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Como é amplamente reconhecido, os programas CSI, nomeadamente o SAP2000 e o ETABS, possuem características de análise e pós-processamento de resultados muito úteis para a análise sísmica de estruturas.
No entanto, no caso específico do dimensionamento sísmico de edifícios de betão armado segundo o Eurocódigo 8, há múltiplas verificações de ductilidade que dependem de detalhes específicos de armadura de pilares, vigas e paredes que não se encontram definidos em modelos SAP2000 ou ETABS.
Tendo em conta que a análise e o detalhe das estruturas são fases distintas do processo de dimensionamento, que requerem diferentes interfaces e ferramentas, incorporar todas estas características num único software resultaria numa má experiência do utilizador e numa produtividade mais baixa.
O software VIS foi concebido precisamente com a intenção de expandir as capacidades de dimensionamento de betão armado, sem interferir negativamente na experiência de utilização do programa de análise. Após importação de modelos SAP2000 ou ETABS, o VIS permite que o processo de detalhe de armaduras seja realizado de forma independente numa interface dedicada, onde se poderão realizar todas as verificações dos Eurocódigos 2 e 8 relativas a armaduras de pilares, vigas e paredes.
Esta metodologia de trabalho tem também a vantagem de exigir menos licenças de SAP2000 e ETABS para uma dada equipa de projetistas, já que enquanto um utilizador está a trabalhar com o VIS, após importação inicial do modelo, não necessita de ocupar a licença do programa de análise.
Com este artigo, pretendemos ajudar o projetista a escolher as ferramentas mais produtivas e adequadas dos programas CSI para cada uma das seguintes etapas do dimensionamento sísmico de edifícios de betão armado:
Processo iterativo de análise e pré-dimensionamento
Este processo de dimensionamento sísmico segundo o Eurocódigo 8 pode ser dividido em 8 fases:
Estas 8 fases podem ser realizadas integralmente com recurso ao programa de análise (SAP2000 ou ETABS) e a algum pós-processamento simples em folhas de cálculo.
1 - Pré-dimensionamento do Edifício para cargas gravíticas e de vento
2 - Estudo Sísmico Preliminar
3 - Cálculo do Coeficiente de Comportamento (ver fluxograma em anexo)
4 - Controlo da contribuição dos elementos secundários para a rigidez lateral do edifício
5 - Definição da ação sísmica
6 - Pré-dimensionamento de estrutura sísmica primária
7 - Pré-dimensionamento de estrutura sísmica secundária
8 – Validação da solução
Nesta fase, será importante perceber se as eventuais alterações de secções transversais dos elementos estruturais introduzidas nas fases 6 e 7 terão impacto na classificação sísmica. Em caso afirmativo, ou se houver dúvidas, repetir os passos 2 a 4, prolongando-se até ao passo 8 caso se confirme a alteração da classificação sísmica do edifício.
Além disso, poderá ser necessário verificar o requisito de limitação de danos para elementos não estruturais:
Dimensionamento detalhado de armaduras e verificações de ductilidade local
Nesta etapa, conseguimos um ganho significativo de produtividade se exportarmos o modelo para o VIS, pois evitamos a necessidade de verificação manual de múltiplos requisitos de ductilidade impostos pelo Eurocódigo 8.
