O edifício alto requer um sistema para absorver cargas laterais para que a estrutura permaneça estável sob cargas laterais. Os edifícios estão sujeitos principalmente a cargas laterais causadas pelo vento e pelos terremotos.
À medida que os edifícios ficam mais altos, as cargas horizontais colocadas sobre eles aumentam. Além disso, o efeito da carga lateral torna-se mais severo à medida que a altura da estrutura aumenta.
Os seguintes tipos de cargas podem ocorrer durante o planejamento da construção.
- Cargas de vento
- Cargas sísmicas
- Pressão da água
- Pressão da terra
- Cargas nacionais
Para suportar cargas laterais, são utilizados diferentes sistemas estruturais dependendo do tipo de edifício. Destes métodos, os seguintes são comumente usados em edifícios.
- Quadro
- Preparação
- Paredes de cisalhamento
- Interação parede-estrutura
- Sistemas de apoio
- Amortecedores de massa sintonizados (TMDs)
- Cintas resistentes à flambagem (BRBs)
- Sistemas de paredes estruturais
- Sistemas híbridos
- Sistemas de membrana externa
- Amortecedor de fricção deslizante
Quadro
Se houver um edifício, a estrutura geralmente é feita de uma moldura. Estruturas de pórticos existem na maioria dos edifícios.
Vigas e suportes interligados formam a estrutura. Se a ligação entre a viga e o pilar for rígida, o pórtico pode transferir as cargas laterais para a fundação.
Por esta razão, os pórticos rígidos são considerados um sistema de suporte de cargas laterais. As estruturas da estrutura da coluna de suporte podem ser usadas como um sistema para suportar cargas laterais até uma altura de 15 a 20 andares.
Preparação
As cintas são usadas principalmente em estruturas de aço para melhorar a resistência às cargas laterais. Além disso, também são instalados em edifícios de concreto para melhorar a resistência às cargas laterais.
Os seguintes tipos de contraventamento são usados em edifícios de aço.
- Diagonais individuais
- Chaves cruzadas
- Chaves K
- Chaves em V
Este tipo de contraventamento resiste a cargas laterais de vento, terremotos e cargas nacionais.
O artigo Tipos de formas estruturais para edifícios altos Discuta a órtese com mais detalhes.
Disco de parede
Uma parede de concreto construída desde o nível da base até o topo do edifício é considerada uma parede de cisalhamento. Suporta as cargas laterais e as cargas verticais exercidas pelo elemento estrutural a ele conectado.
A parede de cisalhamento por si só pode suportar a carga lateral de edifícios com cerca de 20 andares. Além disso, a contribuição do quadro também poderia ser tida em conta.
As paredes de cisalhamento devem ser fixadas no nível da base para suportar eficazmente as cargas laterais.
A rigidez da parede de cisalhamento é o fator chave que afeta a resistência à carga de cisalhamento da parede. O comprimento e a largura da parede são os principais fatores que afetam a rigidez das paredes.
Interação parede-estrutura
Conforme explicado acima, a parede de cisalhamento pode suportar cargas laterais até certo ponto. A um certo nível, precisamos de um método diferente de suporte para atingir a capacidade de carga necessária.
Devido às limitações do piso não podemos continuar com as paredes de cisalhamento pois queremos a rigidez necessária. A tarefa mais importante é construir uma estrutura que forneça os serviços necessários. Portanto, os projetistas precisam encontrar alternativas para melhorar as capacidades estruturais.
Considerar a interação parede-estrutura é uma das melhores maneiras de utilizar a capacidade inerente dos sistemas estruturais.
Considerando esta interação melhora significativamente a capacidade estrutural em comparação com considerar apenas a parede de cisalhamento.
Sistemas de apoio
Os sistemas cantilever são elementos estruturais horizontais (cantilevers) que conectam o núcleo do edifício às colunas ou paredes externas. Estes sistemas distribuem as cargas laterais por toda a altura do edifício.
Vantagens:
- Reduz eficientemente a oscilação do edifício.
- Adequado para edifícios altos e finos.
- Pode melhorar o desempenho estrutural geral.
Amortecedores de massa sintonizados (TMDs)
Os TMDs são dispositivos mecânicos colocados dentro do edifício para neutralizar as flutuações causadas pelo vento ou pelas forças sísmicas. Consistem numa massa (muitas vezes um grande pêndulo) que se move em resposta a movimentos laterais, mitigando a oscilação do edifício.
Vantagens:
- Eficaz na redução do desconforto dos ocupantes.
- Pode ser adaptado em edifícios altos existentes.
- Melhore a estabilidade do edifício sem aumentar a rigidez estrutural.
Cintas resistentes à flambagem (BRBs)
As escoras resistentes à flambagem são um tipo de estrutura de suporte que proporciona estabilidade lateral ao dissipar as forças sísmicas através de mecanismos de absorção de energia. Esses suportes consistem em um núcleo de aço cercado por uma capa externa. Durante um terremoto, o núcleo permanece estável enquanto o revestimento cede e absorve a energia sísmica.
Vantagens:
- Desempenho sísmico excepcional.
- Comportamento de fluxo previsível e controlável.
- Deformação permanente mínima após um terremoto.
Sistemas de paredes estruturais
Os sistemas de paredes estruturais utilizam paredes estruturais nas direções longitudinal e transversal do edifício. Estas paredes resistem às cargas laterais transferindo-as para a fundação.
Vantagens:
- Simplicidade e custo-benefício.
- Adequado para edifícios de altura média com plantas baixas repetidas.
- Fornece resistência à carga lateral e à gravidade.
Sistemas híbridos
Os sistemas híbridos de movimentação de carga lateral combinam dois ou mais dos métodos acima para otimizar o desempenho. Por exemplo, uma combinação de pórticos de momento e paredes de cisalhamento pode proporcionar maior resistência lateral e, ao mesmo tempo, permitir flexibilidade arquitetônica.
Vantagens:
- Soluções sob medida para requisitos específicos do projeto.
- As sinergias entre diferentes sistemas podem melhorar o desempenho geral da estrutura.
- Adequado para geometrias de construção complexas.
Sistemas de membrana externa
Em alguns edifícios altos, o revestimento exterior ou o sistema de parede cortina podem ser projetados para atuar como uma membrana que resiste às cargas laterais. Estes sistemas transferem cargas laterais para o núcleo do edifício ou outros elementos estruturais.
Vantagens:
- Permite uma fachada arquitetónica elegante e ininterrupta.
- Elementos estruturais e arquitetônicos são integrados por razões de eficiência.
Amortecedor de fricção deslizante
Amortecedores de fricção deslizante são dispositivos passivos de dissipação de energia instalados no sistema de suspensão de carga lateral. Eles absorvem energia permitindo deslizamento controlado entre componentes estruturais durante eventos sísmicos.
Vantagens:
- Eficaz na redução de forças sísmicas e deriva.
- Impacto visual mínimo na estética do edifício.
- Também pode ser adaptado em estruturas existentes.
O artigo Tipos de formas estruturais para edifícios altos Discuta também os sistemas estruturais utilizados em edifícios altos para suportar cargas subsequentes.
