Efeitos do Empenamento em Núcleos de Paredes Resistentes de Edifícios Altos de Betão

128 Pages·2015·3.15 MB·Portuguese

Efeitos do Empenamento em Núcleos de Paredes
Resistentes de Edifícios Altos de Betão

Diogo Martins Rufino Costa Caiano

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil

Orientadores: Prof. João Carlos de Oliveira Fernandes de Almeida
Prof. José Joaquim Costa Branco de Oliveira Pedro

Júri
Presidente: Prof. Luís Manuel Coelho Guerreiro
Orientador: Prof. João Carlos de Oliveira Fernandes de Almeida
Vogal: Prof. Rui Vaz Rodrigues

Julho de 2015

Agradecimentos
O meu agradecimento a todos aqueles que de alguma forma contribuíram para a realização deste
trabalho, em particular:
Ao Professor João Almeida, um especial agradecimento pela sua orientação, pela disponibilidade
demonstrada e pela cedência dos elementos necessários à elaboração deste trabalho.
Ao Professor José Oliveira Pedro, também um especial agradecimento pela sua orientação, pela
disponibilidade demonstrada, pela paciência e pela sua ajuda a nível de questões técnicas.
À minha família, que me permitiu chegar ao final deste longo ciclo e que certamente me continuará a
apoiar em trabalhos futuros, em especial aos meus pais, avós e tia.
À minha namorada, pelo apoio e pela paciência que sempre demonstrou.
Aos meus amigos, pela motivação, pelo encorajamento e pelos bons momentos passados.

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Resumo
O estudo dos efeitos das acções horizontais em edifícios de grande altura, nomeadamente do vento,
e o controlo dos deslocamentos resultantes, é um dos aspectos importantes do projecto deste tipo de
estruturas. Resistindo o núcleo central à maioria dos esforços provenientes destas acções, o seu
dimensionamento deve considerar, para além dos elevados esforços normais e momentos flectores,
os efeitos da torção e do empenamento.
Nesse sentido, realiza-se o estudo do comportamento do núcleo central de um edifício de 228 metros
de altura, sob as condições do vento regulamentar, avaliando-se os efeitos da torsão com
empenamento na resistência da estrutura e o efeito da acção do vento ao nível do conforto. Para tal,
utilizam-se vários modelos numéricos do edifício, recorrendo-se a metodologias distintas de
modelação do núcleo central: elementos de barra, barra única e elementos finitos de casca.
Como forma de calibração dos modelos, realiza-se uma análise comparativa das frequências
próprias, dos deslocamentos horizontais e verticais e das tensões instaladas nas paredes do núcleo
central, utilizando-se primeiro um caso de estudo simplificado contendo os 35 primeiros pisos do
edifício de estudo e, posteriormente, o edifício com 228 metros.
Seguidamente analisam-se os efeitos benéficos da introdução de “outriggers” (pisos rígidos) no caso
de estudo, variando o posicionamento e número destes elementos em altura.
Por fim, utilizando a acção do vento regulamentar, realiza-se uma avaliação das condições de
conforto do edifício onde, através dos Eurocódigos, são calculadas as acelerações de topo da
estrutura e posteriormente comparadas com os critérios da norma ISO 6897.

Palavras-Chave:
Edifícios Altos; Modelação do Núcleo Central; “Outriggers” – Pisos Rígidos; Acção do Vento;
Aceleração de Topo do Edifício; Conforto Humano

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Abstract
The study of the effects of lateral loads on tall buildings, like the wind, and the control of the
displacements generated by those loads, is of extreme importance. The central core absorbs the
majority of these loads and its design should consider the axial forces and bending moments as well
as the effects of torsion and warping.
As such, this work aims to study the central core of a 228 meters high building, affected by the action
of the wind, regarding the effects of torsion with warping and the effects of the wind in terms of
comfort. To do so, numeric models of the building were made by using 3 distinct types of modeling for
the central core: bar elements, an isolated bar and shell-thin elements.
To calibrate the models, a comparative study in terms of frequencies, lateral and vertical
displacements and tensions was done, regarding the walls of the central core. Firstly, only the first 35
floors of the case study building were used and then the complete version with the 228 meters.
Afterwards, a study of the introduction of outriggers in tall buildings and its beneficial effects was
made, by varying its position and number along its height.
Finally, using a real lateral load, the wind, an evaluation of the building’s conditions of comfort was
conducted. To achieve so, the criteria from the Eurocodes were used to measure the accelerations at
the top of the building and then compared with the comfort criteria from the norm ISO 6897.

Keywords:
Tall Buildings; Modeling of the Central Core; Outriggers; Wind Load Effects; Acceleration on the Top
of the Building; Human Comfort

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