Análise da estabilidade lateral de um edifício alto de aço segundo o método discreto da norma NBR 6123

Abstract

De uma maneira geral, a análise do comportamento estrutural de uma edificação requer a avaliação dos carregamentos atuantes sob diferentes cenários, levando em consideração todos os aspectos que influenciam significativamente a análise. No caso das ações de vento, o método estático de análise apresentado pela NBR 6123 (ABNT, 2023) abrange a aplicação de formulações em função das características da estrutura, da sua localidade e finalidade, porém sem considerar a resposta dinâmica que a estrutura exibe quando submetida a tais ações. Nesse contexto, edificações esbeltas e com frequência natural baixa, sensíveis à parcela flutuante do vento, precisam ser analisadas por outros métodos, capazes de obter uma resposta aproximada dos efeitos dinâmicos, uma vez que tais efeitos podem resultar em incrementos de carga e deslocamento consideráveis, o que pode levar estruturas dimensionadas apenas através do método estático à ruína. A recente atualização dos ábacos utilizados no método de modelo discreto da norma, método esse que permite obter uma aproximação das respostas dinâmicas, interfere diretamente nos valores finais das cargas de vento a serem aplicadas na estrutura, e edificações que tenham sido dimensionadas através da utilização dos ábacos antigos podem se tornar subdimensionadas quando analisadas pela perspectiva dos novos valores de cargas, geradas pelos ábacos atualizados. Dessa forma, para demonstrar o impacto desses critérios nos valores finais de cargas e deslocamentos horizontais em uma estrutura metálica alta, propõe-se pré-dimensionar uma edificação com 20 pavimentos, localizada em Balneáreo Camboriu, onde há diversas outras estruturas altas e de baixa frequência natural, submetida a uma velocidade básica do vento de 42 m/s e com consideração de efeitos de não linearidade geométrica. Para a verificação dos requisitos de deslocamento apresentados pela NBR 8800 (ABNT, 2008), utiliza-se o software Abaqus (SIMULIA, 2020) para modelar a estrutura proposta e obter as frequências naturais de seus modos de vibração, assim como seu comportamento para tais modos, para então utilizar os procedimentos prescritos pela NBR 6123 (ABNT, 2023), com ambas as versões de ábacos, para razão de amortecimento de 1% e 2%, para verificar todos os casos de vento, comparar os valores entre si, e então finalmente readequar a estrutura para o pior caso de vento obtido, concluindo o trabalho com considerações que podem ser feitas diante os resultados obtidos.

In general, the analysis of the structural behavior of a building requires the evaluation of the loads acting under different scenarios, taking into account all aspects that significantly influence the analysis. In the case of wind loads, the static method of analysis presented by NBR 6123 (ABNT, 2023) covers the application of formulations depending on the characteristics of the structure, its location and purpose, but without considering the dynamic response that the structure displays when subjected to such actions. In this context, slender buildings with a low natural frequency, sensitive to the fluctuating portion of the wind, need to be analyzed using other methods, capable of obtaining an approximate response to the dynamic effects, since such effects can result in considerable increases in load and displacement, which can lead structures designed only using the static method to ruin. The recent update of the abacuses used in the norm’s discrete model method, a method that allows obtaining an approximation of the dynamic responses, directly interferes with the final values of the wind loads to be applied to the structure, and buildings that have been dimensioned through the use of old abacuses can become underdesigned when analyzed from the perspective of new load values generated by the updated abacuses. Therefore, to demonstrate the impact of these criteria on the final values of loads and horizontal displacements in a tall metallic structure, it is proposed to pre-design a building with 20 stories, located in Balneáreo Camboriu, where there are several other tall and low-frequency structures natural, subjected to a basic wind speed of 42 m/s and with consideration of geometric nonlinearity effects. To verify the displacement requirements presented by NBR 8800 (ABNT, 2008), the software Abaqus (SIMULIA, 2020) is used to model the proposed structure and obtain the natural frequencies of its vibration modes, as well as its behavior for such modes, to then use the procedures prescribed by NBR 6123 (ABNT, 2023), with both versions of abacus, for damping ratios of 1% and 2%, to check all cases of wind, compare the values among themselves, and then finally readjust the structure for the worst wind case obtained, concluding the work with considerations that can be made based on the results obtained.