Será de salientar que o pré-dimensionamento sísmico realizado na etapa anterior com o SAP2000 ou ETABS foi suficiente para estabilizar as dimensões de todos os elementos estruturais, pois inclui as seguintes verificações fundamentais:
Estrutura sísmica primária
Estrutura sísmica secundária
Como se pode ver na tabela abaixo, com o VIS será possível efetuar bastantes mais verificações relativas a armaduras. Ao permitir a definição detalhada e completa das armaduras dos pilares, vigas e paredes, o VIS reúne informação suficiente para fazer todas as verificações de ductilidade necessárias para um dimensionamento sísmico completo de acordo com o Eurcódigo 8:
EC8 | VIS | ETABS | SAP2000 | |
4.4 | Verificações de segurança | |||
4.4.2 | Estado limite último | |||
4.4.2.3 | Condições de ductilidade global (Viga fraca - Pilar forte) | x | x | x |
5.4 | Projeto para a classe DCM | |||
5.4.1.2.1 | Limitações geométricas de vigas | x | ||
(3) | Limites para largura de vigas sísmicas primárias | x | ||
5.4.2 | Esforços de cálculo | |||
5.4.2.2 | Vigas sísmicas primárias calculadas ao esforço transverso por capacidade real | x | x | x |
5.4.2.3 | Pilares sísmicos primários calculados ao esforço transverso por capacidade real | x | x | x |
5.4.2.4 | Disposições especiais para paredes dúcteis | x | x | |
(5) | Deslocamento vertical do diagrama de momentos obtido da análise | x | ||
(7) | Aumento do esforço transverso obtido da análise em 50% | x | x | |
(8) | Envolvente de cálculo dos esforços transversos para sistemas mistos | x | ||
5.4.2.5 | Disposições especiais para paredes de grandes dimensões de betão fracamente armado | x | ||
(2) | Majoração do valor do esforço transverso obtido da análise | x | ||
(4) | Redução do esforço normal da parede em 50% (efeito dinâmico) | x | ||
(5) | Critério limite para ignorar efeito dinâmico | x | ||
5.4.3 | Verificações em relação ao estado limite último e disposições construtivas | |||
5.4.3.1 | Vigas | |||
5.4.3.1.2 | Disposições construtivas para a ductilidade local | x | x | x |
(1) | Zona crítica com dimensão igual à altura da viga | x | x | x |
(3) | Introdução manual limite para fator de ductilidade em curvatura μφ | x | ||
(4)a) | Armadura mínima na zona comprimida | x | x | x |
(4)b) | Taxa máxima de armadura na zona tracionada | x | ||
(5) | Taxa mínima de armadura na zona tracionada | x | x | x |
(6) | Critérios para as armaduras na zona crítica | x | ||
5.4.3.2 | Pilares | |||
5.4.3.2.1 | Resistências | x | x | x |
(3) | Limite superior esforço normal reduzido νd | x | x | x |
5.4.3.2.2 | Disposições construtivas para a ductilidade local relativas a pilares sísmicos primários | x | x | x |
(1) | Taxas de armadura mínima e máxima | x | x | x |
(2) | Mínimo um varão intermédio entre varões de canto | x | ||
(4) | Comprimento das zonas críticas | x | ||
(5) | Altura total do pilar considerada como zona crítica para lc/hc < 3 | x | ||
(6) | Introdução manual limite para fator de ductilidade em curvatura μφ | x | ||
(8) | Taxa mecânica volumétrica mínima de cintas nas zonas críticas | x | ||
(9) | Taxa mecânica volumétrica mínima de cintas nas zonas críticas na base | x | ||
(10) | Diâmetro mínimo para cintas nas zonas críticas | x | ||
(11) | Verificação indireta do ponto (10) | x | ||
5.4.3.4 | Paredes dúcteis | |||
5.4.3.4.1 | Resistência à flexão e ao esforço transverso | x | x | |
(2) | Limite superior esforço normal reduzido νd | x | x | |
(3) | Armadura vertical de alma considerada para Mrd | x | x | |
5.4.3.4.2 | Disposições construtivas para a ductilidade local | x | x | |
(1) | Comprimento das zonas críticas | x | ||
(2) | Introdução manual limite para fator de ductilidade em curvatura μφ | x | x | |
(4) | Quantidade de armadura de confinamento em elementos de extremidade ωwd | x | ||
(6) | Comprimento dos elementos de extremidade confinados | x | x | |
(8) | Taxa de armadura longitudinal mínima nos elementos de extremidade | x | ||
(9) | Aplicação de 5.4.3.2.2(9) e (11) aos elementos de extremidade de paredes | x | ||
(10) | Limites geométricos para partes confinadas | x | ||
(11) | Taxas de armadura vertical mínima | x | ||
(12) | Dispensa de armadura de confinamento em extremidades | x | ||
5.4.3.5 | Paredes de grandes dimensões de betão fracamente armado | |||
5.4.3.5.1 | Resistência à flexão | x | ||
5.5 | Projeto para a classe DCH | |||
