A avaliação da estabilidade global das estruturas de uma construção é uma medida que deve ser realizada para assegurar segurança aos usuários e obter dados que permitam a melhoria da performance do aspecto estrutural.
Na construção civil, graças aos estudos e cálculos potencializados em grande medida pelas novas tecnologias, é possível realizar o dimensionamento das estruturas e entender os deslocamentos que ocorrem pelas ações horizontais e verticais, impactando o equilíbrio final das edificações.
Na engenharia, o estudo da estabilidade global das estruturas tem ganhado relevo devido à crescente tendência de construções cada vez mais elevadas e otimizadas em múltiplas frentes do desenvolvimento, mas que preservam a qualidade em segurança estrutural diante do estado limite último.
Além disso, os colapsos prediais amplamente noticiados têm contribuído para que o planejamento de estruturas, do qual a análise é uma parte, seja realizado e considerado como um importante foco de atenção em diferentes portes de edificações.
Neste artigo, abordamos como e quais são as principais formas para avaliar a estabilidade global das estruturas.
Qual é a importância de avaliar a estabilidade global das estruturas?
Todo projeto construtivo está regido por necessidades de sustentação e várias normas técnicas que precisam ser atendidas para garantir qualidade, conforto, funcionalidade, segurança e vida útil. No caso das estruturas, uma das normas mais centrais é a ABNT NBR 6118:2014, que traz diretrizes sobre o projeto de estruturas de concreto.
O estudo da estabilidade global das estruturas está contemplado na referida norma e sua importância se justifica como um das medidas iniciais e cruciais para evitar os temidos colapsos estruturais nas edificações.
Existem problemas que se tornam a razão de muitas patologias, e colapsos podem ser identificados e sanados nessa fase do projeto estrutural. São eles:
- Subdimensionamento estrutural
- Sobrecarga de vento
- Excesso de momentos fletores, deslocamentos, deformações
Além de mitigar vulnerabilidades, os cálculos e dados obtidos sobre a estabilidade global da estrutura permitem ao profissional um olhar mais preciso quanto ao que está sendo projetado, dando espaço para mudanças e otimização no lançamento inicial das estruturas, na posição dos elementos e nas informações sobre as cargas.
Falhas corrigidas ou otimizações realizadas na concepção do projeto estrutural podem se traduzir em economia de custos, agregam valor e qualidade ao resultado. Afinal, com a projeção e os detalhamentos bem elaborados, a execução fica mais bem orientada, evitando desacordos, como na resistência dos materiais, por exemplo.
Principais parâmetros para estudo e cálculo da estabilidade global das estruturas
Há muitas maneiras de avaliar a estabilidade global das estruturas, mas antes de conhecer esses parâmetros é preciso entender alguns aspectos relacionados tanto aos tipos de estruturas quanto aos efeitos etc. que servirão de base para os cálculos e a identificação da coerência e adequação da concepção do projeto.
Segundo a NBR 6118, há diferentes métodos de análise estrutural; contudo, na relação tensão versus deformação, quando se trabalha com concreto armado, que é o mais comum no dia a dia das construções, é preciso entender os tipos de análise linear e não linear.
Isso porque o concreto armado mostra um comportamento não linear na relação tensão x deformação – ou seja, a deformação não é constantemente proporcional à tensão aplicada, mas para calcular os deslocamentos da estrutura é necessário considerar a não linearidade do concreto armado associada a uma análise linear.
Assumir essa complexidade na concepção do projeto estrutural é fundamental para que se tenha uma perspectiva mais realista do que será a obra.
Assim, o estudo da estabilidade global das estruturas, que avaliará o comportamento estrutural total, perante o limite último de instabilidade, deve considerar a não linearidade física e geométrica do concreto armado, já que a perda do caráter estável está ligada às deformações sofridas.
De acordo com a norma da ABNT citada anteriormente, as estruturas podem ser de dois tipos:
Estruturas de nós fixos – γz ≤ 1.1
Os efeitos globais de segunda ordem são mínimos (inferiores a 10% dos respectivos esforços de primeira ordem) então só é preciso considerar os efeitos locais de segunda ordem.
Estruturas de nós móveis – γz >1.1
Os efeitos globais de segunda ordem estão acima dos 10% dos respectivos esforços de primeira ordem, portanto é necessário considerar os efeitos globais e locais.
Confira a seguir os coeficientes ou parâmetros utilizados para avaliar a estabilidade global das estruturas:
1 – Coeficiente γz
Na NBR 6118:2014, a categorização das estruturas quanto à deslocabilidade de seus nós pode ser feita com o parâmetro α e o coeficiente γz. No entanto, o primeiro é limitado a estruturas reticuladas simétricas, sendo que é mais recorrente que sejam assimétricas.
O cálculo estrutural pelo coeficiente γz categoriza a estrutura em nós fixos ou móveis, partindo de uma análise da primeira ordem da edificação, além de indicar os esforços de segunda ordem.
É indicado para estruturas reticuladas de no mínimo quatro pavimentos e o valor de γz, que é o efeito de segunda ordem, precisa ser ≤ 1.1 para a classificação como indeslocável. Se o valor ficar acima de 1.3, a estrutura global é instável.
2 – Coeficiente pΔ
Especialmente recomendada quando o coeficiente γz ultrapassou a condição γz≤ 1.1, ou seja, estruturas classificadas como nós móveis, esse coeficiente também avaliará os efeitos de segunda ordem.
Esse coeficiente é calculado diversas vezes pelo software, considerando que há um deslocamento de primeira ordem; a partir disso há um de segunda ordem e então várias interações podem ser agregadas, sempre gerando efeitos e cálculos até que seja alcançada a convergência dos valores de deformação do edifício.
Esses valores serão utilizados no dimensionamento dos elementos estruturais, como vigas, pilares e lajes, mas pode ocorrer que a estrutura esteja demasiadamente deslocável, necessitando ser enrijecida e, dessa forma, a convergência de valores não será obtida.
3 – Análise visual
Além dos métodos citados, a análise visual é possível com a tecnologia disponível para cálculos e projetos estruturais. Em programas como Eberick, por exemplo, ao considerar a ferramenta Pórtico Unifilar 3D, obtém-se uma visualização gráfica das deformações e dos elementos na estrutura que precisam ser enrijecidos.
Como foi visto, há vários caminhos para obter dados sobre a estabilidade global das estruturas que orientem melhor as ações na concepção do projetual.
Contudo, para ter um domínio mais sólido tanto das teorias quanto da prática e do uso de ferramentas, a especialização de nível superior é o melhor caminho para a capacitação. Se você está considerando dar um upgrade no seu perfil profissional e na sua carreira, fale conosco e descubra os cursos do IPOG.
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