Modelagem estrutural de edifícios usuais de Concreto Armado e outros sistemas estruturais

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CONSTRUÇÃO DE CONCRETO 1
	YARA CRISTINA TAVARES	
PRIMEIRA ATIVIDADE
CARUARU
2020
Relatório a respeito do “Webinar Modelagem estrutural de edifícios usuais de Concreto Armado, Alio E. Kimura”
1. Edifícios usuais
Dentre um dos exemplos citado pelo palestrante está o Edifício E-Tower (Imagem 1) em São Paulo, cuja altura é de aproximadamente 150 metros, para que esse projeto saísse do papel foram utilizados modelos estruturais e protótipos matemáticos para simulação da estrutura real.
Imagem 1 – e-tower05
Fonte: https://aflalogasperini.com.br/blog/project/e-tower/
As etapas principais de um projeto estrutural são; concepção estrutural, análise estrutural, dimensionamento e detalhamento, desenhos e plantas.
Análise estrutural: As ações que podem ser verticais, horizontais, permanentes ou variáveis, produzem uma resposta na estrutura. Para entender essa resposta é utilizado o modelo estrutural.
2. Concreto armado
A dificuldade de montar um modelo estrutural está em simular o comportamento não-linear do concreto armado, bem como prever sua fissuração e fluência. 
O modelo deve ser utilizado de acordo com o projeto e os objetivos deste, já que nos requisitos da verificação ELU (Estado de Limite Último) irá oferecer maior segurança e estabilidade, já no ELS (Estado de Limite de Serviço) irá oferecer maior desempenho e conforto. Ou seja, níveis de solicitação e rigidez distintos, modelos estruturais distintos.
Atrelado ao concreto está a sua propriedade material, NLF (não linearidade física), em que a carga e o deslocamento não possuem um comportamento linear, e também as propriedades da geometria, NLG (não linearidade geométrica), geram efeitos de 2ª ordem, esses fatores provocam o seu comportamento não-linear e complexo de ser analisado.
3. A composição de uma estrutura usual
Composta de elementos de uma dimensão, em que uma dimensão é preponderante em relação as outras duas, em que seu vão é muito maior que sua sessão transversal.
· Vigas: são elementos lineares estão submetidas a uma flexão simples;
· Pilares: são elementos lineares submetido a flexão composta oblíqua (FCO).
Elementos 2D, em que duas dimensões são preponderantes a terceira, o comprimento e a largura são preponderantes em relação a espessura.
· Lajes: elementos de superfície submetida a flexão simples;
· Pilares-parede: elementos de superfície submetidos a flexão-torção composta oblíqua (FTCO).
Ligação entre eles deve ser monolítica, ou seja, a estrutura deve se comportar como um conjunto rígido, indivisível e isso é o que se buscar alcançar em um modelo estrutural.
4. Modelos estruturais
Os modelos estruturais mais simples para ação vertical utilizam tabelas de forma aproximada pois os apoios considerados são infinitamente rígidos, distribuindo depois as cargas das lajes por quinhão (cada parte da carga total por metro quadrado de laje) nas vigas, estas são calculadas através de vigas contínuas submetidas a carga distribuída que consequentemente geram reações de apoio nos pilares. Alguns métodos se modernizaram como por exemplo para ações verticais, o pórtico plano, em que se unem vigas e pilares em um mesmo modelo, ainda foram citadas as grelhas ou placas (Método dos Elementos Finitos) e o pórtico espacial.
Para ações horizontais no método mais simplificado é considerado um corpo único de rigidez equivalente, sendo ele então um elemento de contraventamento. Com maiores conhecimentos passaram a ser usados para cálculos de ações horizontais os pórticos planos, associações de pórticos planos e o que é comumente utilizado, o pórtico espacial.
É comum utilizar combinações de métodos de ações verticais e horizontais, mais certamente utilizar o modelo espacial único contendo lajes, vigas e pilares é uma evolução do modelo estrutural, no entanto, são muitos nós para calcular, quanto mais complexo, maior o número de variáveis a serem atribuídas, maior a chance de cometer um erro grosseiro. Nem sempre o modelo mais sofisticado é o mais adequado para o projeto. 
5. Tópicos especiais
Falando sobre alguns tópicos especiais, surge a ABNT NBR 6123 que trata de estruturas de concreto submetidas a vento, pois é possível saber os esforços solicitantes necessários para o dimensionamento da estrutura no intuito de que ela resista ao vento até onde a estrutura é mais esbelta, isto pode ser feito tanto em ensaios de Túnel de Vento como em modelos virtuais. 
Sobre os efeitos de segunda ordem que são inerentes ao concreto armado, no futuro será possível através de um modelo não linear único calcular todos os efeitos em conjunto em um pórtico NLFG (não linear físico geométrico).
Os efeitos construtivos ocorrem pela estrutura real não ser executada instantaneamente, embora a análise seja feita simultaneamente, isso reflete em redistribuição de esforços, hoje esta correção é feita através de uma análise simplificada (majoração axial dos pilares), mas no futuro próximo é possível que seja criada uma análise incremental.
