estudo dos efeitos do faseamento construtivo em edifícios altos com diferentes soluções estruturais

139 Pages·2014·3.3 MB·Portuguese

E E
STUDO DOS FEITOS DO
F C
ASEAMENTO ONSTRUTIVO EM
E A D
DIFÍCIOS LTOS COM IFERENTES
S E
OLUÇÕES STRUTURAIS

JOÃO PEDRO LEMOS ARAÚJO GAMA REIS

Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de
MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS

Orientador: Professor Doutor Nelson Vila Pouca

Coorientador: Engenheiro Nuno Daniel Mota Pinheiro

JUNHO DE 2014
MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2013/2014
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
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Editado por
FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO
Rua Dr. Roberto Frias
4200-465 PORTO
Portugal
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mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil -
2013/2014 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da
Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2014.

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Estudo de Diferentes Soluções Estruturais de Edifícios Altos

Ao meu Avô Araújo
Estudo de Diferentes Soluções Estruturais de Edifícios Altos
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AGRADECIMENTOS
Ao Professor Doutor Nelson Vila Pouca, por todo o conhecimento transmitido ao longo deste trabalho,
pelas longas discussões que enalteceram a minha visão crítica sobre o projeto e pela exigência e
vontade de querer sempre um melhor resultado.
Ao Engenheiro Nuno Pinheiro, pelo apoio demonstrado ao longo deste processo, pelos ensinamentos
práticos sobre a mentalidade de um engenheiro estrutural e por toda a "imaginação" necessária para
conseguir responder às minhas constantes perguntas.
À empresa FASE Estudos e Projectos S.A, por todos os meios disponibilizados para o
desenvolvimento deste trabalho.
A toda a equipa da FASE Estudos e Projectos S.A, por todo o apoio demonstrado e pelo bom ambiente
de trabalho proporcionado na empresa, em especial aos Engenheiros Adelino Alves, Bruno Pereira,
César Santos e à Engenheira Maria João Pinho que sempre me esclareceram e ajudaram quando
precisei.
A todos os professores da FEUP que me transmitiram conhecimentos indispensáveis e me formaram
não só como futuro engenheiro mas também como pessoa, em particular João Paulo Miranda Guedes e
Elsa Carvalho.
Aos meus amigos da FEUP, que me acompanharam ao longo destes cinco anos tornando-os
inesquecíveis. Obrigado aos que me ajudaram a desenvolver este trabalho, destacando Francisco
Pimenta, Rui Marrana e José Alexandre Adrêgo.
Ao Miguel Maia e à Mariana Brandão, amigos constantes que sempre souberam quando me criticar ou
apoiar, tornando-se assim imprescindíveis na minha vida.
E finalmente, à minha família, em especial aos meus Pais, a quem devo tudo.

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RESUMO

Os edifícios altos são cada vez mais correntes na atualidade, não só como demonstração de poder mas
também porque surgem como resposta à falta de espaços que se verifica nas grandes cidades, sendo
uma das formas de satisfazer os requisitos de ocupação.
Como a partir de certo número de pisos é o efeito das ações horizontais o condicionante para o
dimensionamento deste tipo de edifícios, é necessário adotar sistemas de contraventamento
específicos, o que aumenta a complexidade de análise da estrutura.
É neste seguimento que se procura estudar no presente trabalho determinados aspetos particulares
referentes a este tipo de edifícios, nomeadamente o efeito do faseamento construtivo e os efeitos de 2ª
ordem em edifícios com um sistema de núcleo de rigidez com estrutura porticada associada, com
altura compreendida entre os 15 e os 40 pisos.
O faseamento construtivo é um fenómeno pouco estudado e muitas vezes não tido em conta pelos
projetistas aquando da análise para o dimensionamento das estruturas, sendo que tem maior efeito nos
deslocamentos verificados nos elementos verticais quanto maior o número de pisos.
Consequentemente, há diferença nos deslocamentos relativos, que influenciará a análise dos esforços
dos elementos de piso do edifício.
Um dos objetivos principais do presente trabalho é apresentar uma proposta simplificada de afetação
axial da rigidez dos pilares, capaz de simular a construção faseada. Neste sentido foi estudado este
efeito primeiro num elemento isolado, de seguida em três estruturas genéricas diferentes, sendo por
fim comprovada em dois casos de estudo de projeto adjudicados à empresa FASE Estudos e Projectos,
S.A.
Este trabalho aborda ainda a contribuição de um núcleo excêntrico na estrutura, tanto ao nível da
influência do faseamento construtivo nos esforços no núcleo, como também o efeito de rotação e os
efeitos de 2ª ordem devido às cargas verticais.

PALAVRAS-CHAVE: Edifício Altos, Faseamento Construtivo, Efeitos 2ª Ordem, Núcleo Excêntrico

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ABSTRACT
Nowadays, tall buildings are a more usual option not only as a demonstration of power but also due to
the lack of space available to build in big cities, presenting itself as an option to satisfy the current
demand of occupation. As, from a determined number of floors, the effect of lateral actions becomes
the determinant factor for the design of the whole building, it is necessary to adopt specific structural
forms, which increases the complexity of analysis of the structure.
It is based on these facts that the present dissertation intends to study particular aspects referent to
these type of building, particularly the effect of staged construction and the 2nd order effects on wall
framed structures with heights between 15 and 40 stories.
Staged construction is an ill-studied theme and very often is not taken into account by structural
engineers while analyzing the structures, being its main consequence the difference in the vertical
displacements of the different structural elements, which increases with the number of stories of
building. Consequently, there will be a differential displacement between the vertical members that
will influence the analysis of stresses of the horizontal elements of the structure.
One of the main goals of this assignment is to present a simplified proposal, based on the modification
of the axial stiffness of the vertical elements of the building that is capable to simulate the effect of
staged construction. This proposal was first analyzed in a isolated element, then on three generic
structures and, finally, on two real projects being studied in FASE Estudos e Projectos, S.A.
In this dissertation, the effect of a non-central core on the structure is also studied, not only when it
comes to staged construction but also torsional effects and 2nd order effects due to vertical loading.

KEYWORDS: Tall buildings, staged construction, P-Δ Effects, Non-Central Core.

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