TCC: Análise de Segunda Ordem

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3.3) Contraventamento

Segundo a NBR 6118 (2003), quando se faz a análise da estrutura é possível identificar subestruturas que possuem maior rigidez a ações horizontais e resistem à maioria dos esforços resultantes dessas ações. As estruturas com essas características são identificadas como subestruturas de contraventamento e podem ser de nós móveis ou fixos. Os elementos que não fazem parte da estrutura de contraventamento são identificados como elementos contraventados.

Fusco (1976) diz que para que toda edificação possa cumprir com suas funções deve existir um conjunto de partes mais resistentes dentro da mesma para que a estrutura garanta uma certa segurança contra os estados limites, em que a edificação deixa de cumprir as funções.

Segundo Fusco (1976), devido ao grau de dificuldade da análise de segunda ordem das edificações ser alto, para que sejam empregados elementos estruturais diferentes (estruturas de contraventamento), as mesmas deverão ser combinadas de maneira adequada para formação do conjunto resistente.

Ainda, segundo Fusco (1976), o cálculo estrutural se inicia com a idealização de um arranjo estrutural com o qual se pretende obter todas as partes da edificação com resistência garantida.

Segundo Carvalho (2009), caixas de elevadores, caixas de escadas e pilares-parede podem servir como exemplos de subestruturas de contraventamento. Carvalho também diz que mesmo elementos que tem pouca rigidez, em seu conjunto, podem contribuir de maneira significativa na rigidez a ações horizontais, devendo então ser incluídos na subestrutura de contraventamento.

Então, segundo Carvalho (2009), para conceder uma maior rigidez a estrutura é comum encontrar estruturas mais esbeltas como caixas de elevadores, caixas de escadas e pilares-paredes, ou então até mesmo um sistema de treliças na direção da ação crítica do vento.

Segundo Fusco (1976), classificar as partes da edificação em estruturas de contraventamento ou estruturas contraventadas gera uma certa complexidade, visto que muitas das partes consideradas como não estruturais colaboram na resistência da edificação de uma maneira que não é totalmente desprezível, como por exemplo nas alvenarias construídas em edifícios altos, que por sua vez são consideradas como materiais para divisão dos ambientes, sem finalidade estrutural, porém, a resistência dessas paredes pode ser um fator decisivo na resistência aos esforços horizontais devido a ação do vento.

Segundo Carvalho (2009), como o usual é considerar um conjunto de vigas e pilares comportando-se com um pórtico, o interessante seria definir um pilar equivalente para um determinado pórtico que tenha rigidez equivalente, isso é possível, considerando que atue no pórtico uma força horizontal F e calculando-se o deslocamento de seu topo, definido como δpórtico, como se pode observar na figura abaixo:

Figura 1: Pórtico plano e pilar retangular com rigidez equivalente

[pic 1]

Fonte: (Fusco 1995, p. 186)

Segundo Carvalho (2009), após se ter calculado esse deslocamento, deve-se tomar uma pilar engastado na base e livre na outra extremidade, com a mesma altura e submetido à mesma força horizontal F que foi aplicada ao pórtico, e tendo um deslocamento δpilar = δpórtico, é possível calcular o deslocamento horizontal no topo do pilar pela fórmula:

[pic 2]

Igualando as duas deformações obtém-se a expressão da rigidez equivalente do pilar:

[pic 3]

Fusco (1995), menciona que na conformação do arranjo geral das estruturas dos edifícios altos, é necessário que os pilares comuns sejam contraventados por peças estruturais rígidas o suficiente para garantir a estabilidade global da edificação, pode-se concluir então que é de extrema importância que os pilares sejam devidamente contraventados, pois os mesmos são peças fundamentais para a estabilidade global da estrutura.

Fusco (1995, p. 376), ainda diz:

A consideração de pilares usuais contraventados somente pode ser feita se existirem os elementos de contraventamento. Os esforços de contraventamento, responsáveis pelo equilíbrio dos pilares contraventados, precisam ser transmitidos pelas lajes e vigas de cada andar, desde os pilares contraventados até os elementos rígidos de contraventamento.

Através da figura 1 pode-se ver o que seriam estruturas de contraventamento e estruturas contraventadas:

Figura 1: estruturas de contraventamento de estruturas contraventadas

[pic 4]

Fonte: (FUSCO, 1995, p. 367)

Segundo Fusco (1995), o princípio básico do contraventamento é mostrado pela figura abaixo:

Figura 2: efeito básico de contraventamento

[pic 5]

Fonte: (FUSCO, 1995, p. 367)

Segundo Fusco (1995), considerando que as vigas e lajes que se ligam aos pilares como praticamente indeformáveis, o pilar P1 sustenta o pilar P2, a força de contraventamento Fh permite que o pilar P2, sendo assim, a força Fh vai aumentar os esforços no pilar P1, somando aos esforços que são diretamente aplicados a esse pilar.

Fusco (1995), diz ainda que o modelo estrutural a ser considerado deverá ser diferente para os pilares de contraventamento em relação aos contraventados, como mostra a figura 03:

Figura 03: contraventamento dos edifícios altos

[pic 6]

Fonte: (FUSCO, 1995, p.368)

Explicando a figura acima, Fusco (1995) diz que devido a rigidez dos pilares de contraventamento, pode-se idealizar que os pilares de contraventados estão com apoios horizontais indeslocáveis em todos os andares.

Wordell (2003), afirma que esta separação entre pilares de contraventamento e pilares constraventados é apenas uma simplificação, pois, principalmente com o avanço dos equipamentos computacionais e dos programas de análise estrutural, pode-se hoje, modelar uma estrutura com um número muito grande de barras, tornado o modelo mais fiel a realidade.

Sendo assim, as estruturas