Análise Comparativa de Resultados Obtidos em Softwares de Dimensionamento de Estruturas de

261 Pages·2010·5.43 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

JULIANO ANDRÉ VERGUTZ
RICARDO CUSTÓDIO

ANÁLISE COMPARATIVA DE RESULTADOS OBTIDOS EM SOFTWARES DE
DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS EM CONCRETO

CURITIBA
2010
JULIANO ANDRÉ VERGUTZ
RICARDO CUSTÓDIO

ANÁLISE COMPARATIVA DE RESULTADOS OBTIDOS DE SOFTWARES DE
DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

Trabalho de conclusão de curso apresentado
à disciplina Trabalho Final de Curso como
requisito parcial à conclusão de Graduação no
Curso de Engenharia Civil, Setor de
Tecnologia, Exatas, Universidade Federal do
Paraná. Orientador: Prof. Cláudio L. Curotto

CURITIBA
2010
Ao meu pai Elton e minha mãe
Rossmari, pela minha educação e
apoio.
Ao meu pai, Osni, pelo apoio e
motivação durante esta fase da minha
vida.
AGRADECIMENTOS

A Deus, pela vida, oportunidades, conhecimento e
proteção.
Ao professor Claudio Luiz Curotto, pela atenção e
orientação, dada ao longo deste trabalho.
Aos professores Antonio Stramandinoli e Jorge
Luiz Ceccon, pelas dúvidas tiradas.
RESUMO
Na elaboração de projetos estruturais de concreto armado, os três
programas de cálculo estruturais mais utilizados atualmente são o EBERICK,
CYPECAD e CAD TQS, o primeiro é muito difundido na região sul do país, o
segundo é utilizado em outros países, pois pode fazer considerações de
normas europeias, o terceiro tem seu uso difundido em todo Brasil. Observar a
forma de como é lançado uma estrutura hipotética nestes programas, e quais
tipos de análises e critérios adotados entre eles, bem como as diferenças
resultantes nos esforços finais é o que se contempla neste trabalho. Os
programas entre si apresentam diferenças de análises, no lançamento da
estrutura, e na inserção das cargas e distribuição dos esforços, desta forma
foram elaboradas planilhas eletrônicas para uso como referência nos
resultados globais da estrutura, tais como carga na fundação e nos pilares.
Palavras Chaves: Estrutura, análise estrutural, programa, pilar, viga, laje,
cargas e esforços.
ABSTRACT
In the development of structural designs reinforced concrete, the three
structural analysis softwares most used today are the EBERICK, CYPECAD
and TQS. The first one is well known in the southbound of the country, the
second one is used in many countries, as long as it can deal with European
codes and the last one is widespread used throughout all the country. Observe
how a hypothetical structure is modeled using these programs, and what sort of
tests and criteria they adopt, and the resulting differences in final stresses is
what can be found in this work. The softwares differ in the kind of analysis, at
the modeling of the structure, at the loading step and distribution stresses. So
were created spreadsheets to use as a reference to compare the structure’s
global results, such as the total load on the foundation and the columns.

