Núcleos Rígidos

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Em edifícios de concreto armado de múltiplos pavimentos, é muito comum a presença de núcleos estruturais verticais formados por uma associação de paredes delgadas interligadas entre si, constituindo seções transversais de perfil aberto. Exemplos disso são os pilares-parede que ficam em torno de caixas de elevadores e escadas.

Tratam-se de elementos que contribuem significativamente na estabilidade global do edifício e que se diferenciam dos demais pilares devido à sua rigidez ao empenamento.

Até a versão 14 dos sistemas CAD/TQS^®, essa rigidez ao empenamento em núcleos rígidos era totalmente desprezada, assim como não estava previsto o dimensionamento destes elementos à flexão composta oblíqua combinada com torção (flexo-torção). Os esforços no pórtico espacial eram redistribuídos exclusivamente na forma de esforços normais e de flexão para todas as barras de pilares.

Este modelo funciona bem na grande maioria dos edifícios, mas pode-se mostrar conservador em edificações compostas por pilares-parede formados por perfis abertos de parede fina, principalmente quando a distribuição em planta da rigidez da estrutura é muito assimétrica. Nestes casos, o edifício pode torcer mais do que o esperado, exigindo por parte do Engenheiro a intervenção manual no modelo.

Para refinar o modelo de cálculo nestes casos, como também atender o item 17.5.2 da NBR 6118:2003 que trata da torção em perfis abertos de paredes finas, a partir da versão 15, o sistema CAD/TQS^® permite considerar, de maneira automática e aproximada, a rigidez à flexo-torção nos núcleos rígidos.

Definição de Núcleo Rígido no Modelador Estrutural

Para definir o tratamento de um pilar-parede como um núcleo rígido, inicialmente, é necessário ativar o item "Cálculo aproximado de inércia à torção laminar" dentro dos dados do pilar no Modelador Estrutural, conforme mostra a figura a seguir.

O cálculo da inércia à torção equivalente é realizado por meio de um modelo espacial, formado por uma malha de barras representando a seção discretizada do pilar. Esta discretização pode ser observada ligando-se o parâmetro de visualização indicado na figura a seguir.

A seção discretizada dos pilares será mostrada com elementos coloridos:

Modelo de Cálculo

Baseado na discretização apresentada anteriormente no Modelador Estrutural, é gerado um modelo espacial temporário para cada um dos lances dos pilares-parede, conforme mostrado na figura a seguir.

Este modelo é utilizado para calcular o valor de inércia à torção equivalente a ser adotada na barra que representa o pilar no pórtico espacial do edifício, com o objetivo de simular a flexo-torção efetiva deste elemento. Trata-se de um processo aproximado.

Dimensionamento do Núcleo Rígido

Na medida em que as barras que simulam o núcleo rígido no pórtico espacial estejam dotadas de rigidez à torção conferida pela inércia equivalente, surgem momentos torsores nas mesmas resultantes do processamento do modelo global. Veja, a seguir, um exemplo.

Durante o dimensionamento automático dos núcleos rígidos efetuado pelo CAD/Pilar, estes esforços (momentos torsores) são convertidos em esforços normais adicionais (força normal e momentos fletores) nas faixas, de acordo com o modelo local utilizado para calcular a inércia à torção equivalente.

No editor de geometria, esforços e armaduras do CAD/Pilar, os esforços adicionais em cada faixa podem ser visualizados.