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OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios Projecto de estruturas para resistência aos sismos EC8-1 Exemplo de aplicação 2 António Costa Ordem dos Engenheiros Lisboa – 11 de Novembro de 2011 Porto – 18 de Novembro de 2011 OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios EXEMPLO – EDIFÍCIO COM ESTRUTURA DE PAREDES Laje fungiforme maciça : 0,22 m Vigas: 0,3 m x 0,45 m Pilares centrais: 0,65 m x 0,65 m Pilares de canto: 0,35 m x 0,35 m Paredes Y : 5,5 m x 0,3 m Paredes acopladas X: 2.0 m x 0,3 m Vigas de acoplamento: 0,3 m x 0,8 m Materiais: C35 A 500 NR SD PLANTA OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios ESTRUTURA ALÇADO CORTE PELO EIXO 2 Elementos sísmicos primários: Paredes Vigas de acoplamento Elementos sísmicos secundários: Sistema pilar-laje Sistema pilar-viga OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios ACÇÕES Acções gravíticas Peso próprio da estrutura Lajes: rcp = 2,5 kN/m2; sc = 4,0 kN/m2 Vigas de bordo: rcp (paredes no contorno do edifício) = 5,0 kN/m Acção sísmica O edifício está localizado em Portugal Continental nas zonas sísmicas 1.2 (agR = 2,0 m/s 2) e 2.3 (agR = 1,7 m/s 2). O solo de fundação é constituído por uma areia muito compacta classificável como um terreno do tipo B de acordo com o EC8-1. O edifício é classificado como pertencendo à classe de importância II, à qual está associado um coeficiente de importância I = 1,0: ag = agR Coeficiente de comportamento: Direcção X - q = 3,6 Direcção Y - q = 3,0 A estrutura será dimensionada como estrutura de ductilidade média DCM OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios ACÇÕES Espectros de resposta de cálculo Direcção X (q=3,6) Espectros de resposta de cálculo Direcção Y (q=3,0) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 S d [ m /s 2 ] T [s] Sismo 1 Sismo 2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 S e [ m /s 2 ] T [s] Sismo 1 Sismo 2 OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios ANÁLISE ESTRUTURAL Método de referência do EC8 - análise modal por espectro de resposta considerando um modelo elástico linear da estrutura e o espectro de resposta de projecto A estrutura foi analisada recorrendo a um modelo tridimensional constituído por barras que simulam os pilares, paredes, vigas e lajes. A rigidez de flexão e de corte destes elementos estruturais foi considerada igual a metade da rigidez elástica Dois modelos estruturais: modelo global da estrutura tem por objectivo : • mostrar que o sistema pilar-viga e o sistema pilar-laje podem ser considerados como sistemas secundários; • determinar os esforços para a situação de projecto sísmica para efeito do dimensionamento dos elementos sísmicos secundários. modelo da estrutura primária constituída pelas paredes e vigas de acoplamento OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios ANÁLISE ESTRUTURAL Modelo global tridimensional da estrutura (estrutura modelada acima do piso 0) A estrutura é classificada como regular em altura e em planta (a classificação da regularidade deve ser realizada considerando a estrutura global) OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios ANÁLISE ESTRUTURAL A percentagem da