domingo, 20 de março de 2011

MONITORAMENTO DE PILARES EM EDIFÍCIOS ALTOS DE CONCRETO ARMADO







1.  Introdução

Devido à escassez e ao custo elevado do espaço nos centros das grandes cidades, a execução de edifícios cada vez mais altos tem sido a principal solução encontrada pelas construtoras. 

No cálculo estrutural o modelo considerado é, em geral, uma estrutura indeslocável e com carregamentos regularmente distribuídos. 

Essa situação nem sempre é realista, pois recalques diferenciais nas fundações e fissuras na estrutura podem mudar a configuração adotada inicialmente no cálculo, tanto para a geometria quanto para as reações nos pilares.

Vibrações de máquinas e equipamentos também são fatores que potencializam novas configurações para os esforços nas estruturas. Efeitos inesperados ou difíceis de simular são ainda mais significativos em estruturas altas, devido ao efeito da escala e à grande intensidade dos carregamentos, o que torna o monitoramento estrutural uma importante ferramenta para o entendimento do real comportamento estrutural e para a garantia da qualidade. 

Pontes e viadutos há muito vêm sendo monitorados nos Estados Unidos, Inglaterra e Japão, e os benefícios deste monitoramento são claros e podem ser aplicados aos edifícios altos, principalmente na correção de imperfeições geométricas em estágios iniciais da construção e no controle de recalques diferenciais e vibrações. 

Esta verificação é ainda mais relevante quando se considera que a avaliação do carregamento nos pilares de uma edificação é baseada em diversas hipóteses de dimensionamento, mas de difícil verificação e amplamente reconhecidas como de elevado grau de imprecisão.

Este trabalho é pioneiro na Região Norte do Brasil e consiste no monitoramento de 7 pilares de um edifício residencial com 41 pavimentos, localizado em um bairro nobre da cidade de Belém, cujo principal objetivo é comparar os esforços nos pilares estimados a partir da análise experimental com os resultados fornecidos pelo programa computacional CAD/TQS, o qual segue as recomendações da norma brasileira  [1] e considera a interação solo-estrutura, a não linearidade geométrica da estrutura e a não-linearidade física do material. 

O programa experimental inicial visava complementar uma dissertação de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Pará, mas optou-se por estender o prazo de monitoramento para dois anos após a inauguração do edifício, visando o melhor entendimento do comportamento da estrutura em serviço.

3.  Programa experimental

3.1 Características do edifício

O edifício monitorado é atualmente considerado o mais alto na cidade de Belém e o segundo mais alto das regiões Norte e Nordeste. É do tipo residencial e possui 1 andar térreo, 2 níveis de mezanino, 1 nível de área de lazer, 34 pavimentos-tipo, 2 níveis de duplex e 1 ático (máquinas e barrilete), comportando um total de 41 pavimentos. 

Os pavimentos possuem área de 308 m² com 20 pilares, e as lajes são nervuradas com faixas protendidas, com altura média de 170 mm. Os pavimentos-tipo têm 2.970 mm de pé direito e a altura total do edifício é de 126 metros. Ao lado do edifício monitorado encontra-se outro edifício com as mesmas características estruturais. A Figura 2 mostra os edifícios no estágio fnal da estrutura e alvenarias externas e internas.

3.2 Instrumentação dos pilares

A técnica empregada no monitoramento dos pilares consistiu basicamente do posicionamento de barras curtas adicionais instrumentadas e inseridas nas armaduras existentes, no pavimento mezanino I. As barras de 600 mm de comprimento e 12,5 mm de diâmetro foram instrumentadas com um extensômetro elétrico de resistência da marca Kyowa (Kyowa Eletronic Instruments Co. Ltd), modelo KFG-5-120-C1-11, e posteriormente posicionadas nas armaduras, antes da concretagem, nas 3 faces dos pilares e em dois níveis, de modo que o primeiro extensômetro fcasse a 1.200 mm da superfície superior da laje inferior e a segunda a 2.200 mm, como mostra a Figura 3. 

Os pilares foram selecionados após a realização da pré-análise estrutural do edifício, verifcando-se fatores julgados relevantes como a maior solicitação normal e as geometrias mais simples. Os pilares escolhidos foram: P9, P10, P12, P13, P14, P15 e P16, totalizando 7 pilares.

 A Figura 4 mostra a localização dos pilares em planta e a Tabela 1 informa suas principais características. Na tabela Ac é a área de concreto da seção transversal dos pilares e As é o somatório das seções transversais das barras de açolongitudinais de diâmetro Ø.

3.3 Sistema de monitoramento

Para o monitoramento dos pilares foi empregado um módulo do equipamento de medição de marca Spider 8, 600 Hz, com o auxilio de um notebook. A primeira leitura foi a de referência e ocorreu depois da desforma dos pilares, a segunda foi após a concretagem do piso do segundo pavimento-tipo e, a partir desta leitura, a seqüência das medições ocorreu a cada pavimento concretado. 



5.  Conclusões
São apresentados os resultados obtidos experimentalmente com a instrumentação de sete pilares de um edifício de 126 m de altura na cidade de Belém.

As curvas obtidas para as deformações apresentaram uma tendência linear com baixo desvio padrão, como esperado. As variações ao longo destas curvas podem ser conseqüência da ação do vento, da distribuição do carregamento, ainda sendo realizado, de recalques diferenciais ou até mesmo de interferências eletrônicas no sistema de aquisição de dados. 

A deformação média encontrada nos pilares foi de 0,5 ‰, que corresponde a 25 % da deformação limite de 2 ‰ para compressão e 15 % para a deformação limite de 3,5 ‰ recomendado para flexo-compressão. 

Os momentos fletores encontrados computacionalmente foram superiores aos calculados com as deformações nos pilares (variação da velocidade do vento, etc.), não sendo considerados significativos para a análise dos resultados apresentados.

Os valores estimados pelo programa CAD/TQS para os esforços normais nos pilares P10 e P16 foram superiores em 14 % e 7 %, respectivamente, aos valores encontrados experimentalmente.

Para os demais pilares, as estimativas foram inferiores em até 5 %, caso do pilar P13. Considerando que a edificação encontrava-se em fase de carregamento, estes valores não são definitivos, podendo variar para mais ou para menos dependendo, principalmente, da distribuição das sobrecargas, dos revestimentos interno e externo e do comportamento das fundações.

O monitoramento será realizado durante dois anos após a inauguração do edifício, visando o melhor entendimento da resposta estrutural em serviço,observando,dentro outros fatores ,a configuração e intensidade dos carregamentos e possíveis efeitos da fluência no comportamento dos pilares.


Fonte:MONITORAMENTO DE PILARES EM EDIFÍCIOS ALTOS DE CONCRETO ARMADO-IBRACON

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