powerpoint presentation · a percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a...

38
OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios Projecto de estruturas para resistência aos sismos EC8-1 Exemplo de aplicação 2 António Costa Ordem dos Engenheiros Lisboa 11 de Novembro de 2011 Porto 18 de Novembro de 2011

Upload: others

Post on 01-Jun-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

Projecto de estruturas para resistência aos

sismos

EC8-1

Exemplo de aplicação 2

António Costa

Ordem dos Engenheiros

Lisboa – 11 de Novembro de 2011

Porto – 18 de Novembro de 2011

Page 2: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

EXEMPLO – EDIFÍCIO COM ESTRUTURA DE PAREDES

Laje fungiforme maciça : 0,22 m

Vigas: 0,3 m x 0,45 m

Pilares centrais: 0,65 m x 0,65 m

Pilares de canto: 0,35 m x 0,35 m

Paredes Y : 5,5 m x 0,3 m

Paredes acopladas X: 2.0 m x 0,3 m

Vigas de acoplamento: 0,3 m x 0,8 m

Materiais: C35

A 500 NR SD

PLANTA

Page 3: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

ESTRUTURA

ALÇADO CORTE PELO EIXO 2

Elementos sísmicos primários:

Paredes

Vigas de acoplamento

Elementos sísmicos secundários:

Sistema pilar-laje

Sistema pilar-viga

Page 4: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

ACÇÕES

Acções gravíticas

Peso próprio da estrutura

Lajes: rcp = 2,5 kN/m2; sc = 4,0 kN/m2

Vigas de bordo: rcp (paredes no contorno do edifício) = 5,0 kN/m

Acção sísmica

O edifício está localizado em Portugal Continental nas zonas sísmicas 1.2 (agR = 2,0 m/s2) e 2.3

(agR = 1,7 m/s2).

O solo de fundação é constituído por uma areia muito compacta classificável como um

terreno do tipo B de acordo com o EC8-1.

O edifício é classificado como pertencendo à classe de importância II, à qual está associado

um coeficiente de importância I = 1,0: ag = agR

Coeficiente de comportamento: Direcção X - q = 3,6 Direcção Y - q = 3,0

A estrutura será dimensionada como estrutura de ductilidade média DCM

Page 5: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

ACÇÕES

Espectros de resposta de cálculo

Direcção X

(q=3,6)

Espectros de resposta de cálculo

Direcção Y

(q=3,0)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0

Sd [

m/s

2]

T [s]

Sismo 1

Sismo 2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0

Se [

m/s

2]

T [s]

Sismo 1

Sismo 2

Page 6: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

ANÁLISE ESTRUTURAL

Método de referência do EC8 - análise modal por espectro de resposta considerando um

modelo elástico linear da estrutura e o espectro de resposta de projecto

A estrutura foi analisada recorrendo a um modelo tridimensional constituído por barras que

simulam os pilares, paredes, vigas e lajes.

A rigidez de flexão e de corte destes elementos estruturais foi considerada igual a metade

da rigidez elástica

Dois modelos estruturais:

modelo global da estrutura tem por objectivo :

• mostrar que o sistema pilar-viga e o sistema pilar-laje podem ser considerados como sistemas

secundários;

• determinar os esforços para a situação de projecto sísmica para efeito do dimensionamento

dos elementos sísmicos secundários.

modelo da estrutura primária constituída pelas paredes e vigas de acoplamento

Page 7: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

ANÁLISE ESTRUTURAL

Modelo global tridimensional da estrutura

(estrutura modelada acima do piso 0)

A estrutura é classificada como regular em altura e em planta

(a classificação da regularidade deve ser realizada considerando a estrutura global)

Page 8: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

ANÁLISE ESTRUTURAL

A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de

corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

Direcção X

Pilares de canto: 2,3 %

Pilares centrais: 3,9 %

Paredes (5.5 m x 0,3 m): 5,2 %

Paredes (2,0 m x 0,3 m): 88,6 %

= 11,4 / 88,6 = 0,129 < 0,15

Direcção Y

Pilares de canto: 1,6 %

Pilares centrais: 2,2 %

Paredes (2,0 m x 0,3 m): 3,4 %

Paredes (5,5 m x 0,3 m): 92,8 %

= 7,2 / 92,8 = 0,078 < 0,15

A contribuição dos elementos sísmicos secundários para a rigidez lateral da estrutura não deve

ser superior a 15% da dos elementos primários.

