Importância

A análise do desempenho em serviço de um edifício consiste em verificar o seu comportamento perante os diversos Estados Limites de Serviço (ELS). Trata-se de uma etapa fundamental na elaboração de um projeto estrutural.

Estes estados limites procuram retratar o “dia-a-dia” de uma estrutura, isto é, seu funcionamento perante a utilização da edificação. Tratam-se de situações bastante suscetíveis com as quais nos deparamos no nosso cotidiano. Quem nunca presenciou uma estrutura que possui fissuras, flechas ou vibrações que deixam uma sensação desagradável?

Através das diversas verificações dos ELS previstas na NBR6118:2003, procura-se assegurar, em média, que o comportamento real da estrutura seja adequado, isto é, dentro de limites sensoriais e funcionais aceitáveis. É importante ressaltar que, muito embora não implique numa ruína como no ELU, quando um ELS é atingido, pode-se inviabilizar totalmente a utilização de uma construção da mesma forma.

No sistema CAD/TQS

A análise em serviço de uma estrutura é assunto muito pesquisado. Diversos estudos vêm sendo realizados há um bom tempo. Prever exatamente como as estruturas se comportarão em serviço após a execução da construção, é uma tarefa extremamente complicada. Torna-se então necessário abrir mão de análises muito simplificadas, que podem levar a resultados totalmente incondizentes com a realidade e contra a segurança.

Para uma avaliação segura e confiável do desempenho em serviço de uma estrutura, é aconselhável utilizar análises não-lineares, cada vez mais comuns no dia-a-dia de um Engenheiro, que considerem características bastante evidentes tais como: combinações de ações adequadas, fissuração do concreto, presença de armaduras e fluência.

No CAD/TQS, todos os Estados Limites de Serviço (ELS) podem ser avaliados com grande precisão. Trata-se de um diferencial do sistema. São disponibilizados aos Engenheiros/Usuários diversos tipos de análises bastante refinadas, que permitem que a interpretação do comportamento da estrutura seja realizada de forma bastante eficaz e segura.

A seguir, serão apresentados os principais recursos existentes no sistema referentes à verificação em serviço de um edifício de concreto.

Análise dos Deslocamentos Horizontais

A verificação dos deslocamentos no edifício gerados por carregamentos horizontais (ex: vento) é muito importante. Deslocamentos acima dos limites estabelecidos na NBR6118:2003, podem ocasionar, por exemplo, fissuras nas alvenarias de um edifício.

No CAD/TQS, esta análise é realizada a partir de um pórtico espacial específico gerado automaticamente pelo sistema, chamado Pórtico-ELS, cujas rigidezes dos elementos são ajustadas exclusivamente para a análise em serviço.

OBS: a verificação da estabilidade global e a obtenção dos esforços finais para dimensionamento é realizada partir de um outro pórtico, chamado Pórtico-ELU, que possui outras rigidezes. Esta distinção entre modelos ELU e ELS está na NBR6118:2003.

Análise Refinada de Flechas

Além da usual análise linear-elástica, o sistema CAD/TQS dispõe de uma poderosa e exclusiva ferramenta, chamada Grelha não-linear. Seu desenvolvimento iniciou-se há mais de 5 anos com um objetivo bem claro: fornecer aos engenheiros estruturais um programa que possibilitasse que a avaliação das flechas em serviço em pavimentos de concreto-armado fosse realizada de forma mais precisa e realística. Este objetivo foi plenamente alcançado.

O Grelha não-linear atende a todas a prescrições presentes na NBR6118:2003. Suas principais características são:

- O cálculo é realizado através de um processo incremental, no qual o carregamento total aplicado na estrutura é subdividido em incrementos de carga (ou passos de carga), de tal forma que a rigidez em cada ponto do pavimento possa ser corrigida gradativamente à medida que a fissuração se propaga. Isto faz com que os resultados finais sejam bem mais precisos e realistas.

- Considera a fissuração do concreto através de diagramas Momento-Curvatura ou formulação de Branson, estabelecida na NBR6118:2003. A formulação do CEB também está disponível.

- Leva em conta todas as combinações de ações necessárias (frequente e quase-permanente).

- Considera a presença das armaduras realmente detalhadas nos elementos. É importante lembrar a resposta de estrutura depende de como ela está armada.

- Leva em conta a fluência, ou deformação lenta do concreto, através formulação prescrita na NBR6118:2003 (baseada no coeficiente AlfaF). Também está disponível uma formulação baseada na correção das deformações do diagrama Tensão-Deformação.

Todos os critérios que governam o Grelha não-linear são configurados por um editor específico, altamente explicado e ilustrado.

Todos os resultados obtidos pelo processamento não-linear são facilmente analisados de forma 100% gráfica através de um visualizador específico.

Veja no vídeo ao lado algumas das funções do visualizador de grelha não linear. É possível visualizar a sequência de fissuração no pavimento a medida que o carregamento é aplicado através de animações.

A análise dos limites de flechas nas vigas, lajes e sob alvenarias pode ser facilmente realizada.

Também é possível analisar pavimentos modelados somente com vigas.

Análise de flechas após a construção das alvenarias

A NBR6118:2003, tabela 13.2, além de estabelecer limites para os elementos estruturais, prescreve também valores de deslocamentos máximos sob as alvenarias após a sua construção. Trata-se de uma verificação bastante importante, cujo objetivo é evitar o surgimento de trincas nas mesmas, patalogia esta muito comum nas edificações atuais.

No Grelha não-linear, estas flechas (após a construção das alvenarias) são calculadas automaticamente e podem ser analisadas graficamente sob as paredes existentes sobre um pavimento através do visualizador de grelha não-linear.

Análise de Abertura de Fissuras

Também através do Grelha não-linear, é possível fazer uma avaliação detalhada das aberturas de fissuras em um pavimento de concreto armado. Seus valores são calculados automaticamente durante o processamento não-linear seguindo estritamente as prescrições da NBR6118:2003. E posteriormente, seus resultados podem ser analisados graficamente no visualizador de grelha não-linear.

Além disso, existe uma calculadora na qual é possível calcular as aberturas de fissuras para diversos tipos de seções e configurações de armaduras.

Análise de vibrações

O sistema CAD/TQS dispõe de um módulo de análise dinâmica exclusivo para verificação das vibrações em um edifício de concreto. Através dele, é possível avaliar o comportamento da estrutura como um todo (baseado no modelo de pórtico espacial), bem como de um pavimento isolado (baseado no modelo de grelha ou elementos finitos).

As frequências naturais, ou frequências próprias, são calculadas pelo sistema para cada um dos modos de vibração definidos pelo Engenheiro. E então, podem ser comparadas com a frequência crítica estabelecida pela NBR6118:2003 (seção 23) ou por um outro tipo de excitação externa (ex: máquinas funcionando com um certa frequência sobre uma laje).

A interpretação dos resultados obtidos é realizada através de um visualizador gráfico específico, facilitando enormemente a análise dos mesmos.

Fluxogramas

Juntamente com a documentação do sistema CAD/TQS, são fornecidos fluxogramas de funcionamento das etapas para verificação dos diversos Estados Limites de Serviço (ELS) para um edifício.