Projete paredes de transferência subterrâneas facilmente utilizando o BIM Link do ETABS

O edifício está localizado diretamente acima de uma estrutura subterrânea. Como resultado, algumas estacas que normalmente seriam instaladas sob os pilares não podem ser construídas. Para resolver este problema, os engenheiros propuseram a utilização de paredes de transferência para suportar os pilares afetados.

No entanto, o projeto de paredes de transferência é intrinsecamente complexo, particularmente quando existem aberturas. Além disso, para estruturas subterrâneas, as considerações de estado limite de serviço (SLS), como o controlo da largura de fendas, são mais críticas, uma vez que estas estruturas estão em contacto com o solo e, por isso, mais suscetíveis a problemas de durabilidade, incluindo corrosão. Métodos de projeto bem estabelecidos, como o método escora-e-tirante, abordam principalmente os requisitos de estado limite último (ULS), mas não cobrem adequadamente o comportamento em SLS.

Projeto de Paredes de Transferência

O projeto de paredes de transferência é um tema complexo porque frequentemente se comporta como regiões D, onde a hipótese de secção plana não é válida, pelo que as fórmulas empíricas normais presentes nas normas de projeto não podem ser utilizadas. Isto significa que a funcionalidade de projeto no software global de MEF, que frequentemente utiliza hipóteses de projeto de viga ou pilar, não é adequada para este problema.

Na parede apresentada acima, os engenheiros dispõem de duas opções para o projeto da parede. Uma é utilizar o método escora-e-tirante; embora seja um método adequado e correto, envolve muito trabalho manual e tentativa-erro, o que pode ser moroso. A segunda consiste em utilizar uma aproximação no software global de MEF, avaliando as tensões principais de tração para determinar os requisitos de armadura e verificando que as tensões principais de compressão se mantêm abaixo da resistência de cálculo do betão.

A segunda opção parece uma escolha mais prática e eficiente em termos de tempo, mas encerra um perigo oculto.

IDEA StatiCa Detail

IDEA StatiCa Detail utiliza o CSFM (Método do Campo de Tensões Compatível), que consegue lidar com precisão tanto com regiões B como com regiões D. O Detail incorpora também os efeitos de amolecimento à compressão na sua análise através do fator kc2, proporcionando assim uma avaliação mais realista e segura da capacidade das escoras comprimidas de betão.

O IDEA StatiCa 25.1 disponibiliza a importação de elementos de parede do ETABS para o IDEA StatiCa Detail. Ao utilizar este BIM Link, os engenheiros podem facilmente importar paredes do ETABS para uma análise mais aprofundada no IDEA StatiCa Detail.

Apresenta-se abaixo a mesma parede importada do ETABS e analisada no IDEA StatiCa Detail. É possível observar no canto superior esquerdo que, com a armadura base fornecida, a análise ULS evidencia rotura mesmo com tensões de compressão semelhantes (cerca de 17 MPa). Qual a razão?

Esta rotura em ULS é causada pela consideração do efeito de amolecimento à compressão através do fator kc2, que reduz a capacidade do betão por um fator de 0,87. Assim, a capacidade do betão passa a ser σc,lim = fcd x k2 = 20 x 0,87 = 17,4 MPa. É por isso que, com uma tensão de compressão de 17 MPa, a utilização (σc/σc,lim) é apresentada como 99,5%. Mas o que é este efeito de amolecimento à compressão?

Amolecimento à Compressão

Quando o betão é submetido a compressão elevada, frequentemente experimenta deformações de tração na direção perpendicular, o que se designa por tração transversal. Quando isso acontece, começam a formar-se microfissuras e o betão torna-se menos confinado e mais fraco à compressão. Este efeito, conhecido como amolecimento à compressão, significa que o betão fendilhado não consegue suportar tanta força de compressão como o betão não fendilhado. Nas normas de projeto, este efeito é considerado no projeto de, por exemplo, uma viga-parede. Nas escoras comprimidas e nos nós de vigas-parede, utiliza-se um fator k no Eurocódigo (ou β no ACI) com diferentes valores, consoante a situação, para reduzir a capacidade máxima de compressão do betão devido ao efeito de amolecimento à compressão. Ao utilizar o IDEA StatiCa Detail, este fator de redução kc2 é calculado automaticamente com base nas condições reais de tensão.

A Solução

A solução consiste em adicionar armadura suplementar para aliviar parte da tensão de compressão no betão. Desta forma, a parede de transferência consegue satisfazer a verificação normativa, conforme apresentado abaixo. A necessidade de adicionar armadura de compressão suplementar seria de outra forma ignorada se os engenheiros não utilizassem o IDEA StatiCa Detail.

Se não tiver reparado, no canto superior esquerdo, o resultado em SLS, que inclui a limitação de tensões, a deformação (com efeito de longa duração) e a largura de fendas, é também considerado no IDEA StatiCa Detail. O resultado em SLS é algo que as outras duas abordagens descritas acima não conseguem produzir. 

Assim, ao utilizar o IDEA StatiCa Detail, os engenheiros ficam completamente informados sobre o comportamento da sua parede de transferência, não só em ULS, mas também em SLS.

Relatório

Uma vez concluído o projeto, os engenheiros podem produzir um relatório completo com todos os resultados da análise para submissão. Adicionalmente, pode também ser gerada a lista de materiais das armaduras para fins de fabrico.

Conclusão

O projeto de paredes de transferência exige uma atenção cuidada às complexas interações de tensões que ocorrem nas regiões D. Abordagens simplificadas ou a utilização direta de resultados de software global de MEF podem ignorar efeitos importantes como o amolecimento à compressão, conduzindo a uma sobrestimação da capacidade do betão. Ao utilizar o IDEA StatiCa Detail e a sua análise baseada no CSFM, os engenheiros podem contabilizar com precisão estes comportamentos não lineares, garantindo que tanto os requisitos de ULS como de SLS são devidamente verificados.

Recursos

• Tutorial para o BIM Link do ETABS para o Detail