(controlar a redução da aceleração espectral por via da diminuição da rigidez da estrutura)

Page 9: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

ANÁLISE ESTRUTURAL

Modelo da estrutura primária

Necessário verificar se as paredes ligadas por vigas constituem

uma parede acoplada.

O EC8 impõe que o acoplamento deve ser capaz de reduzir em

pelo menos 25 % a soma dos momentos flectores obtidos na

base de cada parede se cada uma funcionasse separadamente

Momentos flectores e esforços axiais na base das paredes devidos

à acção sísmica na direcção X :

Momentos na base da parede acoplada: My = 2 x 1847 = 3694 kNm

Esforço axial nas paredes: N = 2434kN

Momento total: My = 3694 + 2434 x 6 = 18298 kNm

Verifica-se que a redução do momento flector na base é da ordem

de 80% pelo que as paredes ligadas por vigas constituem uma

parede acoplada.

Período fundamental de vibração nas direcções principais:

TX = 1,71 s; TY = 1,98 s

O modo de vibração de torção: TRZ = 1,24 s

Page 10: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

ANÁLISE ESTRUTURAL

Sendo o edifício regular em altura e em planta o valor máximo do coeficiente de comportamento é

dado por:

q = qo Kw com Kw =1,0 {Kw = (1+ a0)/3 = (1+ 35/5,5) / 3 = 2,45 ≤ 1.0}

direcção X: qo = 3,0 αu/α1 com αu/α1 =1,2 por se tratar de um sistema de paredes acopladas.

q = qo = 3 x 1,2 = 3,6

direcção Y: q = qo = 3,0 por se tratar de um sistema de paredes não acopladas

COEFICIENTE DE COMPORTAMENTO

Page 11: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

ANÁLISE ESTRUTURAL

Os efeitos acidentais da torção são determinados considerando ao nível dos pisos a actuação de

momentos torsores Mai obtidos pela seguinte expressão:

Mai = eai Fi

em que:

eai = 0,05 Li eaiX = 0,05 x 12 = 0,60 m ; eaiY = 0,05 x 18 = 0,90 m

Fi - força horizontal actuante ao nível do piso i

Força de corte basal Fb:

Fb = Sd(T1) m

Fi = Fb . zi . mi

zj . mj

Acelerações espectrais de cálculo nas duas direcções ortogonais principais:

TC < T < TD SdX = ag.S.2,5/q.(TC/TX) = 2 x 1,23 x 2,5/3,6 x (0,6/1,71) = 0,60 m/s2

Sdy = 2 x 1,23 x 2,5/3,0 x (0,6/1,98) = 0,62 m/s2

TORÇÃO ACIDENTAL

Page 12: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

ANÁLISE ESTRUTURAL

Piso FiX [kN] FiY [kN] MaiX [kNm] MaiY [kNm]

1 28.4 29.3 17.0 26.4

2 56.8 58.7 34.1 52.8

3 85.1 88.0 51.1 79.2

4 113.5 117.3 68.1 105.6

5 141.9 146.6 85.1 132.0

6 170.3 176.0 102.2 158.4

7 198.7 205.3 119.2 184.8

8 227.1 234.6 136.2 211.2

9 255.4 263.9 153.3 237.6

10 283.8 293.3 170.3 263.9

Forças de inércia Fi e momentos torsores Mai

m = 3060 t ; = 0,85

FbX = 0,60 x 3060 x 0,85 = 1561 kN ; FbY = 0,62 x 3060 x 0,85 = 1613 kN

Massas dos pisos: mi = 306 t

Page 13: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

VERIFICAÇÃO DA DEFORMAÇÃO

Dado que o edifício incorpora paredes de alvenaria é necessário limitar o deslocamento relativo

entre pisos a 0,005 h:

dr / h 0,005

dr deslocamento relativo entre pisos (dr = ds,i – ds,i-1, com ds = qd de)

