O dimensionamento de estruturas de alvenaria armada, confinada ou simples é efectuado segundo as normas Europeias. Para além do módulo de dimensionamento de alvenaria estrutural segundo EC6 [30], adicionalmente permite efectuar o dimensionamento das lajes, vigas e/ou pilares segundo o EC2 [31] e coberturas tipo em madeira segundo o EC5 [32].
A análise do programa restringiu-se à parte do dimensionamento da estrutura de alvenaria, não aprofundando o dimensionamento dos restantes elementos estruturais, uma vez que não se encontram dentro do âmbito deste trabalho.
3.2.2 Definição das paredes e lajes
O programa “FEDRA” recorre ao Método de Elementos Finitos para o dimensionamento das paredes de alvenaria, analisando as paredes com aberturas como um único troço de parede. O número de divisões para a definição da malha de elementos finitos pode ser estabelecida pelo utilizador.
A introdução das paredes é efectuada na janela “Drawing package” (Figura 22(a)) e no comando “Rectangular wall” ou “Wall with roof” ou “Trapezoid wall” (Figura 22(b)) de acordo com o tipo de parede a introduzir, definindo o tipo de material; comprimento da parede; espessura (implícita no tipo de material seleccionado); altura(s) da parede; acção por metro linear; tipo de geometria da parede (implícito no tipo de parede introduzida); fundação centrada, excêntrica ou nenhuma; piso a que pertence a parede; ângulo em planta que a parede faz com a horizontal (em graus) e as coordenadas do nó inicial da parede que vai definir a sua posição, ver Figura 22(b).
As portas, janelas e/ou varandas, são introduzidas nos respectivos comandos da barra de ferramentas, definindo a altura, largura, posição em que se encontra na parede e no caso da janela a altura a que esta se encontra da base da parede (Figura 22(c) e Figura 22(d)).
(a) (b)
(c) (d) Figura 22 – Definição da geometria das paredes no “FEDRA”: (a) Janela de definição da planta da
estrutura; (b) Parede com geometria trapezoidal, coordenadas para a posição da parede em planta e ângulo em planta da parede com a horizontal; (c) Introdução de portas e (d) Introdução de
janelas
As lajes são definidas no comando “Topology” (Figura 23), no qual o programa faz o reconhecimento automático da estrutura. Caso não seja conseguido dever-se-á aproximar as paredes ou aumentar a distância mínima de reconhecimento. Aqui pode-se definir a espessura da laje e o carregamento a que está submetida para além do peso próprio. O peso próprio é considerado automaticamente em função da espessura e tipo de laje (peso específico), necessariamente em betão armado.
Figura 23 – Definição das lajes no “FEDRA” efectuado no comando “Topology”
Se a razão entre os lados da laje estiver compreendida entre 0.5 a 2.0, esta é armada automaticamente em duas direcções, não sendo possível definir a orientação pretendida da laje. O dimensionamento é efectuado segundo o método de Marcus [33] (Figura 24); que assume faixas unitárias nas direcções X e Y, com um determinado carregamento de forma que os valores de flecha a meio vão sejam iguais. As acções permanentes e variáveis são distribuídas nas duas direcções através de coeficientes (kx e ky), que são determinados igualando o valor das flechas a meio vão.
Considerando uma laje simplesmente apoiada nos quatro bordos, submetida a uma acção uniforme, o valor da flecha é obtido pela Equação (4). Através da relação entre os lados da laje, consegue-se obter uma relação entre carregamentos das duas direcções, cuja soma tem que ser igual ao total do carregamento a que a laje está submetida, obtendo-se assim os coeficientes que indicam em termos de percentagem o carregamento a adoptar em cada direcção para que a condição de deformação seja verificada. 4 5 384 pl f EI = (4) em que:
f – Flecha a meio vão no caso de uma viga simplesmente apoiada; p – Acção uniformemente distribuída;
l – Vão da viga equivalente.
3.2.3 Definição das propriedades mecânicas
O programa apresenta uma lista de unidades de alvenaria com valores característicos das propriedades físicas e mecânicas que podem ser modificados para os valores pretendidos (Figura 25).
Os dados que se podem modificar nas propriedades das paredes de alvenaria são: • Nome do material, espessura e se tem juntas verticais;
• Constante relacionada com a resistência à compressão da alvenaria (K), resistência característica à compressão (fk), resistência ao corte sob compressão
nula (fvk0); máximo valor de resistência característica ao corte (máx. fvk) e
módulo de elasticidade (E);
• Peso específico da alvenaria e peso próprio da alvenaria por m2;
• Unidades de alvenaria, suas dimensões e resistência normalizada à compressão das unidades de alvenaria (fb);
• Tipo de unidades de alvenaria, categoria e grupo a que pertencem e peso específico;
(a) (b)
Figura 25 – Definição das propriedades mecânicas no “FEDRA”: (a) Definição do tipo de unidades de alvenaria e (b) Introdução das características físicas e mecânicas da unidades de alvenaria
3.2.4 Definição da acção sísmica
Na definição da acção sísmica selecciona-se a região sísmica através de um coeficiente sísmico, que permite considerar qualquer tipo de zona sísmica para o cálculo da acção sísmica. O valor de cálculo da aceleração espectral é obtido pela multiplicação do coeficiente sísmico pela acção da gravidade que, por sua vez, multiplicado pelo peso total da estrutura dá a força de corte basal [6]. Portanto este coeficiente resulta da aplicação dos espectros de resposta da aceleração sísmica para o valor estimado do período natural do edifício e para o tipo de solo local. O programa aplica as mesmas forças estáticas equivalentes em ambas as direcções, o que é uma questão discutível.
A importância do edifício pode ser definida em função da classe de importância a que pertence o edifício, ver Tabela 10.
Tabela 10 – Classes de importância de edifícios convencionadas e respectivos factores de importância de acordo com o EC8 [6]
Classe de
Importância Edifícios
Factor de Importância (gI)
I
Edifícios de menor importância para a segurança pública, e.g., edifícios
agrícolas, etc.. 0.8
II Edifícios ordinários, que não
pertencem a outras categorias. 1.0
III
Edifícios onde a resistência ao sismos é importante no ponto de vista das consequências associadas ao colapso, e.g. escolas, assembleias, instituições
culturais etc..
1.2
IV
Edifícios cuja integridade durante sismos é de vital importância para a protecção civil, e.g. hospitais, quartel de bombeiros, centrais eléctricas, etc..
1.4