Avaliação da rigidez de pórticos tridimensionais de concreto armado

Abstract

A avaliação da rigidez de pórticos tridimensionais é importante para aferir a confiabilidade de projetos estruturais, principalmente os que envolvem edifícios altos, frente aos estados limites últimos e de utilização. Nos edifícios de concreto armado, esta avaliação é realizada através de uma análise da estabilidade global seja por processos aproximados, determinando o parâmetro de instabilidade α e o coeficiente γz e/ou, por processos mais rigorosos, utilizando por exemplo o método P-Δ ou uma análise criteriosa de segunda ordem. Este trabalho visa contribuir para a avaliação da rigidez de pórticos de concreto armado considerando alguns fatores que julgamos relevantes para a análise como: o aspecto tridimensional da estrutura, a interação conjunta dos elementos lajes – vigas – pilares, o fator de carga de colapso plástico, o fator de carga crítica de Euler e as freqüências naturais, obtidas através de uma análise de vibrações livres. Através de modelagens numéricas, baseadas no método dos elementos finitos (MEF), foram produzidos programas, em linguagem Fortran, que permitem avaliar o comportamento de pórticos em uma análise elastoplástica incremental, análise de instabilidade elástica e análise de freqüências naturais sob vibrações livres. São apresentadas correlações entre todos os parâmetros envolvidos obtidos de forma simplificada (parâmetro α e γz) e através de processos rigorosos (λc, λcr e ω), utilizando o MEF. Os programas desenvolvidos são utilizados em exemplos reais de estruturas de edifícios mostrando o grau de influência de cada parâmetro na rigidez do arranjo estrutural. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

An evaluation of stiffness in three-dimensional frames is important to ensure safety in structural projects, especially in tall buildings, where both ultimate limit state and serviceability limit state have to be considered. In reinforced concrete buildings, this evaluation is calculated through an analysis of global stability, either through approximate methods, determining the parameter of instability α and γz parameters or by more demanding methods, for example, using the P-Δ analysis. This work aims to contribute to an evaluation of strength in reinforced concrete frames. It considers a few factors which the author deems relevant to the analysis such as: 1. the tri-dimensional aspect of the structure. 2. the combined interaction of slabs, beams and columns. 3. the plastic collapse load factor. 4. the critical load factor. 5. natural frequencies. Using numerical models based on the method of finite elements (FEM), software programs were developed in Fortran language. They allow an evaluation of the behavior of frames in an incremental elastoplastic analysis, in an elastic stability analysis and in one of natural frequencies under free vibrations. Correlations are presented among all of the involved parameters, which were obtained from the simplified methods ( α and γz parameters) and from the more rigorous methods (λc, λcr e ω), using FEM. These software programs are used in actual building structures and show the degree of influence of each parameter which contributes to the stiffness of the structural framework.