Direcção Y Direcção X

REQUISITO DE LIMITAÇÃO DE DANOS

= 0,40 (acção sísmica tipo 1) coeficiente de redução que tem em conta o mais baixo período de retorno

da acção sísmica

Page 14: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

VERIFICAÇÃO DA DEFORMAÇÃO

Piso de [mm] ds [mm] dr [mm] dr / h

1 3.0 10.8 10.8 0.0012

2 9.1 32.8 22.0 0.0025

3 16.5 59.4 26.6 0.0030

4 24.2 87.1 27.7 0.0032

5 31.6 113.8 26.6 0.0030

6 38.7 139.3 25.6 0.0029

7 45.3 163.1 23.8 0.0027

8 51.2 184.3 21.2 0.0024

9 56.4 203.0 18.7 0.0021

10 60.8 218.9 15.8 0.0018

Direcção X

Piso de [mm] ds [mm] dr [mm] dr / h

1 1.8 5.4 6.8 0.0008

2 6.3 18.9 13.5 0.0015

3 12.9 38.7 19.8 0.0023

4 21.3 63.9 25.2 0.0029

5 31.1 93.3 29.4 0.0034

6 41.9 125.7 32.4 0.0037

7 53.6 160.8 35.1 0.0040

8 65.7 197.1 36.3 0.0041

9 78.1 234.3 37.2 0.0043

10 90.7 272.1 37.8 0.0043

Direcção Y

Page 15: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

VERIFICAÇÃO DA DEFORMAÇÃO

Verificação da necessidade de se considerar os efeitos 2ª ordem no dimensionamento dos

elementos estruturais calculando o coeficiente de sensibilidade

= Ptot dr / Vtot h

Coeficientes de sensibilidade > 0,10 é necessário considerar os efeitos de 2ª ordem

no dimensionamento da estrutura nas direcções X e Y

Piso Ptot VtotX VtotY drX [mm] drY [mm] X Y

1 30019 1561 1613 10.8 6.8 0.059 0.036

2 27017 1533 1583 22.0 13.5 0.111 0.066

3 24015 1476 1525 26.6 19.8 0.124 0.089

4 21013 1391 1437 27.7 25.2 0.120 0.105

5 18011 1277 1319 26.6 29.4 0.107 0.115

6 15009 1135 1173 25.6 32.4 0.097 0.118

7 12008 965 997 23.8 35.1 0.084 0.121

8 9006 766 792 21.2 36.3 0.071 0.118

9 6004 539 557 18.7 37.2 0.060 0.115

10 3002 284 293 15.8 37.8 0.048 0.111

EFEITOS DE 2ª ORDEM

Page 16: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

Os efeitos de 2ª ordem podem ser considerados de forma simplificada multiplicando os esforços

sísmicos de 1ª ordem pelo factor 1/(1 - )

Direcção X: 1/(1 - 0,124) = 1,141

Direcção Y: 1/(1 - 0,121) = 1,138

Actuação simultânea das componentes horizontais do sismo nas duas direcções:

edifício regular em que as paredes nas duas direcções horizontais são os únicos

elementos sísmicos primários

considera-se que a acção sísmica actua separadamente segundo as direcções ortogonais

principais

(metodologia conservativa mas que conduz a uma

distribuição de esforços equilibrada)

Page 17: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

Parede dos alinhamentos A e D (5,5 m x 0,3 m)

Esforços na base da parede obtidos na análise estrutural:

Sismo EY: N = 0; Mx = 18487 kNm; Vy = 972 kN

Consideração dos efeitos de 2ª ordem:

N = 0; Mx = 18487 x 1,138 = 21038 kNm; Vy = 972 x 1,138 = 1106 kN

g + 2 q: N = -3650 kN

O esforço axial reduzido na parede é:

d = NEd /Ac fcd = 3650 /(5,5x0,30x23,33x103) = 0,094

Valor inferior ao limite regulamentar de 0,4.

