente 1 pavimento.

Ainda com base nos estudos realizados, foi possível mapear atransferência de cargas dos pilares, cuja representação esquemática encontra-se naFigura 5.


8/9


P1 P2 P3 P4 P5

P6 P7

P10 P9P11P8

P12 P13

Transferência de muita carga

Legenda

Transferência de muito pouca carga

Transferência de pouca carga

Figura 5 - Redistribuição de cargas após os recalques.

5. Conclusões

Notou-se que as edificações de poucos andares com recalquesapresentam um quadro de redistribuição mais grave que edificações maiores, porque ospilares recalcados ficam pendurados na estrutura ao invés de absorverem as cargas.

Observou-se o aumento da rigidez da edificação através do módulo dedeformação (E) faz com que a taxa de redistribuição de cargas para os pilares próximosdos pilares recalcados aumente, embora esse aumento seja pequeno em edificaçõesmais altas.


9/9


Concluiu-se, também, que a consideração no cálculo estrutural daredistribuição dos esforços no pós-recalque seja importante, principalmente emedificações pesadas e baixas.

6. Referências

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6118: Projeto de estruturas deconcreto - Procedimentos. Rio de Janeiro, 2003.

DANZIGER, B.R., DANZIGER, F.AB., CRISPEL, F.A.. A Medida dos Recalques desde o

Início da Construção como um Controle de Qualidade das Fundações. Anais do 4ºSeminário de Engenharia de Fundações Especiais e Geotecnia, SEFE IV, v. 1, pp. 191-202, São Carlos, SP, 2000.

GUSMÃO FILHO, J.A. Contribuição à Prática de Fundações: A Experiência de Recife.Tese de Concurso para Professor Titular da Escola de Engenharia da UFPE,Pernambuco, PE, 1995.

LIMA, CÍCERO I.A.; SILVA, RICARDO J.C.; SILVA FILHO, FRANCISCO C. Influênciados recalques do radier , 49º Congresso Brasileiro do Concreto, Bento Gonçalves, RS,

IBRACON, 2007.

artigo.estudo.da.redistribuicao.de.esforcos.em.ed.recalques.diferenciais.9p

Documents