Key words: structure, structural analysis, software, column, beam, slab, loads
and stresses.
SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 10
1.1. Justificativa ...................................................................................................................... 11
1.2. Objetivos Gerais .............................................................................................................. 11
1.4. Estrutura do Trabalho ..................................................................................................... 12
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................................................... 13
2.1. Histórico do Concreto Armado e do Cálculo Estrutural .................................................. 13
2.2. Lajes ................................................................................................................................. 20
2.3. Vigas ................................................................................................................................ 21
2.4. Pilares .............................................................................................................................. 21
2.5. Propriedades dos Materiais ............................................................................................ 23
2.5.1. Propriedades do Concreto .......................................................................................... 23
2.5.1.1. Massa Específica ...................................................................................................... 24
2.5.1.2. Coeficiente de dilatação térmica ............................................................................ 24
2.5.1.3. Resistência à compressão ....................................................................................... 24
2.5.1.4. Resistência à tração ................................................................................................. 25
2.5.1.5. Módulo de elasticidade ........................................................................................... 25
2.5.1.6. Efeito de Rusch ........................................................................................................ 26
2.5.1.7. Coeficiente do Poisson e módulo de elasticidade transversal ................................ 27
2.5.1.8. Diagrama tensão- deformação ................................................................................ 27
2.5.2. Aço ............................................................................................................................... 29
2.5.2.1. Categorias de aço .................................................................................................... 29
2.5.2.2. Massa específica ...................................................................................................... 29
2.5.2.3. Coeficiente de dilatação térmica ............................................................................ 29
2.5.2.4. Módulo de elasticidade ........................................................................................... 29
2.5.2.5. Resistência à tração ................................................................................................. 29
2.5.2.6. Diagrama tensão- deformação ................................................................................ 30
2.6. Análises estruturais ......................................................................................................... 31
2.6.1. Análise linear ............................................................................................................... 31
2.6.2. Análise linear com redistribuição ................................................................................ 33
2.6.3. Análise plástica ............................................................................................................ 34
2.6.4. Análise não linear ........................................................................................................ 35
2.6.5. Análise através de modelos físicos .............................................................................. 37
2.7. Modelos estruturais ........................................................................................................ 38
2.7.1. Modelo de vigas contínuas.......................................................................................... 38
2.7.2. Pórticos planos ............................................................................................................ 39
2.7.3. Pórticos espaciais ........................................................................................................ 42
2.7.4. Modelo de grelhas....................................................................................................... 43
2.8. Esforços e combinações .................................................................................................. 46
3. FERRRAMENTAS COMPUTACIONAIS ................................................................................... 51
3.1. CYPECAD .......................................................................................................................... 51
3.1.1. Características técnicas de análise .............................................................................. 51
3.2. EBERICK ........................................................................................................................... 53
3.2.1. Características técnicas da análise .............................................................................. 54
3.3. TQS .................................................................................................................................. 56
3.3.1. Características de técnicas de análise ......................................................................... 57
4. METODOLOGIA .................................................................................................................... 58
4.1. Projeto arquitetônico ...................................................................................................... 58
4.2. Pré-dimensionamento dos elementos estruturais ......................................................... 58
4.2.1. Pré-dimensionamento de pilares ................................................................................ 58
4.2.2. Pré-dimensionamento de vigas ................................................................................... 64
4.2.3. Pré-dimensionamento de lajes ................................................................................... 65
4.3. Estimativa das cargas permanentes e acidentais ............................................................ 71
4.3.1. Cargas atuantes nas lajes ............................................................................................ 71
4.3.2. Cargas devido à parede ............................................................................................... 73
4.3.3. Redução das cargas acidentais .................................................................................... 75
4.3.4. Cálculo das reações da escada .................................................................................... 76
4.4. Cálculo dos esforços através da planilha eletrônica ....................................................... 79
4.5. Modelagem computacional da estrutura analisada ....................................................... 81
4.5.1. Eberick ......................................................................................................................... 81
4.5.2. CYPECAD ...................................................................................................................... 85
4.5.3. TQS .............................................................................................................................. 92
5. RESULTADOS ....................................................................................................................... 96
5.1. Consideração da estrutura com laje ............................................................................... 96
5.1.1. Cálculo com pilares pré-dimensionados ..................................................................... 97
5.2. Consideração da estrutura sem laje .............................................................................. 110
5.3. Estudo da laje L1 ........................................................................................................... 115
5.4. Estudo do pilar P1 ......................................................................................................... 129
5.5. Estudo da viga V1 .......................................................................................................... 136
5.5.1. Estrutura com laje ..................................................................................................... 136
5.5.3. Comparativo entre estrutura com laje e estrutura sem laje .................................... 149
5.6. Dados gerais da estrutura ............................................................................................. 151
6. CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 155
7. REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 156
ANEXOS ..................................................................................................................................... 159
ANEXO A .................................................................................................................................... 160
ANEXO B .................................................................................................................................... 169
ANEXO C .................................................................................................................................... 180
ANEXO D .................................................................................................................................... 189