Fundações em níveis intermediários nos modelos de Pórtico Espacial

Segue mais uma reprise.

Este texto é importante quanto ao assunto "coeficientes de mola".

Vamos tratar de uma situação básica aqui:

Fundações em níveis intermediários nos modelos de Pórtico Espacial

Tradicionalmente os modelos de pórtico espacial são gerados com apoios engastados nas fundações. O TQS gera automaticamente o modelo com restrições de apoio onde nascem os pilares, considerando as 6 condições de vinculação (translações e rotações nos planos X,Y e Z )como engastadas. Geralmente, os modelos com esta consideração reproduzem bons resultados, mas em muitos casos devemos procurar interpretar o funcionamento da estrutura com apoios  elásticos, porque além desta ser a situação real, a adoção de apoios infinitamente rígidos pode gerar resultados muito irreais.

Iteração Solo x Estrutura na vida real

Normalmente, nos grandes centros (e nas obras de vulto) os estudos para a definição da estrutura ocorrem muito antes até da contratação de um consultor de solos, que geralmente é o profissional responsável pela definição da infraestrutura. São realizados estudos até a definição das plantas de formas preliminares e só depois que a estrutura está concebida é que enviamos a “famosa” planta de locação de pilares e reações de apoio nas fundações. Só então temos uma definição das fundações que em muitos casos , devido a pouca rigidez (como engaste) da fundação concebida, descaracteriza a concepção estrutural.

O certo realmente seria uma maior integração do PROJETO da SUPRA-ESTRUTURA ao PROJETO DE FUNDAÇÕES (Infra-estrutura).

Tenho tido boas, mas poucas, experiências neste sentido, o que facilita em muito o andamento dos projetos.

Se o consultor de fundações nos fornecer alguns dados básicos, poderíamos estimar as fundações, e já fazer considerações mais realistas nos modelos, inclusive na fase de concepção da estrutura.

Vejamos alguns dados que podem agilizar o processo:

• Levantamento Plani-altímetro (para identificação dos níveis de topo do solo nas divisas)
• Diagramas de carregamentos de eventuais empuxos atuantes
• Se a fundação for direta, uma estimativa dos recalques e da tensão de cálculo do solo
• Se a fundação for indireta, qual o tipo, profundidade média, cargas admissíveis e também uma estimativa de recalques médios

 De posse destas informações básicas, com certeza teríamos mais recursos para começar a praticar a tão sonhada iteração solo x estrutura.

 Vamos ao nosso exemplo de hoje:

Imaginei a seguinte estrutura, bem simples, onde o Pilar P1 nasce no Térreo de um edifício de 13 pavimentos conforme o esquema abaixo:

Fiz 2 processamentos , um com apoios rígidos e outro com apoios elásticos. Quando adotamos apoios rígidos todos os movimentos no nó do P1 ficam impedidos e conseqüentemente a estrutura vai transladar e rotacionar em torno deste apoio quando ocorrer qualquer deslocamento horizontal na parte superior do edifício.

Reparem a diferença nas deformadas dos dois pórticos:

Sintam as diferenças de resultado entre o modelo de pórtico considerando apoios rígidos e apoios elásticos:

Reparem agora como o momento MZ e as forças FX e FY dissipam no modelo com apoios elásticos. Sendo que, inclusive, mesmo aumentando 3 vezes as molas de translação X e Y e de rotação MZ os resultados encontrados foram muito parecidos.

O importante neste exemplo e entendermos uma coisa que os meus gurus vivem dizendo:

“Quando uma estrutura se movimenta alguns milímetros, ocorrem redistribuições de esforços consideráveis”

Reparem como surge um grande momento Mz para o P1, o que indica que toda a estrutura esta tentando girar em torno deste apoio, que é infinitamente rígido quanto as translações nos planos horizontais X e Y e nas 3 rotações.

Reparem que o Mz para o P1 desapareceu. O motivo foi que o apoio do P1 sofreu uma pequena translação horizontal, suficiente para compatibilizar os deslocamentos horizontais em todos os pontos do primeiro pavimento, onde nasce o P1.

Conclusão: A adoção de apoios elásticos é imperativa em estruturas onde temos pilares nascendo em níveis intermediários.

Este é o meu recado de hoje para os engenheiros que utilizam o TQS e também outros sistemas.

Outra coisa que é muito importante:

Não podemos adotar considerações muito discrepantes, como por exemplo, a adoção de molas de translação vertical Z mantendo os apoios engastados para as rotações de apoio, pois neste caso qualquer recalque diferencial provocará aumentos consideráveis de momentos nos apoios vizinhos.

De antemão posso afirmar a vocês que a nossa meta atual é a obtenção de coeficientes de molas que reproduzam a rigidez a rotação das fundações.

Como os modelos de cálculo são sempre direcionados para o regime elástico, com inércias integrais em todos os elementos, ainda não estamos na hora de pensamos em recalques diferenciais na elaboração dos projetos, tendo como objetivo a obtenção dos esforços finais de dimensionamento.

Geralmente, todos os trabalhos publicados dão muita ênfase ao cálculo dos recalques e falam muito pouco sobre a rigidez a rotação dos elementos de fundação.

Para que todos possam meditar um pouco, aí vai a lista de coeficientes de mola considerados, sem preciosismo nenhum:

Por hoje é só! Agora você esperar que sejam enviadas considerações.

Um abraço a todos

Luiz Aurélio