Os primeiros edifícios do século XIX eram construídos em alvenaria, com paredes espessas, sendo extremamente rígidos. Na medida em que subiam, foram impondo a necessidade de paredes cada vez mais robustas, de maneira que os andares inferiores acabavam por ter suas áreas úteis prejudicadas. Contudo, o vento não era problema em edificações baixas e pesadas de grossas paredes, mas, passou a ser, e em medida crescente, quando as construções foram tornando mais esbeltas e utilizando cada vez menos quantidade de materiais. Com o aumento na flexibilidade dessas edificações, devido a uma tendência de construírem-se estruturas cada vez mais altas, estas ficaram cada vez mais vulneráveis a ocorrência de vibrações excessivas, provocadas por carregamentos dinâmicos.
Figura 1 – Modelo BIM – Residencial Porto Real, João Pessoa – PB (Flávio Roberto Consultoria & Projetos Estruturais)
Figura 2 – Modelo BIM – Residencial Buena Vista, João Pessoa – PB (Flávio Roberto Consultoria & Projetos Estruturais)
Há várias décadas, os edifícios eram calculados considerando a hipótese simplificada de que as fundações estavam apoiadas sobre vínculos indeslocáveis, tais como rótulas ou engastes. Apesar de simplista, essa hipótese possibilitou importantes avanços, principalmente em uma época prévia à chegada dos microcomputadores.
Figura 3 – Edifício Carice, João Pessoa – PB
Figura 4 – Edifício Santa Rita, João Pessoa – PB
Porém, com a chegada dos microcomputadores, disseminação dos softwares computacionais e avanço em pesquisas científicas, tornou-se possível a adoção de critérios que produziriam com mais realismo o cálculo das estruturas e fundações, embora grande parte dos engenheiros ainda optem por hipóteses simplistas de solo rígido.
Diante desse novo cenário, a análise estrutural ficou mais refinada, possibilitando desenvolver projetos mais eficientes, seguros e com mais produtividade que no passado. Em relações as fundações, tem-se a possibilidade de adicionar os coeficientes de mola, ou ainda calcular a edificação com todos os dados geotécnicos e fazer um único modelo, isto é, fundação + estrutura. Portanto, modelos mais realistas e estruturas mais complexas podem ser resolvidas de forma mais confiável.
Figura 5 – Coeficientes de mola, OLIVEIRA, F.R.X, 58º IBRACON (CAD/TQS)
Figura 6 – Iteração solo-estrutura (SISES TQS)
Entretanto, existe uma pergunta que não quer calar: O quanto de estrutura seria preciso para tornar nossos projetos seguros e econômicos? Essa medida de “o quanto de estrutura” poderia se transformar em: o quanto de rigidez ou o quão estável, ou ainda, qual seriam as dimensões e as quantidades de pilares e vigas do edifício para que ele atenda todos os requisitos estabelecidos nas NBR6118 e da boa prática da engenharia?
A experiencia de ter feito é muito importante. Porém, fazer muitas vezes sempre da mesma forma, talvez não aumente tanto a “experiencia”. Entender todos os aspectos e etapas do desenvolvimento de um projeto estrutural são premissas fundamentais para o sucesso do projeto.
Todavia, as estrutura se deslocam mais quando são inseridos os coeficientes de mola nas fundações. Porém, quais os valores adequados para esses coeficientes? Como se calcular esses coeficientes? E, uma vez calculado, como verificar se eles estão coerentes?
São respostas que precisamos saber responder, pois, é fato que a consideração desses coeficientes nas restrições de apoios dos modelos calculados com base nas fundações projetadas, reproduzem com mais realismo a rigidezes das fundações, que é bem menor do que o engastamento perfeito normalmente adotado em projetos.
Outra questão seria a consideração de maneira simplificada da acomodação da estrutura por nivelamento progressivo dos pisos devido ao processo construtivo. Utiliza-se então, um aumento na área da seção transversais dos pilares, exclusivamente para os carregamentos verticais. Portanto, deverá ser realizada uma análise por efeito incremental, onde aplica-se progressivamente carregamentos verticais, nivelando-se os pisos após a aplicação deste carregamento, substituindo o aumento simplificado da área da seção dos pilares.
Figura 7 – Efeito Incremental (fonte TQS, 2005)
Em relação ao vento na estrutura a NBR 6123 “Forças devido ao vento em edificações” (1988) prescreve, de uma forma genérica, no seu Capítulo 9, que “…edificações com período fundamental superior a 1s, em particular aquelas fracamente amortecidas, podem apresentar importante resposta flutuante na direção do vento médio. Logo, como se verificar se a frequência natural da estrutura é menor que 1 Hz sem fazer análise modal?
Figura 8 – Análise Modal – Austro França Premium Residence (Flávio Roberto Consultoria & Projetos Estruturais)
Figura 9 – Análise dinâmica Times History – Empresarial Green Tower – PB (Flávio Roberto Consultoria & Projetos Estruturais)
Portanto, já incluímos em nosso modelo, iteração solo-estrutura, coeficientes de mola e agora análise modal. Prosseguindo, torna-se necessário estudar o modelo em sua estabilidade, por via matemática e/ou experimental, em uma gama intensa de velocidades do vento”. Portanto, a norma NBR6123, indica a necessidade de realização de uma análise dinâmica onde as flutuações da velocidade do vento incidente na edificação devem ser tratadas como aleatórias. Resumindo: precisamos analisar o vento como carregamento dinâmico nos projetos de estruturas.
De posse de vento dinâmico, precisa-se saber quais são seus efeitos na estrutura. Esses “efeitos”, chamamos de aceleração, calculada para cada sentido de vento aplicado no edifício. Daí, é feita uma classificação referente a níveis de percepção humana: imperceptível, perceptível, incômoda, muito incômoda e intolerável.
Voltando para a pergunta inicial: o quanto de estrutura precisamos? a resposta, poderia ser dada de forma simples: o suficiente para que os “ocupantes” do edifício sintam os efeitos da aceleração da estrutura de forma perceptível, não lhes causando incômodo, levando-se em consideração todos os aspectos supracitados, tornando o modelo mais realístico.
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