Page 18: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

A zona de encastramento na base da parede deve ser considerada como zona crítica com altura

hcr acima da secção de encastramento calculada da seguinte forma:

hcr = max {lw ; hw/6} = max {5,5 ; 35/6} = 5,83 m

Dimensionamento à flexão

A armadura longitudinal deve ser concentrada junto às extremidades da secção da parede nos

elementos de extremidade.

Comprimento mínimo dos el. de extremidade:

lc = max {0,15 lw; 1,5 bw} = 0,83 m

O EC8 obriga a considerar a armadura vertical de alma no cálculo da resistência à flexão das

secções de parede. A armadura mínima na alma da parede é dada por (EC2):

v 0,002 As 6,0 cm2/m

Adopta-se na alma em ambas as faces 10 // 0,20 (As/s = 7,86 cm2/m)

Page 19: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

O momento resistente associado a esta armadura para o nível de esforço axial actuante é:

MRd = 21300 kNm > MEd = 21038 kNm

A taxa de armadura no elemento de extremidade é: = 0,018, valor superior à taxa mínima

igual a 0,005 e inferior à taxa máxima igual a 0,04.

Page 20: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

Uma vez que o esforço axial reduzido na parede d é inferior a 0,15 não seria obrigatório calcular a

armadura de confinamento nos elementos de extremidade podendo a armadura transversal ser

determinada de acordo com os requisitos do EC2 relativos aos pilares.

Ilustra-se, todavia, o dimensionamento do

confinamento dos elementos de extremidade:

= 2 q0 – 1 = 2 x 3,0 - 1 = 5,0

v = (Asv / lw bc) fyd /fcd

Asv = (5,5 – 2 x 0,83) x 7,86 = 30,2 cm2

v = 30,2 / (550 x 30) x 435/23,33 = 0,034

d = 0,094

αwd ≥ 30 x 5 x (0,094 + 0,034) x 2,175 x 10-3 x 0,30/0,22 - 0,035 = 0,022

(wd)min = 0,08

awd 30 (d + v) sy,d bc

bo - 0,035

Comportamento da parede sem confinamento

Verificação da ductilidade local - Zona crítica

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4M

om

en

to [

kNm

]

Ø x 10-3 [m-1]

5

Page 21: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

O confinamento deve ser prolongado horizontalmente no comprimento lc até ao ponto onde o betão

não confinado possa destacar-se devido a grandes extensões de compressão: c > cu2 = 0,0035

Cálculo de lc:

lc = xu (1-cu2 /cu2,c)

Xu = (0,094 + 0,034) x 5,5 x 0,3 / 0,22 = 0,96 m

cu2,c = 0,0035 + 0,1awd

= 0,0035 + 0,1 x 0,51 x 0,08 = 0,0076

lc = 0,96 x (1 – 0,0035 / 0,0076) = 0,52 m

Valor inferior ao mínimo anteriormente calculado pelo que será adoptado um comprimento lc = 0,83 m

coerente com a disposição da armadura longitudinal na extremidade

xu = (d + v) lw bc

bo

Page 22: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

O espaçamento máximo das cintas na direcção longitudinal nos elementos de extremidade:

s = min {b0/2 ; 175 ; 8dbl} = min {220/2; 175; 8x20} = 110 mm

h0 = 83 cm; b0 = 22 cm; s = 10 cm

Adoptando uma cinta de contorno 8 e no interior 4R 8, tem-se:

wd = w fyd /fcd ; w = 2 min(w,x; w,y)

w,x = Asw,x / b0s ; w,y = Asw,y / h0s

w,x = (2 x 0,5) / (22 x 10) = 0,0045

w,y = (6 x 0,5) / (83 x 10) = 0,0036

w = 2 x 0,0036 = 0,0072 wd = 0,0072 x 435 / 23,33 = 0,134 > 0,08

an = (1 – bi2 / 6h0b0) = 1 – (10 x 162 + 2 x 192)/ (6 x 83 x 22) = 0,70

as = (1 - s / 2b0) (1 - s / 2h0) = (1 – 10 / (2 x 22)) x (1 – 10 / (2 x 83)) = 0,73

a = 0,70 x 0,73 = 0,51

a wd = 0,51 x 0,134 = 0,068 > 0,022 (a wd = 0,068 ≈ 9)

Page 23: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

Dimensionamento ao esforço transverso

VEd = V’Ed = 1,5 x 1106 = 1659 kN

Na zona crítica na base da parede irá formar-se a rótula plástica pelo que no dimensionamento

ao esforço transverso considera-se prudente tomar um ângulo = 45º para a inclinação do

campo de compressões.

