Análise estrutural evolutiva de edifícios com lajes lisas protendidas

Abstract

Nos últimos anos, com a difusão do uso das lajes lisas protendidas, alguns projetistas vêm ousando projetar lajes com dimensões cada vez maiores, e isto tem levado à manifestação de alguns problemas relacionados à restrição ao encurtamento da laje devido às estruturas de apoio. A restrição ao encurtamento da laje gera uma descompressão na laje e esforços de flexão adicionais nos pilares. Neste tipo de estrutura, uma série de fenômenos dependentes do tempo acontecem simultaneamente, produzindo variações nos esforços e deformações que só podem ser determinadas com uma abordagem mais realista do que a análise clássica. Um método adequado para essas situações é a análise estrutural evolutiva, que permite levar em conta as diversas etapas do processo construtivo e a introdução dos carregamentos em etapas, bem como os efeitos diferidos no tempo. Neste trabalho foi realizado um estudo comparativo entre os resultados de uma análise estrutural evolutiva não-linear (AEE) e a análise clássica linear-elástica (AC) de estruturas de edifícios com lajes lisas protendidas, utilizando-se o software SAP2000 v20, com base em modelos simplificados via Método dos Pórticos Múltiplos, e com base em modelos completos da estrutura, que foram discretizados em elementos finitos. Por fim, os resultados das análises estruturais dos modelos evolutivos são comparados com os dos modelos clássicos, comprovando a importância de se considerar uma AEE, principalmente nos edifícios com lajes protendidas de maior comprimento. Observou-se que as lajes do primeiro pavimento sofrem uma descompressão significativa em decorrência da restrição ao seu encurtamento provocada pelos pilares engastados na fundação e, como consequência, os pilares sofrem esforços adicionais de flexão importantes. A partir do segundo pavimento, constatou-se que a influência da restrição ao encurtamento da laje foi desprezível para os casos estudados e, portanto, os resultados das análises clássica e evolutiva para os pavimentos superiores foram semelhantes. Palavras-chave: Lajes lisas protendidas. Análise Estrutural Evolutiva. Análise incremental. Análise Não-Linear. Retração. Fluência. Restrição ao encurtamento da laje.

In recent years, with the spread of the use of post-tensioned concrete floors, some designers have dared to design long slabs, and this has led to the manifestation of some problems related to restrain to shortening of the slabs due to the columns. For post- tensioned (PT) concrete floors, the shortening of the slabs occurs due to elastic compression, concrete creep, concrete shrinkage and temperature change. Restrain to shortening can cause decompression and restrain cracks in the slabs as well as additional bending forces on the vertical members. In this type of structure, a series of time- dependent phenomena happen simultaneously, producing variations in stress and strain that can only be determined with a more realistic approach than classical analysis. A suitable method for these situations is the staged construction analysis, which allows to consider the various stages of the construction process and to introduce the load in stages. In this work, a comparative study was carried out between the results of a nonlinear staged-construction analysis with time-dependent material behavior and the classical linear-elastic analysis of post-tensioned building structures, using case studies, with the software SAP2000 v20, based on in simplified models with the Simple Frame Method, and based on complete models of the structure, which were discretized into finite elements. Finally, the numerical results of the nonlinear staged-construction analysis models are compared with those of classical models, proving the importance of considering a nonlinear staged construction analysis, especially in buildings with longer PT slabs. It was observed that the slabs on the first floor suffer a significant decompression due to the restrain to shortening caused by the columns connected to the foundation and, as a consequence, the columns suffer additional and important bending forces. From the second floor on, it was found that the influence of the restrain to shortening was negligible for the cases studied and, therefore, the results of the linear- elastic classical analysis and the non-linear staged-construction analysis for the upper floors were similar. Keywords: Post-tensioned structures. Staged-construction analysis. Incremental analysis. Nonlinear analysis. Creep. Shrinkage. Restrain to shortening problems.