Principais sistemas estruturais da atualidade
São vários os tipos de sistemas estruturais, no Brasil o mais utilizado é a alvenaria de vedação, com as novas tecnologias alguns sistemas vem se destacando, estes serão explanados a seguir.
1. Alvenaria de vedação
As edificações que trabalham com este tipo de alvenaria são compostas por vigas, pilares e lajes de concreto armado. A alvenaria de vedação não é dimensionada para suportar cargas verticais, só deve suportar seu peso próprio que é constituído de blocos cerâmicos ou blocos de concreto que serão sobrepostos por argamassa. Há a possibilidade de serem trabalhados em grandes vãos, pois a inserção de vigas e pilares dão sustentação a estrutura. 
Este sistema é mais utilizado no Brasil devido a não necessidade de mão de obra qualificada e especializada, porém isso acaba levando a patologias sérias na construção, ocasionando em retrabalhos e muitos resíduos. 
2. Alvenaria estrutural
Nesse tipo de sistema são dispensadas as vigas e pilares, já que a alvenaria como o nome mesmo diz possui uma função estrutural, ela é constituída por blocos de concreto ou cerâmicos autoportantes. O tempo de execução e o custo nessas obras é menor em relação a alvenaria de vedação, porque não é necessário montar e desmontar as formas de madeira, concretar e curar.
Imagem 2 – Alvenaria Estrutural
Fonte: https://www.escolaengenharia.com.br/tipos-de-sistemas-construtivos/
O projeto deve ser muito bem detalhado e compatibilizado com os projetos elétricos e hidrossanitário já que as paredes não podem ser quebradas e nem derrubadas pois a estrutura pode cair se não for utilizado os devidos cuidados.
3. Paredes de concreto
Paredes estruturais maciças de concreto armado, são concretadas com o auxílio de formas de madeira ou metálica que são montadas in loco de acordo com o projeto arquitetônico.
4. Steel Frame
Sistema formado por estruturas com perfis de aço galvanizado, o fechamento dessas estruturas é feito com placas que podem ser de madeira, cimentícias, painéis de alumínio composto ou até drywall (chapas de gesso), o telhado pode ser com telhas de cerâmica, lajes de aço galvanizado com revestimento de madeira ou lajes pré-moldadas de concreto. 
Imagem 3 – Steel Frame
Fonte: https://metalica.com.br/steel-frame-a-construcao-inteligente/
Obras com esse tipo de sistema são mais rápidas, limpas e sustentáveis, as peças já são compradas prontas, bastando montar a estrutura e fazer a ligação entre elas, quase não produzem entulho, além de pouca ou quase nenhuma utilização de água, esse sistema tem baixíssimo índice de desperdício e descarte de materiais.
5. Wood frame
Muito parecido com o método steel frame. São utilizados perfis de madeira, normalmente de reflorestamento como pinus e eucalipto, e placas estruturais. A parte estrutural é composta por madeira maciça, enquanto as chapas de revestimento são de OSB (Oriented Strand Board).
Imagem 4 – Wood frame
Fonte: https://www.vivadecora.com.br/pro/arquitetura/wood-frame/
Necessária mão de obra especializada,precisão de ferramentas e materiais específicos. Assim como os outros métodos os materiais utilizados são vistos como secundários na construção civil, já que a tradicional forma é a alvenaria de vedação.
6. Conclusão
Para encontrar o sistema estrutural ideal deve-se analisar o desempenho, mão de obra e materiais disponíveis, a durabilidade, o objetivo e a função desta construção.
REFERÊNCIAS
KIMURA, Alio E. Webinar Modelagem estrutural de edifícios usuais de Concreto Armado. 2018. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=OasC-9Shty0>. Acesso em: 24 de agosto de 2020.
DICIO. Significado de monolítico. Disponível em: <https://www.dicio.com.br/monolitico/>. Acesso em: 24 de agosto de 2020.
UNICAMP. 4.2 Distribuição das cargas. Disponível em: <http://www.fec.unicamp.br/~almeida/ec802/Lajes/lajes_geral.pdf>. Acesso em: 24 de agosto de 2020. 
PEREIRA, Caio. Principais tipos de sistemas construtivos utilizados na construção civil. Escola Engenharia, 2018. Disponível em: <https://www.escolaengenharia.com.br/tipos-de-sistemas-construtivos/>. Acesso em: 24 de agosto de 2020.
PEREIRA, Caio. Alvenaria de Vedação – Vantagens e Desvantagens. Escola Engenharia, 2018. Disponível em: <https://www.escolaengenharia.com.br/alvenaria-de-vedacao/>. Acesso em: 24 de agosto de 2020.
JUNQUEIRA, Guilherme. O que é Steel Frame? Vantagens e desvantagens para construção civil. Mais Controle, 2018. Disponível em: <https://maiscontroleerp.com.br/steel-frame-construcao-civil/>. Acesso em: 24 de agosto de 2018.
Autor desconhecido. Descubra tudo sobre Wood frame e veja 15 exemplos perfeitos!. Viva decora PRO. Disponível em: <https://www.vivadecora.com.br/pro/arquitetura/wood-frame/>. Acesso em 24 de agosto de 2020.