Vrd,max = 0,6 (1 – fck / 250) fcd b z sen cos

= 0,6 (1 – 35 / 250) x 23,33x103 x 0,3 x 4,7 x sen 45º x cos 45º = 8488 kN >> VEd

Asw /s = VEd /(z cotg fyd) = 1659 / (4,7 x 43,5) = 8.1 cm2/m (2R 10 // 0,20)

Page 24: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

3,5

31,5

21038

2338

1659

1258

456 829,5

11,57

Dimensionamento da parede acima da zona crítica com base em diagramas envolventes dos

momentos e esforços transversos de cálculo

Page 25: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

Paredes acopladas

[M] [V] [N] [M]

Esforços da análise estrutural EX

Page 26: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

Esforços na base da parede

Sismo EX: N = 2434 kN; My = 1847 kNm; Vx = 392 kN

Consideração dos efeitos de 2ª ordem multiplicando os esforços obtidos na análise pelo

coeficiente 1/(1 - ):

N = 2434 x 1,141 = 2777 KN

Mx = 1847 x 1,141 = 2107 kNm; Vy = 392 x 1,141 = 447 kN

Esforço devido à carga quase permanente:

g + 2 q: N = -2479 kN

Verificação do esforço axial máximo

O esforço axial reduzido máximo para a combinação sísmica

d = NEd /Ac fcd = (2777 + 2479) /(2,0x0,30x23,33x103) = 0,375

Valor inferior ao limite regulamentar de 0,4.

Page 27: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

Altura hcr acima da secção de encastramento:

hcr = max {lw ; hw/6} = max {2,0 ; 35/6} = 5,83 m

Dimensionamento à flexão

Comprimento mínimo dos elementos de extremidade:

lc = max {0,15 lw; 1,5 bw} = 0,45 m

A armadura necessária para resistir ao momento actuante deve ser calculada para o esforço axial

mínimo:

N = -2479 + 2777 = 298 kN

O confinamento dos elementos de extremidade da parede deve ser calculado para o esforço axial

máximo:

N = -2479 - 2777 = -5256 kN

= 2 q0 – 1 = 2 x 3,6 - 1 = 6,2

αwd ≥ 30 x 6,2 x (0,375 + 0,037) x 2,175 x 10-3 x 0,30/0,22 - 0,035 = 0,187

Page 28: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES

Vigas de acoplamento (0,3 m x 0,8 m)

As vigas de acoplamento apresentam uma relação l/h = 4/0,8 = 5 > 3, pelo que neste caso

verifica-se que o modo de rotura por flexão é preponderante face ao modo de rotura por

esforço transverso o dimensionamento é idêntico ao das vigas correntes

Os esforços máximos devidos à acção sísmica ocorrem no piso 3.

Esforços obtidos na análise estrutural:

Sismo EX: My = 690 kNm; (Vx = 345 kN)

Consideração dos efeitos de 2ª ordem:

Mx = 690 x 1,141 = 787 kNm;

g + 2 q: My = -32 kNm; Vx = 42 kN (esforços nas secções de extremidade)

Page 29: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS

Sistema de laje fungiforme

Pilares

De acordo com o EC2 a armadura mínima em pilares é:

As,min = max {0,002 Ac ; 0,10 NEd / fyd}

Nos pilares centrais no piso 0 o esforço axial máximo relativo à combinação fundamental de

acções (1,35 g + 1,5 q) é NEd = -8152 kN pelo que a armadura mínima é dada por:

As,min = max {0,002 x 652 ; 0,10 x 8152 / 43,5 } = 18,7 cm2

Pormenorização de armaduras : (4 20 + 4 16) distribuída uniformemente no contorno

Momentos resistentes do pilar:

NEd = -8152 kN ; MRd = 556 kNm combinação fundamental

NEd = -4607 kN ; MRd = 953 kNm combinação sísmica

Page 30: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS

O momento resistente do pilar associado ao esforço axial relativo à combinação sísmica é

elevado pelo que o dimensionamento do sistema de laje fungiforme em ductilidade é inviável.

