aula 3 - cargas horizontais

Alvenaria Estrutural

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Distribuio de Aes Horizontais

Disponvel em http://chasqueweb.ufrgs.br/~jeanmarie/eng01208/ENG01208.html


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Aes horizontais

Vento (NBR 6123 ) Sismo Desaprumo (DIN 1053)


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Velocidade Caracterstica

NBR 6123vk = S1S2S3v0

ondevk : velocidade caracterstica do vento

v0 : velocidade bsica (figura 1)

S1 : fator topogrfico (item 5.2 )

S2 : fator de rugosidade e regime (tabela 2)

S3 : fator estatstico (tabela 3)


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Presso de obstruoq = 0,613 vk2onde

q : presso de obstruo em N/m2vk : velocidade caracterstica em m/s

Fora de arrastoFv = Ca q Asonde

Fv : fora do vento (em cada pavimento)Ca : coeficiente de arrasto

- vento no turbulento- vento de alta turbulncia

q : presso de obstruoAs : rea da superfcie na qual o vento atua

Fora do vento


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Fator Topogrfico Coeficiente S1 (NBR 6123)

3 : S1 = 1,06 17 : S1(z) = 1 + ( 2,5 - z / d ) tg ( - 3 ) 45 : S1 (z) = 1 + ( 2,5 - z / d ) 0,31

ondez : altura do ponto a partir da superfcie do terreno


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Fator de Rugosidade e Regime S2

Categoria do TerrenoI : superfcies lisas de grandes dimenses (mais de 5 km na direo

e sentido do vento incidente)II : terreno aberto, em nvel, poucos obstculos isolados (rvores ou

pequenas construes)III : terrenos planos com obstculos como muros, edificaes baixas

e esparsasIV : terreno com obstculos numerosos em zonas florestal, industrial

e urbanizadaV : terreno com obstculos numerosos e altos, como centro de

grandes cidades


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Fator de Rugosidade e Regime S2

Classes de edificao

A : edificaes com maior dimenso menor que 20 m

B : edificaes com maior dimenso entre 20 e 50 m

C : edificaes com maior dimenso maior que 50 m


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Coeficiente S2 (Tabela 2 NBR 6123)


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Fator Estatstico Coeficiente S3 (NBR 6123)

Grupo Descrio S3

1

Edificaes cuja runa pode prejudicar o socorro apessoas aps uma tempestade destrutiva ( hospitais,quartis de bombeiros, centrais de comunicao, etc ).

1,10

2Edificaes para hotis, residncias, comrcio eindstria com alto fator de ocupao. 1,00

3Edificaes industriais com baixo fator de ocupao (depsitos, silos, construes rurais, etc ). 0,95

4Elementos de vedao ( telhas, vidros, painis devedao, etc). 0,88

5Edificaes temporrias e estruturas dos grupos 1 a 3durante a construo. 0,83


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Condies para considerao de vento turbulento

O regime do vento para uma edificao pode ser considerado de alta turbulncia quando sua altura no excede a duas vezes a altura mdia das edificaes da vizinhana estendendo-se estas, na direo do vento incidente a uma distncia mnima de :

500 m para edificao at 40 m de altura






Desaprumo (DIN 1053)

onde: ngulo de desaprumo (em radianos)

H : altura da edificao

Fora horizontal equivalente

Fd = P

ondeFd : fora horizontal por pavimento

P : peso total de um pavimento



Consideraes Bsicas

Lajes consideradas como diafragmas rgidos

Cuidados especiais com:

Lajes pr-moldadas

Lajes macias com grandes aberturas

Classificao de Estruturas de Contraventamento (CEB-FIP)

Estruturas Contraventadas

Estruturas de Contraventamento



Estruturas e Aes



Consideraes sobre estabilidade



Estruturas de Contraventamento Simtricas e Assimtricas

Estruturas simtricas: simplicidade na anlise Estruturas assimtricas: maior complexidade

A resultante das aes horizontais coincidir com o centro de toro.

As estruturas no simtricas podem estar sujeitas a um esforo de toro que deve ser considerado na distribuio das cargas horizontais.



Estruturas sujeitas a um momento toror

W - Resultante das foras horiz.

CC - Centro de cisalhamento



Considerao de Abas ou Flanges

So trechos de paredes transversais ligados ao painel. So considerados solidrios aos painis, alterando de forma significativa sua rigidez.

Considerao das abas dobra a inrcia dos painis !

