Estruturas de Concreto Armado I da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Esquemas de Análise Estrutural

Baixe Estruturas de Concreto Armado I da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e outras Esquemas em PDF para Análise Estrutural, somente na Docsity!

Análise de estrutura de pórtico com SAP 2000

Análise Simplificada com forças equivalentes – versão 20

Esta apostila tem por finalidade auxiliar no aprendizado do programa SAP2000 (versão 20) voltado para o cálculo bidimensional de estruturas de concreto armado. A estrutura apresenta 7 pavimentos (térreo+ cinco pavimentos tipo + cobertura) como se mostra na figura abaixo e é destinada para residência. Nas duas direções se tem pórticos de concreto armados. Considerar que todas as paredes de alvenaria estão separadas da estrutura de concreto armado (apenas se considera seu peso, porem não sua rigidez). As lajes são maciças com 13 cm de espessura.

a) Planta de Pavimento Tipo b) corte Planta de pavimento tipo Informação adicional:

Análise será feita apenas para o pórtico longitudinal mais carregado segundo as direções dos pilares P5-P6- P7-P8 (direção considerada para o vento). Devido à simetria na direção considerada, a força de vento pode ser dividida igualmente para cada pórtico nesta direção.

Propriedades dos materiais:

Resistencia característica à compressão do concreto: = 20 MPa (C20) Tensão característica de escoamento do aço: = 50 MPa (CA50)

Ações verticais:

Pórtico P5-P6-P7-P8 (sem majorar) Carga Vão 1 Vão 2 Vão 3

g (kN/m) 24,06 18,69 24, q (kN/m) 7,48 5,74 7,

g (kN/m) 18,18 20,69 18, q (kN/m) 7,48 5,74 7,

Pavimento tipo

Cobertura

Ações de vento: (v)

Combinações de carga:

g: carga permanente q: sobrecarga v: vento COMB1 : 1,4.g + 1,4.q + 0,84.v COMB2 : 1,4.g + 0,98.q + 1,4.v ENVOL: 1,0.COMB1 + 1,0.COMB

Para iniciar o programa:

1. Clique duas vezes no ícone do SAP2000 na área de trabalho do computador ou procure a pasta onde foi instalado o programa e clique duas vezes em SAP2000.exe.
2. No canto inferior à direita da janela aparece uma lista com as unidades. Defina as unidades (kN-m-oC)
3. Para adicionar outras ferramentas, posicionar o mouse sobre a área cinza na parte superior da tela e clique com o botão direito do mouse.

Geometria Básica

4. FILE – New Model – pressionar o botão associado à figura do pórtico plano (2D Frames).

Cálculo de Forças de Vento

45 (ver isopletas) Categoria 3 Classe A b 0,94 coef. para cálculode S p 0,1 coef. para cálculode S Fr 1 coef. para cálculode S Ca 1,05 coef. de arrasto L (m) 10,6 dimensão perpendicular ao vento n 3 número de porticos na direção do vento

N z (m) Δz (m)

Vo (m/s)

S1 S2 (z) S3 (z)

Vk (m/s)

q (Kg/m^2 )

Ae (m^2 )

F = Ca. Q.Ae (Kgf)

F

(kN)

F /

pórtico (kN) 1 2,80 2,80 45 1 0,83 1 37,24 86,69 29,68 2701,75 27,02 9, 2 5,60 2,80 45 1 0,89 1 39,92 99,59 29,68 3103,50 31,03 10, 3 8,40 2,80 45 1 0,92 1 41,57 108,00 29,68 3365,66 33,66 11, 4 11,20 2,80 45 1 0,95 1 42,78 114,39 29,68 3564,98 35,65 11, 5 14,00 2,80 45 1 0,97 1 43,75 119,62 29,68 3727,69 37,28 12, 6 16,80 2,80 45 1 0,99 1 44,55 124,06 29,68 3866,12 38,66 12, 7 19,60 2, 8

Velocidade básica do vento (m/s)

6. DEFINE – Coordinate Systems/Grids – clique sobre Modify/Show Systems. Em outras versões utilizar a opção DRAW – Edit Grid.
7. Na janela Define Grid Systems Data.  Selecionar Glue to Grid Lines (na parte inferior)  Selecionar a opção Spacing  Na tabela “X Grid Data” na coluna “Spacing”, se listam atualmente os comprimentos entre os eixos dos pilares. Alterar esses valores para os valores reais do projeto, deixando sempre ultima linha com valor zero.  Na tabela “X Grid data” na coluna “Spacing”. Clique na linha A (Grid ID) e altere para 5,175.  Modificar o valor da linha B e C para 4 e 5,175, respectivamente.  Na tabela “Y Grid Data” (eixo perpendicular ao plano da tela), deve aparecer apenas uma linha com valor “Spacing” 0. Este eixo não é de interesse dado que o problema é resolvido no plano XZ.  Na tabela “Z Grid Data”. Altere os valores na coluna “Spacing” a partir da linha Z2 até a linha Z para 2,8, O valor da linha Z7 (ultima linha) é sempre zero. O primeiro nível sempre tem uma altura (3 m) maior do que os pavimentos superiores (2,8 m). Formalmente se deve considerar que a distancia entre pavimentos se define a partir da distancia entre eixos de vigas, no caso do primeiro pavimento seria a distancia da superfície de apoio das sapatas até as vigas do primeiro andar.  OK.OK. Deve-se atualizar a janela ativa com os valores corrigidos. Clique sobre a outra janela e logo pressione o botão com a figura de caneta (Refresh Window) para atualiza-la.