Esta situação requereria a formação das rótulas plásticas nos pilares e traduzir-se-ia na

transmissão à laje, na zona de ligação aos pilares, de um momento total:

Mtot ≈ 2 x 953 = 1906 kNm

Esforço incomportável quer em termos de resistência à flexão quer em termos de resistência

ao punçoamento da laje.

Será necessário proceder ao dimensionamento deste sistema

para os esforços associados às deformações máximas

induzidas pelo sismo (q=1,0).

Como dimensionar o sistema de laje fungiforme???

EX

Page 31: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS

Exemplifica-se o dimensionamento dos pilares do piso 3.

Esforços no pilar relativos à acção sísmica obtidos no modelo global considerando q=1,0

incluindo os efeitos da torção acidental.

Pilar Piso Secção EX EY

N [kN] Mx [kNm] My [kNm] N [kN] Mx [kNm] My [kNm]

P2B 3 base

35,6 5,0 294,5

0 275,7 0

topo 3,2 244,4 148,3 0

Estes esforços devem ser afectados dos seguintes coeficientes:

1/(1 - ) relativo aos efeitos de 2ª ordem

de1 /de2 relação entre os deslocamentos de1 obtidos no modelo da estrutura primária e de2

obtidos no modelo global para o espectro de resposta de projecto.

Direcção X: 1/(1 - ) x de1 /de2 = 1,141 x (16,5/14,0) = 1,354

Direcção Y: 1/(1 - ) x de1 /de2 = 1,138 x (12,9/11,7) = 1,255

Page 32: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS

Esforços associados à carga quase permanente (g + 2 q):

N = -3690 kN ; Mx = 0 ; My = 11,8 kNm

Obtendo-se os seguintes esforços globais relativos à combinação sísmica:

Pilar Piso Secção

(g + 2 q) + EX (g + 2 q) + EY

N [kN] Mx [kNm] My [kNm] N [kN] Mx [kNm] My [kNm]

P2B 3

base -3642

-3737

6,8 410,6

-3690

346,0 11,8

topo 4,3 342,7 186,1 11,8

Neste piso a armadura mínima do pilar é condicionada pelo esforço axial relativo à combinação

fundamental de acções: As,min = 0,10 NEd /fyd = 0.10 x 6527/43,5 = 15 cm2

Realizável com 8 16 a que corresponde um momento resistente associado ao esforço axial

mínimo para a combinação sísmica (NEd = -3642 kN): MRd = 880 kNm >> MEd

O esforço transverso máximo actuante é: VEd = (410,6 + 342,7) / 3.5 = 215 kN, valor relativamente

reduzido. A armadura transversal é pormenorizada de acordo com as disposições do EC2.

Page 33: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS

Dimensionamento da laje

Exemplifica-se o dimensionamento da laje na direcção Y no piso 8 (piso e direcção onde ocorrem

os maiores esforços)

Momento flector na zona de ligação ao pilar obtido no modelo global (barra que simula a laje) para a

acção sísmica EY considerando q =1,0, incluindo os efeitos da torção acidental:

Mx = 275,4 kNm.