Conseqncias importantes: Deslocamentos so reduzidos metade

Tenses devidas s aes horizontais so reduzidas metade



Considerao de Abas ou Flanges

Recomendaes normativas

BS-5628 NBR-10837 ACI-530



Procedimento de distribuio

Somar todas as rigidezes

Calcular a rigidez relativa de cada painel

Calcular a ao em cada painel. Ftot a fora total num determinado nvel

Determinar os diagramas de esforos

M: Momento fletor atuando na parede

W: mdulo resistente flexo



Transmisso de aes horizontais

As aes horizontais, so transmitidas s lajes, que trabalhando como chapas, as transmitem s paredes paralelas direo dessas aes.

Essas paredes, denominadas paredes de contraventamento. iro transmitir as aes horizontais s fundaes. Para tal, se faz necessrio que a ligao laje/parede seja capaz de resistir ao esforo de corte que surge nesta interface.

Nas paredes que no sejam de contraventamento, deve-se prever uma ligao entre laje e parede que permita o deslocamento relativo entreesses dois elementos.

A laje trabalhando como chapa possui uma rigidez muito grande, as aes horizontais podem ser distribudas entre as paredes de contraventamento proporcionalmente rigidez de cada parede, Estaro todas sujeitas a um mesmo deslocamento horizontal.



Deslocamento horizontal em paredes de contraventamento.



1. Uma vez definidas as paredes de contraventamento e conhecida a resultante das aes horizontais, resta determinar qual o quinho de carga que corresponde a cada parede.

2. Conhecido esse valor, pode-se obter os deslocamentos, tenses mximas, esforos de corte e verificar a existncia de tenses de trao.

3. Mtodos de anlise i) Mtodo das paredes articuladas;ii) Analogia de prtico; iii) Prtico de coluna larga; iv) Elementos finitos.

Contraventamento com Aberturas



Elementos finitos

Aspectos importantes

Modelagem com elemento de membrana ou chapa;

Carregamento ao nvel de cada pavimento;

Uniformizao por compatibilidade dos deslocamentos nos ns;

Dificuldades:

Na montagem dos dados; Na interpretao dos resultados; Na definio das leis constitutivas

dos materiais.



Identificao de paredes e lintis



Variveis de anliseDeslocamentos horizontais nas direes X e Y;

Momentos fletores nas duas direes;

Esforos Normais

Verificao

Tenses normais de trao e de compresso nos diferentes nveis;

Flexo e cisalhamento dos lintis;

A contribuio das abas comparando os modelos com e sem.


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Exemplo de clculo

26

60x60/160 120x120/100

120x

120/

100

120x

110/

110

120x

110/

110

120x

120/

100

60x60/160 120x120/100

80x210 80x210

70x2

10

80x210

80x210

80x210 80x210

70x2

10

DORMITRIOSOLTEIROA.: 8,00m

DORMITRIOCASALA.: 8,16m

BANHOA.: 2,58m

COZINHA/ESTARA.: 16,83m




BANHOA.: 2,58m

120x120/100 60x60/160

BANHOA.: 2,58m



80x210 80x210

70x2

10

120x

120/

100

120x

110/

110

120x

110/

110

80x210

80x210



120x

120/

100

120x120/100 60x60/160

BANHOA.: 2,58m



80x210 80x210

70x2

10

1532

015

239.

515

239.

515

320

15

1194

15 250 15 120 15 255 15

685

15 250 15 120 15 255 15

685

1521

515

105

239.

515

239.

510

515

215

15

24

23

22

21

20

19

18

17

25

26

ACESSOPRINCIPAL

HALL/ESCADAA.: 12,985m

mur

eta

h=1,

10m

mur

eta

h=1,

10m

mur

eta

h=1,

10m

mur

eta

h=1,

10m

8080 80

80

160

1512

021

020

015

474

330

245 15 255 15 120 15 250 15

245 685

245 15 255 15 120 15 250 15

245 685

1615

1615

1532

015

239.

515

239.

515

320

15

1194

1521

515

105

239.

515

239.