8. File – Save As... Selecionar a pasta onde se gravara seu trabalho. Escriva o nome de seu trabalho (sem extensão) e clique em Gravar. É melhor gravar numa pasta nova (vazia).

Apoios e vínculos

9. Sobre a janela atual clique no botão 3-d. Logo se posicionar na outra janela e ativa-la. Clique no botão XY, com o botão seta abaixo (down one grid line), mova a vista atual para o plano Z=0.
10. Selecionar os vínculos atuais. Clique no canto superior esquerdo e, mantendo pressionado o botão esquerdo do mouse , role até o canto inferior direito. Todos os objetos (nós) dentro da janela serão selecionados (note que os nós são marcados com um X amarelo).

 OK.

17. Clique novamente OK para fechar a janela Define Materials
18. Clique no botão Gravar (ícone com disquete)

Seções

19. DEFINE – Section Properties/Frame Sections.
20. Na janela Frame Properties, escolher a lista Add New Property.
21. Selecionar “Concrete” em “Frame Section Property Type” e logo pressionar a figura “Rectangular”

22. Na janela “Rectangular Section”: Modificar o nome da seção para V1(20x45) Selecione CONCRETO da lista de materiais em “Material”. Depth = 0, Width = 0,

OK (retorna à janela Frame Properties).

23. Clique em Add New Property.
24. Realizar o mesmo procedimento para definir as seções das vigas V2(20x45), V4(20x45) e dos pilares P1(25x25), P2(25x35),P5(25x40),P6(25x55).

31. Para desativar os eixos do pórtico na figura. View – Show Grid.
32. Nota: a seleção de um grupo de elementos de barra pode também ser feita com o botão: Set Intersecting Line Select Mode. Utilizar o botão Clr para desativar qualquer seleção.
33. Clique no botão “Set Display Options” na barra de ferramentas (aquele com um quadrado com check).
34. Na janela Display Options, selecionar a aba General Options. Marcar “Extrude” em “View Type” e “Shrink Objects” em “General”; logo clique OK.
35. Ativar uma janela com visualização 3D, clique no botão 3-d. Deve-se conferir que as seções transversais dos elementos do pórtico apresentem as direções e alturas desejadas segundo o projeto. Caso contrario as mesmas devem ser giradas. Na figura abaixo da para conferir que a maior dimensão da seção das vigas está na direção do eixo Z. No entanto, no caso dos pilares, a maior dimensão esta na direção X, porem segundo o projeto a maior dimensão deve estar definida na direção Y.

36. Neste caso, se devem girar os pilares. Selecionar todos os pilares clicando sobre eles ou utilizando “Select using intersecting line”.
37. ASSIGN – Frame – Local Axes.
38. Na janela Assign Frame Local Axes:  Na caixa “Angle” indicar 90, logo OK.

Dimensão maior do pilar na direção X

Definição dos Sistemas de Carga e Combinações

44. DEFINE – Load Patterns
45. Na janela Define Load Patterns:  Desconsiderar o caso DEAD já existente nesta janela.  Na caixa Load Pattern Name escrever “g”  Abrir a lista Type e selecionar DEAD.  Alterar o valor de 1 para 0 em Self Weight Multiplier.  Clique em Add New Load Pattern  Agora, na caixa Load Pattern Name escrever “q”  Abrir a lista Type e selecionar LIVE.  Deixar 0 em Self Weight Multiplier.  Clique em Add New Load Pattern  Agora, na caixa Load Pattern Name escrever “v”  Abrir a lista Type e selecionar WIND.  Deixar 0 em Self Weight Multiplier.  Clique em Add New Load Pattern  OK.
46. DEFINE-Load Combinations
47. Na janela Define Load Combinations, clique no botão Add New Combo.

48. Na janela Load Combination Data:  Load Combination Name: COMB1.  Na lista Load Combination Type, selecionar Linear Add.  Na lista Load Case Name selecionar “g”. No Scale Factor escrever 1,4. Clique em Add.  Na lista Load Case Name selecionar “q”. No Scale Factor escrever 1,4. Clique em Add  Na lista Load Case Name selecionar “v”. No Scale Factor escrever 0,84. Clique em Add  OK.
49. De novo, clique no botão Add New Combo.
50. Na janela Load Combination Data:  Load Combination Name: COMB2.  Na lista Load Combination Type, selecionar Linear Add.  Na lista Load Case Name selecionar “g”. No Scale Factor escrever 1,4. Clique em Add.  Na lista Load Case Name selecionar “q”. No Scale Factor escrever 0,98. Clique em Add  Na lista Load Case Name selecionar “v”. No Scale Factor escrever 1,4. Clique em Add  OK.
51. De novo, clique no botão Add New Combo.
52. Na janela Load Combination Data:

 Selecionar “g” em Load Pattern e inserir o valor de 24,06 kN/m na caixa “Uniform Load”. Verificar que a opção Gravity esta ativada em “Load Direction”.

62. Encerrar o carregamento permanente “g”, repetindo o processo para outros trechos de viga com seus respectivos valores de carga.
63. Repetir o processo para os valores da sobrecarga q.

64. Clique no botão SAVE

Análise

65. Analyze/Set Analysis Options
66. Selecionar o ícone com XZ Plane (Plane Frame).

67. OK

68. Analyze/ Run Analysis
69. Selecionar DEAD e logo pressionar o botão Run/Do Not Run Case
70. Igual para Modal. Esses casos de cargo são criados internamente no programa e não são de interesse, então são desativados.