Este momento deve ser afectado do coeficiente:

1/(1 - ) x de1 /de2 = 1,138 x (65,7/49,3) = 1,516

Esforços associados à carga quase permanente (g + 2 q):

Mx = - 210 kNm (na largura do espessamento igual a 2m);

V = 422 kN (esforço de punçoamento)

Page 34: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS

Esforços totais relativos à combinação sísmica

na direcção Y (na largura de 2m):

M-Ed = -275,4 x 1,516 – 210 = - 627,5 kNm

M+Ed = 275,4 x 1,516 – 210 = 207,5 kNm

VEd = 422 kN

Armadura necessária na zona do espessamento (2,0 m):

face superior 20//0,125

face inferior 12//0,15

Para efeitos da verificação da capacidade resistente da laje considera-se que o momento devido

à acção sísmica transmitido pelo pilar à laje se distribui numa largura de 2h para cada lado das

faces do pilar (largura total de 2m)

Page 35: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS

Verificação da segurança ao punçoamento (EC2):

vEd = VEd / (u1 x d)

= 1 + k (MEd / VEd).(u1 / w1)

u1 = 6,50 m; w1 = 4,24 m2 ; k = 0,6

MEd = 2 x (275,4 x 1,516) = 835 kNm

= 1 + 0,6 x 835/422 x 6,5/4,24 = 2,82

Valor muito alto devido à elevada relação entre o momento flector e o esforço vertical.

vEd = 2,82 x 422 / (6,5 x 0,31) = 591 kN/m2

vRd,c = 0,12 k (100 l fck)1/3

k = 1,8; l =0,0081

vRd,c = 658 kN/m2 > vEd

Page 36: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS

Sistema pilar-viga

Para exemplificar o dimensionamento dos pilares de canto considera-se o pilar do piso 6.

Estes pilares podem ser dimensionados em ductilidade ou em “fase elástica”.

Esforços associados à carga quase permanente:

Pilar Piso Secção (g + 2 q)

N [kN] Mx [kNm] My [kNm]

P1A 6 base

-340 -8,0 17,5

topo 8,0 -17,5

Esforços devidos ao sismo relativos ao espectro de reposta de projecto:

(considerando os coeficientes de comportamento qX = 3,6 e qY = 3,0, incluindo os efeitos

da torção acidental)

Pilar Piso Secção EX EY

N [kN] Mx [kNm] My [kNm] N [kN] Mx [kNm] My [kNm]

P1A 6 base

75 3,4 29,3

235 57,8 3,8

topo 3,4 30,2 57,5 3,9

Page 37: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS

Factores de majoração:

Direcção X: 1/(1 - ) x de1/de2 = 1,141 x (45,3/36,6) = 1,412

Direcção Y: 1/(1 - ) x de1/de2 = 1,138 x (53,6/41,2) = 1,481

Se o dimensionamento for realizado em “fase elástica” os esforços da acção sísmica indicados

no quadro anterior devem ser multiplicados pelo coeficiente de comportamento q e pelos

factores de majoração acima calculados.

Indicam-se seguidamente os esforços a considerar nas duas metodologias.

Dimensionamento em “fase elástica”:

Pilar Piso Secção (g + 2 q) + EX (g + 2 q) + EY

N [kN] Mx [kNm] My [kNm] N [kN] Mx [kNm] My [kNm]

P1A 6 base +41

-721

-25,3 166,4 +655

-1340

-264,8 34,4

topo 25,3 -171,0 263,5 -34,8

Estes esforços conduziriam a armaduras muito elevadas no pilar, taxa da ordem de 0,06,

superior ao limite regulamentar.

Page 38: PowerPoint Presentation · A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte:

OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios

DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS

Dimensionamento em ductilidade

Para os esforços devidos ao sismo de projecto multiplicados pelos factores de majoração:

Pilar Piso Secção (g + 2 q) + EX (g + 2 q) + EY

N [kN] Mx [kNm] My [kNm] N [kN] Mx [kNm] My [kNm]

P1A 6 base

-234

-446

-12,8 58,9 +8

-688

-93,6 23,1

topo 12,8 -60,1 93,2 -23,3

Para a combinação mais desfavorável (g + 2 q) + EY a armadura necessária é constituída por:

4 20 + 4 16 distribuída uniformemente no contorno a que corresponde uma taxa de armadura

de 0,017.

A armadura de confinamento nas zonas críticas é constituída por

cintas quadradas 8 //0,10 mais cintas em losango 6 // 0,10.

Este tipo de dimensionamento conduz a armaduras adequadas.