Estudo comparativo dos efeitos de 2ª ordem em um edifício em estrutura metálica utilizando método aproximado e análise geométrica rigorosa

Abstract

Apesar de a análise não linear geométrica não ser tão comum no uso em escritórios de projeto e principalmente para estruturas correntes, ela pode trazer respostas mais realistas e precisas do comportamento de uma estrutura, quando comparada com a análise linear elástica. Assim sendo, este trabalho busca realizar a análise de diferentes modelos computacionais, de um edifício em estrutura metálica, sob ação de vento, através do método simplificado prescrito na norma brasileira NBR 8800 ABNT (2008) e outro geometricamente rigoroso, a fim de se comparar seus efeitos de segunda ordem. Para isso, um edifício previamente dimensionado foi tomado como base, e a partir dele construídos modelos planos e tridimensionais a serem analisados. Devido à invalidade do princípio da superposição dos efeitos, as ações foram aplicadas à estrutura na forma já combinada, com todos os fatores de combinação de ações considerados. Então, foi possível observar que a análise pelo Método da Amplificação dos Esforços Solicitantes, em comparação com a análise geométrica rigorosa pelo Método de Newton-Raphson, forneceu resultados mais conservadores para pórticos momento-resistentes de média deslocabilidade, enquanto em pórticos contraventados de pequena deslocabilidade houve coerência das solicitações normais obtidas. Além disso, a consideração de conexões rígidas de todos os pilares da estrutura à fundação, em comparação aos modelos com apenas os pilares do sistema de contraventamento conectados rigidamente ao solo, resultou na considerável redução dos momentos fletores desenvolvidos na base dos pilares do sistema de contraventamento.

Despite non-linear geometric analysis not being so commonly used in design offices and mainly for usual structures, it can provide more realistic and precise responses of one structure‘s behavior, when compared to the linear elastic analysis. Therefore, this work aims to realize different computer models analysis of an eight story building made of steel structure, under lateral wind loading, through a simplified method provided in brazilian code NBR 8800 ABNT (2008) and another geometrically rigorous one, in order to compare their second order effects. For this, a previously designed building was taken as example and were developed plan and three-dimensional models based on it. Due to invalidity of the superposition principle, the loads were applied to the structure in their almost combined form, with all the load resistance factors considered. Then, was possible to observe that the simplified analysis by the Amplified Forces Method, in comparison to the geometric rigorous analysis by the Newton-Raphson’s Method, provided more conservative results for the moment-resisting frames of medium displaceability, while there was coherence of the axial forces results on the braced frames of little displaceability. Besides that, the consideration of rigid connections of all the building’s columns to the foundation, in comparison to the models with just the bracing system’s columns rigidly connected to soil, resulted in the considerable reduction of the bending moments developed on the base of the columns of the bracing system.