força de corte obtida em cada tipo de elemento e a relação entre a força de corte nos elementos secundários e primários é a seguinte: Direcção X Pilares de canto: 2,3 % Pilares centrais: 3,9 % Paredes (5.5 m x 0,3 m): 5,2 % Paredes (2,0 m x 0,3 m): 88,6 % = 11,4 / 88,6 = 0,129 < 0,15 Direcção Y Pilares de canto: 1,6 % Pilares centrais: 2,2 % Paredes (2,0 m x 0,3 m): 3,4 % Paredes (5,5 m x 0,3 m): 92,8 % = 7,2 / 92,8 = 0,078 < 0,15 A contribuição dos elementos sísmicos secundários para a rigidez lateral da estrutura não deve ser superior a 15% da dos elementos primários. (controlar a redução da aceleração espectral por via da diminuição da rigidez da estrutura) OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios ANÁLISE ESTRUTURAL Modelo da estrutura primária Necessário verificar se as paredes ligadas por vigas constituem uma parede acoplada. O EC8 impõe que o acoplamento deve ser capaz de reduzir em pelo menos 25 % a soma dos momentos flectores obtidos na base de cada parede se cada uma funcionasse separadamente Momentos flectores e esforços axiais na base das paredes devidos à acção sísmica na direcção X : Momentos na base da parede acoplada: My = 2 x 1847 = 3694 kNm Esforço axial nas paredes: N = 2434kN Momento total: My = 3694 + 2434 x 6 = 18298 kNm Verifica-se que a redução do momento flector na base é da ordem de 80% pelo que as paredes ligadas por vigas constituem uma parede acoplada. Período fundamental de vibração nas direcções principais: TX = 1,71 s; TY = 1,98 s O modo de vibração de torção: TRZ = 1,24 s OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios ANÁLISE ESTRUTURAL Sendo o edifício regular em altura e em planta o valor máximo do coeficiente de comportamento é dado por: q = qo Kw com Kw =1,0 {Kw = (1+ a0)/3 = (1+ 35/5,5) / 3 = 2,45 ≤ 1.0} direcção X: qo = 3,0 αu/α1 com αu/α1 =1,2 por se tratar de um sistema de paredes acopladas. q = qo = 3 x 1,2 = 3,6 direcção Y: q = qo = 3,0 por se tratar de um sistema de paredes não acopladas COEFICIENTE DE COMPORTAMENTO OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios ANÁLISE ESTRUTURAL Os efeitos acidentais da torção são determinados considerando ao nível dos pisos a actuação de momentos torsores Mai obtidos pela seguinte expressão: Mai = eai Fi em que: eai = 0,05 Li eaiX = 0,05 x 12 = 0,60 m ; eaiY = 0,05 x 18 = 0,90 m Fi - força horizontal actuante ao nível do piso i Força de corte basal Fb: Fb = Sd(T1) m Fi = Fb . zi . mi zj . mj Acelerações espectrais de cálculo nas duas direcções ortogonais principais: TC < T < TD SdX = ag.S.2,5/q.(TC/TX) = 2 x 1,23 x 2,5/3,6 x (0,6/1,71) = 0,60 m/s 2 Sdy = 2 x 1,23 x 2,5/3,0 x (0,6/1,98) = 0,62 m/s 2 TORÇÃO ACIDENTAL OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios ANÁLISE ESTRUTURAL Piso FiX [kN] FiY [kN] MaiX [kNm] MaiY [kNm] 1 28.4 29.3 17.0 26.4 2 56.8 58.7 34.1 52.8 3 85.1 88.0 51.1 79.2 4 113.5 117.3 68.1 105.6 5 141.9 146.6 85.1 132.0 6 170.3 176.0 102.2 158.4 7 198.7 205.3 119.2 184.8 8 227.1 234.6 136.2 211.2 9 255.4 263.9 153.3 237.6 10 283.8 293.3 170.3 263.9 Forças de inércia Fi e momentos torsores Mai m = 3060 t ; = 0,85 FbX = 0,60 x 3060 x 0,85 = 1561 kN ; FbY = 0,62 x 3060 x 0,85 = 1613 kN Massas dos pisos: mi = 306 t OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios VERIFICAÇÃO DA DEFORMAÇÃO Dado que o edifício incorpora paredes de alvenaria é necessário limitar o deslocamento relativo entre pisos a 0,005 h: dr / h 0,005 dr deslocamento relativo entre pisos (dr = ds,i – ds,i-1, com ds = qd de) Direcção Y Direcção X REQUISITO DE LIMITAÇÃO DE DANOS = 0,40 (acção sísmica tipo 1) coeficiente de redução que tem em conta o mais baixo período de retornoda acção sísmica OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios VERIFICAÇÃO DA DEFORMAÇÃO Piso de [mm] ds [mm] dr [mm] dr / h 1 3.0 10.8 10.8 0.0012 2 9.1 32.8 22.0 0.0025 3 16.5 59.4 26.6 0.0030 4 24.2 87.1 27.7 0.0032 5 31.6 113.8 26.6 0.0030 6 38.7 139.3 25.6 0.0029 7 45.3 163.1 23.8 0.0027 8 51.2 184.3 21.2 0.0024 9 56.4 203.0 18.7 0.0021 10 60.8 218.9 15.8 0.0018 Direcção X Piso de [mm] ds [mm] dr [mm] dr / h 1 1.8 5.4 6.8 0.0008 2 6.3 18.9 13.5 0.0015 3 12.9 38.7 19.8 0.0023 4 21.3 63.9 25.2 0.0029 5 31.1 93.3 29.4 0.0034 6 41.9 125.7 32.4 0.0037 7 53.6 160.8 35.1 0.0040 8 65.7 197.1 36.3 0.0041 9 78.1 234.3 37.2 0.0043 10 90.7 272.1 37.8 0.0043 Direcção Y OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios VERIFICAÇÃO DA DEFORMAÇÃO Verificação da necessidade de se considerar os efeitos 2ª ordem no dimensionamento dos elementos estruturais calculando o coeficiente de sensibilidade = Ptot dr / Vtot h Coeficientes de sensibilidade > 0,10 é necessário considerar os efeitos de 2ª ordem no dimensionamento da estrutura nas direcções X e Y Piso Ptot VtotX VtotY drX [mm] drY [mm] X Y 1 30019 1561 1613 10.8 6.8 0.059 0.036 2 27017 1533 1583 22.0 13.5 0.111 0.066 3 24015 1476 1525 26.6 19.8 0.124 0.089 4 21013 1391 1437 27.7 25.2 0.120 0.105 5 18011 1277 1319 26.6 29.4 0.107 0.115 6 15009 1135 1173 25.6 32.4 0.097 0.118 7 12008 965 997 23.8 35.1 0.084 0.121 8 9006 766 792 21.2 36.3 0.071 0.118 9 6004 539 557 18.7 37.2 0.060 0.115 10 3002 284 293 15.8 37.8 0.048 0.111 EFEITOS DE 2ª ORDEM OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES Os efeitos de 2ª ordem podem ser considerados de forma simplificada multiplicando os esforços sísmicos de 1ª ordem pelo factor 1/(1 - ) Direcção X: 1/(1 - 0,124) = 1,141 Direcção Y: 1/(1 - 0,121) = 1,138 Actuação simultânea das componentes horizontais do sismo nas duas direcções: edifício regular em que as paredes nas duas direcções horizontais são os únicos elementos sísmicos primários considera-se que a acção sísmica actua separadamente segundo as direcções ortogonais principais (metodologia conservativa mas que conduz a uma distribuição de esforços equilibrada) OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES Parede dos alinhamentos A e D (5,5 m x 0,3 m) Esforços na base da parede obtidos na análise estrutural: Sismo EY: N = 0; Mx = 18487 kNm; Vy = 972 kN Consideração dos efeitos de 2ª ordem: N = 0; Mx = 18487 x 1,138 = 21038 kNm; Vy = 972 x 1,138 = 1106 kN g + 2 q: N = -3650 kN O esforço axial reduzido na parede é: d = NEd /Ac fcd = 3650 /(5,5x0,30x23,33x10 3) = 0,094 Valor inferior ao limite regulamentar de 0,4. OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES A zona de encastramento na base da parede deve ser considerada como zona crítica com altura hcr acima da secção de encastramento