Análise da estabilidade global em edifícios altos: estudo comparativo entre o modelo convencional de pórticos com vigas e o sistema de lajes lisas

Abstract

O presente trabalho possui natureza de pesquisa experimental e descritiva realizada com a utilização do programa AltoQi Eberick. As estruturas analisadas constituem-se em edifícios altos com a variação no sistema estrutural utilizado. O primeiro modelo elaborado considera o sistema construtivo convencional com utilização de vigas enquanto o segundo utiliza lajes lisas. O modelo de lajes lisas apresentou valores elevados de instabilidade global, por isso, foram propostas quatro alternativas com alterações nos principais elementos estruturais para redução da instabilidade. A partir de todos os modelos elaborados foram registrados os valores de deslocamento horizontal, coeficiente gama-z e resultados da análise de 2ª ordem pelo processo P-Delta para comparação entre as alternativas apresentadas. O Modelo 1 – Modelo Convencional – apresentou um coeficiente gama-z máximo de 1,08. O Modelo 2 – Lajes Lisas – apresentou gama-z máximo de 1,22. As alternativas apresentadas para redução da instabilidade foram: Modelo 3 – Lajes Lisas adaptado com aumento da espessura de todas as lajes em 5 cm – que obteve gama-z máximo de 1,15; Modelo 4 – Lajes Lisas adaptado com aumento da seção de todos os pilares em 5 cm – que obteve gama-z máximo de 1,19; Modelo 5 – Lajes Lisas adaptado com aumento da classe do concreto de todos os elementos estruturais de C-30 para C-50 – que obteve gama-z máximo de 1,15; Modelo 6 – Lajes Lisas adaptado com a utilização de pilares tipo “U” na região central do edifício – que obteve gama-z máximo de 1,08. A partir dos resultados apresentados percebe-se que a criação de núcleos rígidos com pilares em “U” no centro da edificação foi a alternativa mais eficiente para redução da instabilidade do edifício. Já as alternativas de aumento da espessura das lajes e aumento da classe do concreto apresentaram valores intermediários de redução da instabilidade. O modelo que apresentou a menor eficácia foi o de aumento nas seções dos pilares, com pequena redução no valor do coeficiente gama-z.

The present work has the nature of an experimental and descriptive research carried out using the AltoQi Eberick program. The structures analyzed are tall buildings with variations in the structural system used. The first elaborated model considers the conventional construction system using beams while the second uses flat slabs. The flat slab model showed high values of global instability, therefore, four alternatives were proposed with changes in the main structural elements to reduce instability. From all the elaborated models, the values of horizontal displacement, gamma-z coefficient and results of the 2nd order analysis by the P-Delta process were recorded for comparison between the presented alternatives. Model 1 – Conventional Model – presented a maximum z-gamma coefficient of 1.08. Model 2 – Flat Slabs – presented a maximum z-gamma of 1.22. The alternatives presented to reduce instability were: Model 3 – Flat Slabs adapted by increasing the thickness of all slabs by 5 cm – which obtained a maximum z-gamma of 1.15; Model 4 – Flat Slabs adapted with an increase in the section of all columns by 5 cm – which obtained a maximum z-gamma of 1.19; Model 5 – Flat Slabs adapted with an increase in the concrete class of all structural elements from C-30 to C-50 – which obtained a maximum z-gamma of 1.15; Model 6 – Flat Slabs adapted with the use of “U” type pillars in the central region of the building – which obtained a maximum z-gamma of 1.08. From the results presented, it can be seen that the creation of rigid cores with “U” shaped pillars in the center of the building was the most efficient alternative to reduce the instability of the building. On the other hand, the alternatives of increasing the thickness of the slabs and increasing the concrete class showed intermediate values of instability reduction. The model that presented the lowest efficiency was the increase in the sections of the columns, with a small reduction in the value of the gamma-z coefficient.