5.5.1.2 | Limitações geométricas | |||
5.5.1.2.1 | Vigas | x | ||
(1) | Largura mínima das vigas sísmicas primárias | x | ||
5.5.1.2.2 | Pilares | x | ||
(1) | Dimensão mínima dos pilares sísmicos primários | x | ||
5.5.2 | Esforços de cálculo | |||
5.5.2.1 | Vigas sísmicas primárias calculadas ao esforço transverso por capacidade real | x | x | x |
5.5.2.2 | Pilares sísmicos primários calculados ao esforço transverso por capacidade real | x | x | x |
5.5.2.3 | Nós viga-pilar | x | x | x |
5.5.2.4 | Paredes dúcteis | |||
5.5.2.4.1 | Disposições especiais para paredes esbeltas no seu plano | x | x | |
(5) | Deslocamento vertical do diagrama de momentos obtido da análise | x | ||
(7) | Método simplificado de cálculo por capacidade real ε | x | x | |
(8) | Envolvente de cálculo dos esforços transversos para sistemas mistos | x | ||
5.5.2.4.2 | Disposições especiais para paredes compactas (squat walls) | x | ||
5.5.3 | Verificações em relação ao estado limite último e disposições construtivas | |||
5.5.3.1 | Vigas | |||
5.5.3.1.2 | Resistência ao esforço transverso | x | x | x |
(2) | Inclinação das escoras nas zonas críticas | x | x | x |
(3) | Armadura de esforço transverso na zona crítica na ligação ao pilar | x | ||
5.5.3.1.3 | Disposições construtivas para a ductilidade local | x | x | x |
(1) | Zona crítica com dimensão igual a 1.5 x altura da viga | x | x | x |
(3) | Introdução manual limite para fator de ductilidade em curvatura μφ | x | ||
(4)a) | Armadura mínima na zona comprimida | x | x | x |
(4)b) | Taxa máxima de armadura na zona tracionada | x | ||
(5) | Taxa mínima de armadura na zona tracionada | x | x | x |
(6) | Critérios para as armaduras na zona crítica | x | ||
5.5.3.2 | Pilares | |||
5.5.3.2.1 | Resistências | x | x | x |
(3) | Limite superior esforço normal reduzido νd | x | x | x |
5.5.3.2.2 | Disposições construtivas para a ductilidade local | x | x | x |
(1) | Taxas de armadura mínima e máxima | x | x | x |
(2) | Mínimo um varão intermédio entre varões de canto | x | ||
(4) | Comprimento das zonas críticas | x | ||
(5) | Altura total do pilar considerada como zona crítica para lc/hc < 3 | x | ||
(6) | Introdução manual limite para fator de ductilidade em curvatura μφ | x | ||
(9) | Taxa mecânica volumétrica mínima de cintas nas zonas críticas | x | ||
(10) | Taxa mecânica volumétrica mínima de cintas nas zonas críticas na base | x | ||
(11) | Diâmetro mínimo para cintas nas zonas críticas | x | ||
(12) | Verificação indireta do ponto (11) | x | ||
5.5.3.3 | Nós viga-pilar | x | x | x |
(2) | Verificação de compressão diagonal | x | x | x |
(3) | Confinamento horizontal e vertical | x | x | x |
(4) | Alternativa ao ponto (3) | x | ||
5.5.3.4 | Paredes dúcteis | |||
5.5.3.4.1 | Resistência à flexão | x | x | |
5.5.3.4.2 | Rotura por compressão diagonal da alma devida ao esforço transverso | x | x | |
5.5.3.4.3 | Rotura por tração diagonal da alma devida ao esforço transverso | x | ||
5.5.3.4.4 | Rotura por deslizamento devido ao esforço transverso | x | ||
(1) | Planos de deslizamento potencial nas zonas críticas | x | ||
(2) | Valor de cálculo de resistência ao deslizamento | x | ||
(3) | Condição adicional para paredes compactas | x | ||
5.5.3.4.5 | Disposições construtivas para a ductilidade local | x | x | |
(1) | Comprimento das zonas críticas | x | ||
(2) | Introdução manual limite para fator de ductilidade em curvatura μφ | x | x | |
(4) | Quantidade de armadura de confinamento em elementos de extremidade ωwd | x | ||
(6) | Comprimento dos elementos de extremidade confinados | x | x | |
(7) | Taxa de armadura longitudinal mínima nos elementos de extremidade | x | ||
(8) | Limites geométricos para partes confinadas | x | ||
(10) | Requisitos de armadura de confinamento em elementos de extremidade ωwd | x | ||
(11) | Armadura de confinamento num piso adicional acima da zona crítica | x | ||
(12) | Taxas de armadura vertical mínima | x | ||
(13) | Armadura de alma mínima | x | ||
(15) | Disposições relativas aos varões das armaduras de alma | x | ||
5.5.3.5 | Elementos de ligação de paredes acopladas | x | x | |
5.7 | Disposições de projeto e construtivas relativas a elementos sísmicos secundários | x | x | x |
Punçoamento excêntrico | x |
Nota - existem mais regras específicas que deverão ser verificadas e que não foram incluídas nesta tabela, por saírem do âmbito deste artigo.