Estabilidade global de edificações,
ao que atentar?

Mateus // 02 de Agosto de 2019 // 17:31

Ao realizarmos um projeto estrutural, independe de qual tipo construtivo, ou sistema estrutural, seja alvenaria estrutural, concreto moldado in loco, concreto pré-moldado, estrutura metálica, e outros, sempre focamos as nossas atenções na segurança dos elementos individuais.

Principalmente os elementos mais solicitados, a exemplo as vigas com maiores vãos, os pilares com maiores cargas, as lajes mais carregadas, a paredes mais comprimidas…

Tal preocupação não está errada, uma vez que a segurança do nosso projeto depende diretamente de que cada elemento cumpra o seu papel individualmente, atendendo os limites últimos contra o colapso.

E, certamente satisfazendo os limites em serviço, por exemplo de fissuração, deformação excessiva, e inclusive de vibração excessiva (o qual trataremos depois com mais detalhes).

Entretanto, é válido mencionar que, apesar de o desempenho de cada elemento ser extremamente importante, ele não garante a segurança da edificação como um todo.

Como assim a edificação como um todo?

Trata-se da estabilidade global, ou seja, a capacidade de a estrutura resistir aos esforços que lhe são impostos como um corpo rígido.

Apesar de seus elementos estarem todos firmes e fortes, a edificação inteira perde equilíbrio e pode simplesmente tombar ou colapsar, acarretando perdas e prejuízos tamanhos.

Mas e então, como garantir a estabilidade global das edificações?

Apesar de ser apresentado um argumento contraditório, a verificação dos elementos individuais ainda assim é bastante utilizada e consagrada, e com toda a razão, nos conduzindo a um dimensionamento que, com alguns cuidados extras (porém indispensáveis), torna-se bastante econômico e deveras seguro.

Tais cuidados dizem respeito aos:

1) Modelos de cálculos utilizados;

2) As considerações de esforços atuantes; bem como;

3) As verificações de efeitos de segunda ordem.

Cuidados extras

1. Modelos de Cálculos Utilizados

O ideal ao projetarmos é considerar modelos de cálculos que se comportem da maneira mais similar possível com a situação física real.

Sabemos que isso nem sempre é fácil, dado o elevado custo computacional, dificuldade de soluções elásticas, ou ambos.

E para tanto acabamos por considerar modelo simplificados, tais como vigas contínuas, pilares apenas apoiados, rótulas perfeitas, e dentre muitos outros.

Não ache que tais soluções estão erradas, de maneira nenhuma, todas possuem o seu propósito e representam muito bem diversas realidades.

Entretanto, cabe ao projetista saber quando cada modelo é aplicável, quando é possível considerar uma hipótese de viga contínua, quando considerar um engastamento perfeito, ou rótula, e afins, sabendo este que não existem apenas aqueles.

Além disso, é válido mencionar que para considerar os efeitos de estabilidade global, muitas vezes precisamos sair de hipóteses mais simplificadas.

Consideração de pórticos planos, pórticos espaciais, modelos de grelha, diafragma rígido ou não completamente rígido, são exemplos de análises que talvez precisemos fazer para conhecer melhor o comportamento da estrutura como um todo (corpo rígido) e então podermos adotar as soluções adequadas.

2. Considerações de Esforços Atuantes

Este item, que não é novidade, diz respeito a consideração coerente dos esforços da estrutura, não apenas esforços gravimétricos, como peso próprio e demais cargas permanentes, e as sobrecargas, é necessário a correta consideração dos esforços laterais, oriundos do vento.

Para tanto existem norma específica que trata apenas da consideração de cargas de vento em estruturas, NBR 6123 (1988).

Uma vez corretamente calculados é possível prever à sua estrutura os mecanismos, vinculações e dimensões que garantam que a sua estrutura vai resistir e redistribuir os esforços para os elementos.

Estes, sim, individualmente vão contribuir um a um (mas não necessariamente todos) para uma parcela da estabilidade global.

3. Verificações de Efeitos de Segunda Ordem

O terceiro item diz respeito a consideração dos efeitos de 2ª ordem na avaliação da estabilidade global.

Os efeitos de 2ª ordem, de forma simples, são esforços ocasionados pela incidência dos esforços atuantes sobre os deslocamentos que a estrutura sofre (o que sempre acontece).

Tal fato pode acarretar um incremento nos esforços, não considerados inicialmente.

Sendo assim, se faz necessária a avaliação se tais efeitos são de fato relevantes, e no caso de serem é importante impor condições como ligações, elementos mais rígidos, e afins, que garantam a estabilidade da sua estrutura.

Existem diversos processos que permitem o cálculo aproximado da relevância de tais efeitos na estabilidade global de edificações, alguns são consagrados com o Gama-Z e processo P-delta (iterativo), outros são pouco explorados, como o processo de Hogeslag que também verifica a incidência desses efeitos na estrutura bem como leva em conta a rigidez da ligação solo-estrutura.

Ao concluir esse artigo entendo que várias questões foram abertas, mas o que seria de um bom blog sem as expectativas geradas para as próximas publicações.

Estamos apenas no começo da caminhada, e, certamente, vários desses temas serão alvo de posts mais direcionados.

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Até a próxima!