Análise do efeito da ação do vento no projeto de edifícios altos de concreto para diferentes sistemas estruturais
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13387 |
Resumo: | The construction of ever taller buildings challenges civil engineers to seek new solutions and structural systems that enable their projects. Ego seems to be the main reason for the construction of huge skyscrapers, which are not always economically justified. In their projects, horizontal loads assume a fundamental role in the design and analysis of the stability of the building. Foreign and Brazilian standards are based on the gust loading fator to estimate the dynamic response, considering wind-velocity and turbulence profile. Thus, this work presented a study of the structural behavior of a tall building submitted to horizontal and vertical loads, considering Brazilian, foreign and technical literature standards. This work was divided in three steps. The first one consisted of a comparative study among several standards, showing that the Brazilian one presented similar values to the others of longitudinal dynamic response due to wind loads on a tall building. The second one presented a case study of a tall building submitted to wind loads calculated according to Brazilian, American and European standards. Top floor displacement, inter-story drift and maximum acceleration results were obtained through software and used to verify serviceability state limit criteria. These analysis have showed that Brazilian standard limits are more rigorous in checking maximum displacement and acceleration, while the American standard presented higher values of inter-story drift. The third phase of this work presented a comparative study between three lateral-load resisting systems applied to a tall building: rigid frames, shear wall-frame interaction, and lateral bracing with steel cross frames. All three were able to resist wind loads. However, the use of shear wall-frame interaction system reduced by 15% the volume of concrete, while using the lateral bracing system it was possible to save 31% of concrete, compared to the rigid frame system. In addition, the analysis showed that the coefficient Ɣz of global stability resulted in a good approximation of the nonlinear global effects in the studied cases. |
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Foreign and Brazilian standards are based on the gust loading fator to estimate the dynamic response, considering wind-velocity and turbulence profile. Thus, this work presented a study of the structural behavior of a tall building submitted to horizontal and vertical loads, considering Brazilian, foreign and technical literature standards. This work was divided in three steps. The first one consisted of a comparative study among several standards, showing that the Brazilian one presented similar values to the others of longitudinal dynamic response due to wind loads on a tall building. The second one presented a case study of a tall building submitted to wind loads calculated according to Brazilian, American and European standards. Top floor displacement, inter-story drift and maximum acceleration results were obtained through software and used to verify serviceability state limit criteria. These analysis have showed that Brazilian standard limits are more rigorous in checking maximum displacement and acceleration, while the American standard presented higher values of inter-story drift. The third phase of this work presented a comparative study between three lateral-load resisting systems applied to a tall building: rigid frames, shear wall-frame interaction, and lateral bracing with steel cross frames. All three were able to resist wind loads. However, the use of shear wall-frame interaction system reduced by 15% the volume of concrete, while using the lateral bracing system it was possible to save 31% of concrete, compared to the rigid frame system. In addition, the analysis showed that the coefficient Ɣz of global stability resulted in a good approximation of the nonlinear global effects in the studied cases.A construção de edifícios cada vez mais altos desafia o engenheiro civil a buscar novas soluções e sistemas estruturais que possibilitem seu projeto. O ego continua sendo o motivo principal para a construção de enormes arranha-céus, que nem sempre se justificam economicamente. Em projeto, as ações horizontais assumem papel fundamental no dimensionamento e análise da estabilidade de edifícios altos, e diversas normas consideram o fator de rajada e as características de turbulência do vento para estimar o valor da resposta dinâmica à ação do vento. Dessa forma, este trabalho apresentou um estudo do comportamento estrutural de edifícios altos quando submetidos às ações horizontais e verticais, considerando normas brasileiras, estrangeiras e literatura técnica a fim de verificar a viabilidade estrutural do projeto de edifícios altos no Brasil. O