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O plugin Towers, disponível para o SAP2000, tem-se revelado uma grande ajuda na caracterização do comportamento sísmico de edifícios. Na análise sísmica de edifícios é importante compreender os conceitos teóricos que estão por trás dos procedimentos automáticos dos programas.
Por essa razão, este artigo tem como objetivo clarificar as opções disponíveis no Towers aquando da sua utilização.
Em baixo, podemos ver uma das janelas com os parâmetros que precisam de ser definidos pelo utilizador antes da análise.
Massa e rigidez a utilizar:
Neste campo pode definir-se a origem das massas e rigidezes a utilizar no cálculo das propriedades das Torres.
É possível utilizar a rigidez elástica inicial e a fonte de massas padrão, ou utilizar tanto a rigidez como a massa de um caso carga não linear anterior. Como exemplo, pode-se usar o caso de rigidez da estrutura fendilhada.
Métodos de cálculo dos centros de rigidez:
Neste campo pode definir a abordagem a utilizar para o cálculo dos centros de rigidez (CR). Neste caso, é possível escolher entre a abordagem "Centros de rigidez dos pisos Isolados" ou a abordagem "Centros de rigidez de todos os pisos".
No primeiro caso, as posições do CR são calculadas de forma independente para cada piso de cada torre, enquanto na segunda opção o CR é determinado simultaneamente para todos pisos de todas as torres.
A abordagem "Centros de rigidez dos pisos Isolados" identifica o CR como o ponto do piso tal que, ao aplicar uma força horizontal no mesmo, o diafragma do piso apresenta um deslocamento translacional puro. Os outros pisos da torre, por sua vez, serão livres de se deslocarem e rodarem livremente.
Nota: Esta é a abordagem comummente adotada pela maioria dos códigos de dimensionamento internacionais.
A abordagem "Centros de rigidez de todos os pisos ", em vez disso, identifica o CR como o ponto onde se encontra a resultante dos cortes nesse piso e que gera um deslocamento translacional puro de todo o edifício, determinado por uma distribuição pré-definida de forças laterais.
De acordo com esta abordagem, as posições da CR são, portanto, uma função da distribuição das forças adotadas. O utilizador pode definir a distribuição adequada para cada direção horizontal nos campos de entrada a seguir apresentados.
Distribuição de forças para calcular raios de torção e Centros de Rigidez dos Pisos:
Define a distribuição de forças a utilizar para o cálculo dos raios de torção e CR, no caso de ter sido selecionada a abordagem " Centros de rigidez de todos os pisos ".
A distribuição de forças pode ser de dois tipos: proporcional à massa do piso e proporcional à massa e elevação dos pisos. No segundo caso é também possível selecionar o expoente a ser utilizado para distribuir as forças pela altura do edifício (1 para distribuição linear, 2 para parabólico, etc.).
Cálculo dos coeficientes de sensibilidade aos deslocamentos relativos entre pisos (Drifts):
Ativando esta opção, será efetuado o cálculo dos coeficientes de sensibilidade ao deslocamento relativo entre pisos. Estes coeficientes são uma forma de medir a sensibilidade da estrutura aos efeitos de segunda ordem, e são calculados como um rácio entre os momentos de segunda ordem do piso e o momento de primeira ordem (P·d/V·h).
Uma vez ativada esta opção de cálculo, é necessário especificar a distribuição correspondente das forças horizontais e verticais e deslocamentos.
No que diz respeito à distribuição de forças, o utilizador pode selecionar a análise apropriada (ex. Espectro de Resposta), enquanto para deslocamentos é possível utilizar a mesma análise selecionada para as forças horizontais e amplificar os deslocamentos por um fator de escala (q), ou selecionar uma análise diferente.
Após clicar no botão Calcular, o cálculo das propriedades da torre de acordo com as preferências definidas será iniciado. Uma vez que o cálculo requer que o modelo esteja desbloqueado, no caso de se verificar que está atualmente bloqueado, é exibida uma mensagem de aviso e é pedida uma confirmação explícita para prosseguir.
Uma vez terminado o cálculo, as tabelas das propriedades calculadas podem ser selecionadas e exibidas através do botão "Exibir tabelas...". As tabelas disponíveis são:
Centros de massa e rigidez:
Dimensão em planta de cada diafragma;
Posição dos centros de massa por piso;
Massas por piso;
Momento polar de inércia por piso,
Posição dos centros de rigidez e as correspondentes excentricidades estáticas, tanto em termos absolutos como relativos.
Raios de torção e raios de giração:
Rigidez translacional e rotacional equivalente;
Raiz quadrada da relação entre a rigidez de torção e a rigidez lateral (“raio de torção”);
Raio de giração da massa do piso (ls).
IMPORTANTE: a rigidez apresentada nestas tabelas é calculada com referência aos cortes e deslocamentos relativos entre pisos correspondentes à distribuição de forças selecionada. O valor de rigidez a uma certa elevação é, portanto, afetado pela deformação por flexão dos pisos abaixo. Em certos sistemas estruturais (por exemplo, sistemas de paredes), isto resulta numa constante degradação da rigidez em altura, mesmo que as secções dos elementos verticais permaneçam constantes.
Coeficientes de sensibilidade aos deslocamentos relativos entre pisos (Drifts):
Somatório das cargas verticais estáticas;
Cortes por piso correspondentes à análise selecionada;
Deslocamentos relativos dos pisos no centro da massa;
Relações entre o momento de 2ª ordem e o momento de 1ª ordem (P·d/V·h).