calculada da seguinte forma: hcr = max {lw ; hw/6} = max {5,5 ; 35/6} = 5,83 m Dimensionamento à flexão A armadura longitudinal deve ser concentrada junto às extremidades da secção da parede nos elementos de extremidade. Comprimento mínimo dos el. de extremidade: lc = max {0,15 lw; 1,5 bw} = 0,83 m O EC8 obriga a considerar a armadura vertical de alma no cálculo da resistência à flexão das secções de parede. A armadura mínima na alma da parede é dada por (EC2): v 0,002 As 6,0 cm 2/m Adopta-se na alma em ambas as faces 10 // 0,20 (As/s = 7,86 cm 2/m) OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES O momento resistente associado a esta armadura para o nível de esforço axial actuante é: MRd = 21300 kNm > MEd = 21038 kNm A taxa de armadura no elemento de extremidade é: = 0,018, valor superior à taxa mínima igual a 0,005 e inferior à taxa máxima igual a 0,04. OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES Uma vez que o esforço axial reduzido na parede d é inferior a 0,15 não seria obrigatório calcular a armadura de confinamento nos elementos de extremidade podendo a armadura transversal ser determinada de acordo com os requisitos do EC2 relativos aos pilares. Ilustra-se, todavia, o dimensionamento do confinamento dos elementos de extremidade: = 2 q0 – 1 = 2 x 3,0 - 1 = 5,0 v = (Asv / lw bc) fyd /fcd Asv = (5,5 – 2 x 0,83) x 7,86 = 30,2 cm 2 v = 30,2 / (550 x 30) x 435/23,33 = 0,034 d = 0,094 αwd ≥ 30 x 5 x (0,094 + 0,034) x 2,175 x 10 -3 x 0,30/0,22 - 0,035 = 0,022 (wd)min = 0,08 awd 30 (d + v) sy,d bcbo - 0,035 Comportamento da parede sem confinamento Verificação da ductilidade local - Zona crítica 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 M o m e n to [ kN m ] Ø x 10-3 [m-1] 5 OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES O confinamento deve ser prolongado horizontalmente no comprimento lc até ao ponto onde o betão não confinado possa destacar-se devido a grandes extensões de compressão: c > cu2 = 0,0035 Cálculo de lc: lc = xu (1-cu2 /cu2,c) Xu = (0,094 + 0,034) x 5,5 x 0,3 / 0,22 = 0,96 m cu2,c = 0,0035 + 0,1awd = 0,0035 + 0,1 x 0,51 x 0,08 = 0,0076 lc = 0,96 x (1 – 0,0035 / 0,0076) = 0,52 m Valor inferior ao mínimo anteriormente calculado pelo que será adoptado um comprimento lc = 0,83 m coerente com a disposição da armadura longitudinal na extremidade xu = (d + v) lw bc bo OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES O espaçamento máximo das cintas na direcção longitudinal nos elementos de extremidade: s = min {b0/2 ; 175 ; 8dbl} = min {220/2; 175; 8x20} = 110 mm h0 = 83 cm; b0 = 22 cm; s = 10 cm Adoptando uma cinta de contorno 8 e no interior 4R 8, tem-se: wd = w fyd /fcd ; w = 2 min(w,x; w,y) w,x = Asw,x / b0s ; w,y = Asw,y / h0s w,x = (2 x 0,5) / (22 x 10) = 0,0045 w,y = (6 x 0,5) / (83 x 10) = 0,0036 w = 2 x 0,0036 = 0,0072 wd = 0,0072 x 435 / 23,33 = 0,134 > 0,08 an = (1 – bi 2 / 6h0b0) = 1 – (10 x 16 2 + 2 x 192)/ (6 x 83 x 22) = 0,70 as = (1 - s / 2b0) (1 - s / 2h0) = (1 – 10 / (2 x 22)) x (1 – 10 / (2 x 83)) = 0,73 a = 0,70 x 0,73 = 0,51 a wd = 0,51 x 0,134 = 0,068 > 0,022 (a wd = 0,068 ≈ 9) OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES Dimensionamento ao esforço transverso VEd = V’Ed = 1,5 x 1106 = 1659 kN