trabalho foi dividido em três etapas. A primeira consistiu em um estudo comparativo entre diversas normas, mostrando que a norma brasileira apresentou valores consistentes às demais no cálculo da resposta dinâmica longitudinal às ações do vento em um edifício alto. Na segunda etapa, foi realizado um estudo de caso de um edifício alto submetido à ação do vento, calculada de acordo com normas brasileiras, americana, e europeia. Por meio de um software foram obtidos valores de deslocamento máximo, deslocamento relativo entre pavimentos, e aceleração, utilizados nas verificações necessárias para o Estado Limite de Serviço. A norma brasileira foi mais rigorosa na verificação do deslocamento e aceleração máximos, enquanto que a norma americana apresentou maiores valores de deslocamento relativo entre pavimentos. A terceira etapa deste trabalho apresentou um estudo comparativo entre três diferentes sistemas de contraventamento lateral aplicados a um edifício alto: pórticos rígidos, pórticos e pilares-parede, e pórticos treliçados. Os três modelos foram capazes de resistir à ação do vento. Porém, a utilização do sistema contraventado por pórticos e pilares-paredes reduziu em 15% o volume de concreto, enquanto que o sistema de pórticos treliçados garantiu uma economia de 31% de concreto, em comparação ao modelo de pórticos rígidos. Além disso, as análises mostraram que o coeficiente Ɣz de estabilidade global gerou uma boa aproximação dos efeitos globais de segunda ordem nos exemplos realizados.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECivUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessAção do ventoEdifícios altosSistemas estruturaisResposta dinâmicaWind loadTall buildingsStructural systemsDynamic responseENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURASAnálise do efeito da ação do vento no projeto de edifícios altos de concreto para diferentes sistemas estruturaisAnalysis of the wind load effect in the design of concrete tall buildings among different structural systemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis60060077f25346-bc48-49b3-a3e1-bf4b0e0fab52reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALAnálise do Efeito da Ação do Vento no Projeto de Edifícios Altos de Concreto para Diferentes Sistemas Estruturais.pdfAnálise do Efeito da Ação do Vento no Projeto de Edifícios Altos de Concreto para Diferentes Sistemas Estruturais.pdfDissertaçãoapplication/pdf4735612https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13387/1/An%c3%a1lise%20do%20Efeito%20da%20A%c3%a7%c3%a3o%20do%20Vento%20no%20Projeto%20de%20Edif%c3%adcios%20Altos%20de%20Concreto%20para%20Diferentes%20Sistemas%20Estruturais.pdf9e0e5745f57a66ed9e8bbf6cd2fd9781MD51Carta_Aprovação - RAFAEL.pdfCarta_Aprovação - RAFAEL.pdfCarta Comprovanteapplication/pdf176507https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13387/3/Carta_Aprova%c3%a7%c3%a3o%20-%20RAFAEL.pdfbe856cad42f5b0e3874be3a84c3d2ce0MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13387/4/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD54TEXTAnálise do Efeito da Ação do Vento no Projeto de Edifícios Altos de Concreto para Diferentes Sistemas Estruturais.pdf.txtAnálise do Efeito da Ação do Vento no Projeto de Edifícios Altos de Concreto para Diferentes Sistemas Estruturais.pdf.txtExtracted texttext/plain236477https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13387/5/An%c3%a1lise%20do%20Efeito%20da%20A%c3%a7%c3%a3o%20do%20Vento%20no%20Projeto%20de%20Edif%c3%adcios%20Altos%20de%20Concreto%20para%20Diferentes%20Sistemas%20Estruturais.pdf.txt8d669735e74e1fb8888d3a62323f1563MD55Carta_Aprovação - RAFAEL.pdf.txtCarta_Aprovação - RAFAEL.pdf.txtExtracted texttext/plain1290https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13387/7/Carta_Aprova%c3%a7%c3%a3o%20-%20RAFAEL.pdf.txtf63d142ac2e4f9976dc1461078f0d095MD57THUMBNAILAnálise do Efeito da Ação do Vento no Projeto de Edifícios Altos de Concreto para Diferentes Sistemas Estruturais.pdf.jpgAnálise do Efeito da Ação do Vento no Projeto de Edifícios Altos de Concreto para Diferentes Sistemas Estruturais.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6964https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13387/6/An%c3%a1lise%20do%20Efeito%20da%20A%c3%a7%c3%a3o%20do%20Vento%20no%20Projeto%20de%20Edif%c3%adcios%20Altos%20de%20Concreto%20para%20Diferentes%20Sistemas%20Estruturais.pdf.jpg06acec2cb41752470996b8089e2865c9MD56Carta_Aprovação - RAFAEL.pdf.jpgCarta_Aprovação - RAFAEL.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg13475https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13387/8/Carta_Aprova%c3%a7%c3%a3o%20-%20RAFAEL.pdf.jpga335040c8a15c6e59d26d23ef08b7a56MD58ufscar/133872023-09-18 18:32:03.313oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13387Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:03Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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