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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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).
3Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais
3Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais
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4Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais
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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6Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais
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 .
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E → ∞
E → ∞
E → ∞
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Formulação analítica de elementos flexionais .
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E → ∞
E → ∞
E → ∞
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Formulação analítica de elementos flexionais .
Paredes e pilares:são representadosno modelo analíticounicamentemediante
elementosflexionais de seçãoretangular comvigas infinitamenterígidas na traça emcada andar dos
pilares
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Formulação analítica de elementos flexionais .
Recomenda-se usar unicamente elementos flexionais verticais de seção retangularcom vigas infinitamente rígidas na traça em cada andar dos pilares
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Formulação analítica de elementos flexionais .
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13/5813Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais
Paredes e pilares: são representados no modelo analítico unicamente medianteelementos flexionais de seção retangular com vigas infinitamente rígidas natraça em cada andar dos pilares
Formulação analítica de elementos flexionais .
de seção retangular
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14/5814Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais
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:
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Por qual razão usar unicamente pilares de seção retangular para paredes compostascom seções abertas?
FF
P l ã i il d ã l d
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16/5816Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais
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 ?
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F
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F F F
1 2 3
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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
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19/5819Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais
Modelo mediantebarra de seção C
Modelo mediantevigas longitudinais evigas infinitamenterígidas no plano
Modelo em ElementosFinitos medianteelementos de chapaplana
F F F
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20/5820Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais
Modelo mediantebarra de seção C
Modelo mediantevigas longitudinais evigas transversaisinfinitamente rígidasnos planos da parede
Modelo em ElementosFinitos medianteelementos de chapaplana
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MEMO Warping:
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Paredes de Cortante (Shear Walls)
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Paredes de Cortante (Shear Walls)
Simples Acoplado Acoplado Acoplado Semi-acoplado SeçãoAberta
Tipologias Essenciais:
O acoplamento de paredes é mediante vigas (oueventualmente paredes)
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24/5824Sérgio Stolovas- STO Análise e Soluções Estruturais
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 → ∞
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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
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OUTRIGGER
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TUBE STRUCTURES
- FRAMED-TUBE STRUCTURES
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- FRAMED-TUBE STRUCTURES
TUBE STRUCTURES
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- FRAMED-TUBE STRUCTURES
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MULTI- CELL (BUNDLED TUBE)
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