Estudo comparativo de estratégias para simulação dos efeitos de 2ª ordem em pilares de concreto armado
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Samuel Silva Penna
Cláudia Maria de Oliveira Campos
Cláudia Maria de Oliveira Campos
Resumo
Propõe-se investigar nesta dissertação a influência dos efeitos de 2ª ordem em pilares de concreto armado, à luz de parâmetros de aproximação e métodos de análise mais rigorosos, confrontandoos. Para isso, decidiu-se por desenvolver os estudos utilizando o software comercial TQS®, o qual apresenta, além dos métodos aproximados normativos para cálculo dos efeitos de 2a ordem locais e globais em pilares, uma estratégia mais rigorosa de processamento de estruturas, no que diz respeito a simplificações de análise física e/ou geometricamente linear, denominada Pórtico Não-Linear Físico e Geométrico (NLFG). Este módulo foi adotado na composição do chamado modelo de referência, servindo de balizador para as demais respostas aproximadas. Foram simulados 36 modelos diferentes partindo de um projeto estrutural de um edifício existente, com 5 pavimentos e pé-direito de 260cm, variando o número de pavimentos (5, 2 e 8), considerando três pés-direito diferentes (260cm, 390cm e 520cm) além de subgrupos com duas estratégias de análise global de 2a ordem e três de análise local de 2a ordem. Os lances dos pilares foram analisados, no que diz respeito aos efeitos locais de 2a ordem, segundo as seguintes três estratégias, além do Pórtico NLFG: Método do Pilar-Padrão (MPP) com rigidez aproximada, MPP com curvatura aproximada e MPP acoplado a diagramas M − N − 1/r. De forma geral, no que diz respeito aos efeitos globais de 2a ordem, o estudo mostrou que podem existir incoerências entre a classificação quanto ao nível de deslocabilidade da estrutura entre métodos aproximados, apesar de as aplicações do parâmetro γz e Método P − ∆ fornecerem respostas semelhantes no cenário avaliado. Em nenhuma seção dos pilares avaliados os esforços
obtidos de maneira aproximada coincidiram com a resposta do modelo de referência, sendo conclusivo que os métodos aproximados da norma brasileira para cálculo dos efeitos locais de 2a ordem superestimam os esforços na seção intermediária. Ademais, o MPP com curvatura aproximada foi o método mais conservador em relação aos demais.
Abstract
This dissertation aims to investigate the influence of second-order effects on reinforced concrete
columns, considering approximation parameters and more rigorous analysis methods, which
are compared and evaluated. For this purpose, it was decided to develop the studies using the
commercial software TQS®, which presents, in addition to normative approximate methods
for second-order local and global effects, a more rigorous strategy for structural processing,
known as the Nonlinear Physical and Geometric Frame (NLFG). This module was adopted in
the composition of the so-called reference model, serving as a benchmark for other approximate
responses. Six different structural models of a commercial building were simulated, with five
floors and a story height of 260 cm, varying the number of floors (5 and 8), considering three
different story heights (260 cm, 390 cm, and 520 cm), besides the global second-order analysis
and three local second-order analysis methods. The spans of the columns were analyzed concerning local second-order effects according to the following three strategies, in addition to the
NLFG Frame method: Standard Column Method (SCM) with approximate stiffness, SCM with
approximate curvature, and SCM coupled with M − N − 1/r diagrams. In general, regarding
second-order effects, the study established a classification of the impact level of these effects
on approximate methods, based on the applicability of parameter γz and the P − ∆ Method,
which provided reliable responses in the evaluated scenario. Additionally, when analyzing the
floors individually, the results showed that approximate methods tend to underestimate local
second-order effects in intermediate story height sections. Moreover, the SCM with approximate
curvature was the most conservative method compared to the others.
Assunto
Engenharia de estruturas, Colunas de concreto, Concreto armado, Análise funcional não-linear, Normas técnicas (Engenharia)
Palavras-chave
Efeitos de 2ª ordem, Pilares de concreto armado, Análise não-linear, Estratégias de análise, Método do pilar-padrão