UF1-2 Introdução à Dinâmica Estrutural aplicada a Edifícios Altos

8/17/2019 UF1-2 Introdução à Dinâmica Estrutural aplicada a Edifícios Altos

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Dinâmica Estrutural Aplicada a EdifíciosAltos

Abril 2016

Eng. Sérgio E. Stolovas

U1-2

Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais 1

Conceptualização e Modelagem Estrutural de Sistemasresistentes a forças horizontais em estruturas deEdifícios Elevados .


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2Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais

Exemplo de estrutura

Planta tipo de Edifício de 60 andares ; H= 177 m


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O modelo analítico foi conformado de maneira detalhada medianteelementos de vigas e chapas (79908 graus de liberdade).




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É importante (como veremos posteriormente) definir para todos os andares um referencialpertencente a um eixo vertical que preferentemente coincida ou seja próximo ao centro demassa da planta tipo.

X

Y

O

OX

Y


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A modelagem das lajes pode ser mediante elementos de chapa plana discretizadarazoavelmente e vinculada a todos os nos do andar pertencentes ao sistema deelementos responsáveis da resistência às ações horizontais.


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Hipótese de laje infinitamente rígida no plano: Aos efeitos do deslocamento horizontalpode ser assumido que cada laje se comporta como um corpo rígido.

O

O’

O deslocamento decada andar poderá serdefinido mediante odeslocamento ′ do referencial O epelo giro .

Caso seja possíveldesconsiderar acontribuição da

laje como “vigas”o mesas de vigas

do sistema,poderá se optarpor substituir a

laje por“interlinks ” quecondicionarão odeslocamento de

cada laje demaneira que adistancia entre

nós sejainvariante.


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O

A Hipótese de laje infinitamente rígida no plano permitirá reduzir a definição das açõesglobais horizontais (aferentes) atuantes para cada andar de acordo a : Fx ; Fy e M .

Fx

Fy M

O momento de torção M dependerá da posição do referencial O. Daí que o eixoreferencial vertical deve ser definido clara e explicitamente na análise e na interaçãocom o laboratório de Túnel de Vento


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Formulação analítica de elementos flexionais .

Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais

E → ∞

E → ∞

E → ∞


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E → ∞

E → ∞

E → ∞




Paredes e pilares:são representadosno modelo analíticounicamentemediante

elementosflexionais de seçãoretangular comvigas infinitamenterígidas na traça emcada andar dos

pilares




Recomenda-se usar unicamente elementos flexionais verticais de seção retangularcom vigas infinitamente rígidas na traça em cada andar dos pilares



Paredes e pilares: são representados no modelo analítico unicamente medianteelementos flexionais de seção retangular com vigas infinitamente rígidas natraça em cada andar dos pilares


de seção retangular



Paredes de Cortante (Shear Walls)Elementos preponderantemente flexionais que podem ter ou não aberturas, podemestar constituídos por varias paredes e podem ou não ser de seção aberta.

Simples Acoplado Acoplado Acoplado Semi-acoplado SeçãoAberta

Por qual razão usar unicamente pilares de seção retangularpara paredes compostas?

O uso de elementos de barra de seção não retangular induzerros no padrão de deformação (especialmente para SeçõesAbertas).

Tipologias Essenciais:



Por qual razão usar unicamente pilares de seção retangular para paredes compostascom seções abertas?

FF

P l ã i il d ã l d



Vigas infinitamente rígidasno plano da parede

Por qual razão usar unicamente pilares de seção retangular para paredes compostascom seções abertas?


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F F F

1 2 3

Como deforma ?


F


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F F F

1 2 3


Resposta: Pelo Timoshenko ,Pelo Fourier,Pelo Rayleigh,Pelo Ritz,Pelo Maxwell,Pelo Clough ,Pelo Chopra,Pelo Newton,Pelo Bernoulli,Pelo Hook,Pelo Ed Wilson,Pelo Leibnitz,Pela Sharon Stone e aMulher Melancia ,O meu voto é:

3

Oooops:Esqueci de Lagrange

Pelo Lagrange também



Modelo mediantebarra de seção C

Modelo mediantevigas longitudinais evigas infinitamenterígidas no plano

Modelo em ElementosFinitos medianteelementos de chapaplana

F F F



Modelo mediantebarra de seção C

Modelo mediantevigas longitudinais evigas transversaisinfinitamente rígidasnos planos da parede

Modelo em ElementosFinitos medianteelementos de chapaplana



MEMO Warping:


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Paredes de Cortante (Shear Walls)



Paredes de Cortante (Shear Walls)

Simples Acoplado Acoplado Acoplado Semi-acoplado SeçãoAberta

Tipologias Essenciais:

O acoplamento de paredes é mediante vigas (oueventualmente paredes)



Paredes acopladas

São uma variante de pórticos nos quais a inercia dos pilares é significativa.

A estratégia de modelagem estrutural recomentada consiste sempre no uso de vigasinfinitamente rígidas(como foi visto previamente).

E → ∞

E → ∞

E → ∞



E → ∞

E → ∞

E → ∞

Paredes acopladas


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Paredes acopladas (caso a )


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Paredes acopladas (caso a )Cortantes em Vigas Momentos


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Paredes acopladas (caso b )



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Paredes acopladas (caso b )Cortantes em Vigas Momentos


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Portico (caso c )



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Pórtico (caso c )Cortantes em Vigas Momentos

-9

-10

-12

-14

-16

-17

-18

-17

-15

-9

(a) (b) (c)


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(a) (b) (c)

R

V/2 M i

R

V/2 M i


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Tipos de deformação de Paredes de Cortante e Pórticos

Parede ou Núcleo

Flexional

Pórtico

Cortante

Paredes Acopladas

Híbrido Flexional - Cortante



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Tipos de deformação de Paredes acopladasParedes Acopladas : Híbrido Flexional - Cortante



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Controlar (diminuir) os deslocamentos é essencial

para melhorar o desempenho. Além de melhorar aresistência, diminuir o deslocamento significadiminuir o trabalho das forças aplicadas.

Compreender o padrão de deformação é

essencial para saber controlar osdeslocamentos


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(a) (b)


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(a) (b)20cm 63 cm

OUTRIGGER


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OUTRIGGER:

OUTRIGGER:


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OUTRIGGER:

63 cm 37 cm

OUTRIGGER:


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OUTRIGGER:

OUTRIGGER com pórticos ?


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OUTRIGGER com pórticos ?

20,2cm 20,1cm

OUTRIGGER


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OUTRIGGER

OUTRIGGER


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OUTRIGGER

OUTRIGGER


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OUTRIGGER

OUTRIGGER


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OUTRIGGER

OUTRIGGER


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OUTRIGGER


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TUBE STRUCTURES

- FRAMED-TUBE STRUCTURES

TUBE STRUCTURES


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TUBE STRUCTURES


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MULTI- CELL (BUNDLED TUBE)


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