Edifícios com estrutura de aço sobre sapatas de concreto armado : influência da flexibilidade das ligações na interação fundação/superestrutura

Abstract

Na busca cada vez maior por uma otimização de custo e desempenho das estruturas, torna-se necessária a elaboração de projetos cada vez mais completos e abrangentes. Tendo isso em vista, algumas práticas pouco usuais entre engenheiros devem ganhar maior importância com o passar do tempo. Entre elas estão a consideração da flexibilidade das ligações e a análise da interação entre a fundação e a superestrutura. Considerando-se estruturas de aço, este trabalho aborda ligações rígidas, flexíveis e semirrígidas entre vigas e colunas. A classificação, conforme a NBR 8800:2008, restringe-se à consideração das ligações como rígidas ou flexíveis. Já o EUROCODE 3, considera, além dessas, as ligações semirrígidas. O trabalho analisa a influência da flexibilidade dessas ligações no dimensionamento das sapatas de um edifício de estruturas metálicas e com o propósito de obter uma avaliação mais realista focando numa análise conjunta entre superestrutura e fundação. Primeiro foi realizada uma pesquisa bibliográfica, seguida de uma análise computacional de um pórtico de uma estrutura hipotética. Foram feitas várias simulações variando a flexibilidade das ligações da estrutura. Feito isso, dimensionou-se sapatas para cada uma destas simulações com o auxílio de planilhas de cálculo. Constatou-se que a flexibilidade das ligações altera a distribuição dos carregamentos na estrutura. Essa distribuição depende não só das ligações entre viga e pilar, mas também do pilar com a fundação. Nos casos onde a estrutura é apenas apoiada na fundação, obtém-se uma estrutura metálica mais robusta e sapatas menores em relação aos casos onde a estrutura é engastada na fundação. Analisando as simulações as quais a estrutura é apenas apoiada na sapata, a flexibilização das ligações viga-coluna, nos casos onde a estrutura é estável globalmente, pouco influi no dimensionamento da estrutura. Entretanto é necessário ressaltar que se deve tomar cuidado para não afetar a estabilidade global da estrutura. Já nas simulações onde há o engaste na fundação, nota-se que a medida que se flexibiliza as ligações viga-coluna os momentos solicitantes nas fundações aumentam e, por consequência, as dimensões das sapatas também aumentam. Além disso, no caso em que as ligações viga-coluna são rotuladas, os pilares funcionam como uma viga engastada-livre, precisando de grandes seções para resistir às ações do vento, tornando esse caso o de pior desempenho.