Na zona crítica na base da parede irá formar-se a rótula plástica pelo que no dimensionamento ao esforço transverso considera-se prudente tomar um ângulo = 45º para a inclinação do campo de compressões. Vrd,max = 0,6 (1 – fck / 250) fcd b z sen cos = 0,6 (1 – 35 / 250) x 23,33x103 x 0,3 x 4,7 x sen 45º x cos 45º = 8488 kN >> VEd Asw /s = VEd /(z cotg fyd) = 1659 / (4,7 x 43,5) = 8.1 cm 2/m (2R 10 // 0,20) OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES 3,5 31,5 21038 2338 1659 1258 456 829,5 11,57 Dimensionamento da parede acima da zona crítica com base em diagramas envolventes dos momentos e esforços transversos de cálculoOE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES Paredes acopladas [M] [V] [N] [M] Esforços da análise estrutural EX OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES Esforços na base da parede Sismo EX: N = 2434 kN; My = 1847 kNm; Vx = 392 kN Consideração dos efeitos de 2ª ordem multiplicando os esforços obtidos na análise pelo coeficiente 1/(1 - ): N = 2434 x 1,141 = 2777 KN Mx = 1847 x 1,141 = 2107 kNm; Vy = 392 x 1,141 = 447 kN Esforço devido à carga quase permanente: g + 2 q: N = -2479 kN Verificação do esforço axial máximo O esforço axial reduzido máximo para a combinação sísmica d = NEd /Ac fcd = (2777 + 2479) /(2,0x0,30x23,33x10 3) = 0,375 Valor inferior ao limite regulamentar de 0,4. OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES Altura hcr acima da secção de encastramento: hcr = max {lw ; hw/6} = max {2,0 ; 35/6} = 5,83 m Dimensionamento à flexão Comprimento mínimo dos elementos de extremidade: lc = max {0,15 lw; 1,5 bw} = 0,45 m A armadura necessária para resistir ao momento actuante deve ser calculada para o esforço axial mínimo: N = -2479 + 2777 = 298 kN O confinamento dos elementos de extremidade da parede deve ser calculado para o esforço axial máximo: N = -2479 - 2777 = -5256 kN = 2 q0 – 1 = 2 x 3,6 - 1 = 6,2 αwd ≥ 30 x 6,2 x (0,375 + 0,037) x 2,175 x 10 -3 x 0,30/0,22 - 0,035 = 0,187 OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DAS PAREDES Vigas de acoplamento (0,3 m x 0,8 m) As vigas de acoplamento apresentam uma relação l/h = 4/0,8 = 5 > 3, pelo que neste caso verifica-se que o modo de rotura por flexão é preponderante face ao modo de rotura por esforço transverso o dimensionamento é idêntico ao das vigas correntes Os esforços máximos devidos à acção sísmica ocorrem no piso 3. Esforços obtidos na análise estrutural: Sismo EX: My = 690 kNm; (Vx = 345 kN) Consideração dos efeitos de 2ª ordem: Mx = 690 x 1,141 = 787 kNm; g + 2 q: My = -32 kNm; Vx = 42 kN (esforços nas secções de extremidade) OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS Sistema de laje fungiforme Pilares De acordo com o EC2 a armadura mínima em pilares é: As,min = max {0,002 Ac ; 0,10 NEd / fyd} Nos pilares centrais no piso 0 o esforço axial máximo relativo à combinação fundamental de acções (1,35 g + 1,5 q) é NEd = -8152 kN pelo que a armadura mínima é dada por: As,min = max {0,002 x 65 2 ; 0,10 x 8152 / 43,5 } = 18,7 cm2 Pormenorização de armaduras : (4 20 + 4 16) distribuída uniformemente no contorno Momentos resistentes do pilar: NEd = -8152 kN ; MRd = 556 kNm combinação fundamental NEd = -4607 kN ; MRd = 953 kNm combinação