510

515

215

15

120x60/160

A A'

B

B'

C

C'

11

12

13

14

15

16


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Planta pavimento tipo

27

76

85 85

76

85

240

85

11

8686 86

86

240

15

240

15

320

15

121 x 120/120121 x 120/120

121 x 120/120 121 x 120/12081 x 60/160 81 x 60/160

81 x 60/16081 x 60/160

121

x 12

0/12

012

1 x

120/

120

121

x 12

0/12

012

1 x

120/

120 1

2

1

x

1

2

0

/

1

2

0

1

2

1

x

1

2

0

/

1

2

0

1

2

1

x

1

2

0

/

1

2

0

1

2

1

x

1

2

0

/

1

2

0

121 x 60/160

08

07

06

05

04

03

02

01

09

m

u

r

e

t

a

h

=

1

,

2

0

m

m

u

r

e

t

a

h

=

1

,

2

0

m

mur

eta

h=1,

20m

mur

eta

h=1,

20m

1195

1599


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Grupos de paredes

28


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Aes horizontais

29

Aes de vento e desaprumo:

Vento incidente a 0 e 90;

Vo = 37,5 m/s;

Altura da edificao = 28,9 m;

Carregamento vertical por Pav. = 1550 kN.


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Aes Horizontais

30

AES DO VENTO

b = 0,85 Vo (m/s) = 37,5 Vento a 0

Fr = 0,98 S1 = 1 l1/l2 0,75

p = 0,125 S3 = 1 h/l1 2,42

P direito (m) = 2,89 Dimenso no eixo X da edificao (m) = 15,99 Vento a 90

Ca (0) = 0,92 Dimenso no eixo Y da edificao (m) = 11,95 l1/l2 1,34

Ca (90) = 1,00 Altura alm do ltimo Pavimento (m) = 0 h/l1 1,81


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Presso dinmica e fora resultante

31

Pavimento Z (m) S2 Vk (m/s) Pdin (kN/m) Fhx (kN) Fhy (kN)

10 28,9 0,95 36,14 0,8 7,74 25,24

9 26,01 0,94 35,67 0,78 15,08 49,17

8 23,12 0,93 35,15 0,76 14,64 47,75

7 20,23 0,91 34,57 0,73 14,16 46,18

6 17,34 0,89 33,91 0,7 13,62 44,43

5 14,45 0,87 33,14 0,67 13,02 42,45

4 11,56 0,85 32,23 0,64 12,31 40,15

3 8,67 0,82 31,09 0,59 11,46 37,36

2 5,78 0,78 29,56 0,54 10,35 33,76

1 2,89 0,72 27,1 0,45 8,7 28,39


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Aes horizontais

32


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Aes horizontais

33

20,27 kN

24,10 kN

26,67 kN

28,66 kN

30,31 kN

31,72 kN

32,97 kN

34,08 kN

35,10 kN

18,02 kN

2,88 kN

2,88 kN

2,88 kN

2,88 kN

2,88 kN

2,88 kN

2,88 kN

2,88 kN

2,88 kN

2,88 kN

13,93 kN

16,57 kN

18,34 kN

19,71 kN

20,84 kN

21,81 kN

22,67 kN

23,43 kN

24,14 kN

12,39 kN

Vento 0 Vento 90 Desaprumo


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Esforos solicitantes globais

34


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Distribuio entre paredes no sentido x

35


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Inrcia das paredes

36


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Rigidez das paredes Px

37


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Esforo Cisalhante (kN)

38


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Momentos fletores (kN.m)

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Estabilidade Global da Estrutura de Contraventamento

A verificao da estabilidade global recomendvel para qualquer edificao e indispensvel para edifcios em que haja suspeita sobre sua condio de deslocabilidade.

Conceitos Bsicos Esforo de primeira ordem Esforo de segunda ordem

Classificao das Estruturas Quanto Deslocabilidade Indeslocvel (2a. ordem < 10% do de 1a. ordem ) Deslocvel (2a. Ordem 10% do de 1a. ordem )



onde : parmetro de instabilidadeH : altura total do edifcioP : peso total da edificaoE I : rigidez flexo do sistema de

contraventamento

Avaliao simplificada da deslocabilidade

Parmetro (CEB 1990)

Estrutura indeslocvel se for menor que:0,7 : para sistemas compostos apenas por pilares-parede0,6 : para sistemas com nmero de pavimentos > 40,5 : para sistemas compostos apenas por prticos

Seno: Aumentar a rigidez a flexo



Parmetro z Onde:

M: Acrscimo de momento devido a deslocamentos horizontais

M1: Momento de primeira ordem

Diagnstico dado por:z 1,10 : estrutura indeslocvelz > 1,10 : estrutura deslocvel

Momento de 2a. Ordem pode ser calculado por:M2 = z M1

1,10 z 1,20



Clculo de M e M1

Considerar: Fi com coeficiente 1,4 Pi com coeficiente 1,00 a 1,15

aula 3 - cargas horizontais

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