sísmica OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS O momento resistente do pilar associado ao esforço axial relativo à combinação sísmica é elevado pelo que o dimensionamento do sistema de laje fungiforme em ductilidade é inviável. Esta situação requereria a formação das rótulas plásticas nos pilares e traduzir-se-ia na transmissão à laje, na zona de ligação aos pilares, de um momento total: Mtot ≈ 2 x 953 = 1906 kNm Esforço incomportável quer em termos de resistência à flexão quer em termos de resistência ao punçoamento da laje. Será necessário proceder ao dimensionamento deste sistema para os esforços associados às deformações máximas induzidas pelo sismo (q=1,0). Como dimensionar o sistema de laje fungiforme??? EX OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS Exemplifica-se o dimensionamento dos pilares do piso 3. Esforços no pilar relativos à acção sísmica obtidos no modelo global considerando q=1,0 incluindo os efeitos da torção acidental. Pilar Piso Secção EX EY N [kN] Mx [kNm] My [kNm] N [kN] Mx [kNm] My [kNm] P2B 3 base 35,6 5,0 294,5 0 275,7 0 topo 3,2 244,4 148,3 0 Estes esforços devem ser afectados dos seguintes coeficientes: 1/(1 - ) relativo aos efeitos de 2ª ordem de1 /de2 relação entre os deslocamentos de1 obtidos no modelo da estrutura primária e de2 obtidos no modelo global para o espectro de resposta de projecto. Direcção X: 1/(1 - ) x de1 /de2 = 1,141 x (16,5/14,0) = 1,354 Direcção Y: 1/(1 - ) x de1 /de2 = 1,138 x (12,9/11,7) = 1,255 OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS Esforços associados à carga quase permanente (g + 2 q): N = -3690 kN ; Mx = 0 ; My = 11,8 kNm Obtendo-se os seguintes esforços globais relativos à combinação sísmica: Pilar Piso Secção (g + 2 q) + EX (g + 2 q) + EY N [kN] Mx [kNm] My [kNm] N [kN] Mx [kNm] My [kNm] P2B 3 base -3642 -3737 6,8 410,6 -3690 346,0 11,8 topo 4,3 342,7 186,1 11,8 Neste piso a armadura mínima do pilar é condicionada pelo esforço axial relativo à combinação fundamental de acções: As,min = 0,10 NEd /fyd = 0.10 x 6527/43,5 = 15 cm 2 Realizável com 8 16 a que corresponde um momento resistente associado ao esforço axial mínimo para a combinação sísmica (NEd = -3642 kN): MRd = 880 kNm >> MEd O esforço transverso máximo actuante é: VEd = (410,6 + 342,7) / 3.5 = 215 kN, valor relativamente reduzido. A armadura transversal é pormenorizada de acordo com as disposições do EC2. OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS Dimensionamento da laje Exemplifica-se o dimensionamento da laje na direcção Y no piso 8 (piso e direcção onde ocorrem os maiores esforços) Momento flector na zona de ligação ao pilar obtido no modelo global (barra que simula a laje) para a acção sísmica EY considerando q =1,0, incluindo os efeitos da torção acidental: Mx = 275,4 kNm. Este momento deve ser afectado do coeficiente: 1/(1 - ) x de1 /de2 = 1,138 x (65,7/49,3) = 1,516 Esforços associados à carga quase permanente (g + 2 q): Mx = - 210 kNm (na largura do espessamento igual a 2m); V = 422 kN (esforço de punçoamento) OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS Esforços totais relativos à combinação sísmica na direcção Y (na largura de 2m): M - Ed = -275,4 x 1,516 – 210 = - 627,5 kNm M+Ed = 275,4 x 1,516 – 210 = 207,5 kNm VEd = 422 kN Armadura necessária na zona do espessamento (2,0 m): face superior 20//0,125 face inferior 12//0,15 Para efeitos da verificação da capacidade resistente da laje considera-se que o momento devido à acção sísmica transmitido pelo pilar à laje se distribui numa largura de 2h para cada lado das faces do pilar (largura total de 2m) OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS Verificação da segurança ao punçoamento (EC2): vEd = VEd / (u1 x d) = 1 + k (MEd / VEd).(u1 / w1) u1 = 6,50 m; w1 = 4,24 m 2 ; k = 0,6 MEd = 2 x (275,4 x 1,516) = 835 kNm = 1 + 0,6 x 835/422 x 6,5/4,24 = 2,82 Valor muito alto devido à elevada relação entre o momento flector e o esforço vertical. vEd = 2,82 x 422 / (6,5 x 0,31) = 591 kN/m 2 vRd,c = 0,12 k (100 l fck) 1/3 k = 1,8; l =0,0081vRd,c = 658 kN/m 2 > vEd OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS Sistema pilar-viga Para exemplificar o dimensionamento dos pilares de canto considera-se o pilar do piso 6. Estes pilares podem ser dimensionados em ductilidade ou em “fase elástica”. Esforços associados à carga quase permanente: Pilar Piso Secção (g + 2 q) N [kN] Mx [kNm] My [kNm] P1A 6 base -340 -8,0 17,5 topo 8,0 -17,5 Esforços devidos ao sismo relativos ao espectro de reposta de projecto: (considerando os coeficientes de comportamento qX = 3,6 e qY = 3,0, incluindo os efeitos da torção acidental) Pilar Piso Secção EX EY N [kN] Mx [kNm] My [kNm] N [kN] Mx [kNm] My [kNm] P1A 6 base 75 3,4 29,3 235 57,8 3,8 topo 3,4 30,2 57,5 3,9 OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS Factores de majoração: Direcção X: 1/(1 - ) x de1/de2 = 1,141 x (45,3/36,6) = 1,412 Direcção Y: 1/(1 - ) x de1/de2 = 1,138 x (53,6/41,2) = 1,481 Se o dimensionamento for realizado em “fase elástica” os esforços da acção sísmica indicados no quadro anterior devem ser multiplicados pelo coeficiente de comportamento q e pelos factores de majoração acima calculados. Indicam-se seguidamente os esforços a considerar nas duas metodologias. Dimensionamento em “fase elástica”: Pilar Piso Secção (g + 2 q) + EX (g + 2 q) + EY N [kN] Mx [kNm] My [kNm] N [kN] Mx [kNm] My [kNm] P1A 6 base +41 -721 -25,3 166,4 +655 -1340 -264,8 34,4 topo 25,3 -171,0 263,5 -34,8 Estes esforços conduziriam a armaduras muito elevadas no pilar, taxa da ordem de 0,06, superior ao limite regulamentar. OE – Seminário – Aplicação do Eurocódigo 8 ao Projecto de Edifícios DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS SECUNDÁRIOS Dimensionamento em ductilidade Para os esforços devidos ao sismo de projecto multiplicados pelos factores de majoração: Pilar Piso Secção (g + 2 q) + EX (g + 2 q) + EY N [kN] Mx [kNm] My [kNm] N [kN] Mx [kNm] My [kNm] P1A 6 base -234 -446 -12,8 58,9 +8 -688 -93,6 23,1 topo 12,8 -60,1 93,2 -23,3 Para a combinação mais desfavorável (g + 2 q) + EY a armadura necessária é constituída por: 4 20 + 4 16 distribuída uniformemente no contorno a que corresponde uma taxa de armadura de 0,017. A armadura de confinamento nas zonas críticas é constituída por cintas quadradas 8 //0,10 mais cintas em losango 6 // 0,10. Este tipo de dimensionamento conduz a armaduras adequadas.
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