Encurvadura da Estrutura de um Edifício

A verificação da segurança das estruturas em relação ao estado limite último de encurvadura, deve ser efectuado tendo em consideração as não linearidades físicas e geométricas do comportamento da estrutura, sendo no entanto possível adoptar critérios simplificados no caso de estruturas de edifícios correntes.

O objectivo da análise da estrutura de um edifício, é o de lhe assegurar funcionalidade sob condições normais e segurança em relação à ruína sob condições extremas. Neste propósito, o estudo da estrutura pode ser feito através da determinação dos esforços resultantes das acções actuantes, num sistema indeformado, correspondendo esta análise ao que se designa por teoria de 1ª ordem. Na tendência actual, do emprego de betão e aços de alta resistência e ainda de uma maior efectiva utilização destes materiais, é possível estabelecer concepções estruturais de betão armado mais esbeltas, para as quais, pequenos incrementos de carga, podem induzir grandes incrementos de deformação. Assim, nestas estruturas é necessário efectuar o cálculo dos esforços, tendo em consideração os efeitos da própria deformação da estrutura, isto é, estabelecer uma análise através da teoria de 2ª ordem.

Nas estruturas de betão armado, os métodos clássicos de análise de estabilidade, estabelecidos pela teoria de 2ª ordem para materiais com comportamento elástico perfeito, obedecendo assim à lei de Hooke, não podem ser utilizados, sem que lhes sejam feitas importantes modificações. Devem nestas estruturas, ser considerados os efeitos relativos ao comportamento real dos materiais constituintes do betão armado, sendo então necessário estabelecer um modelo que traduza:
A não linearidade geométrica ­ efeitos de 2ª ordem;
A não linearidade material, devendo-se de uma forma geral considerar os efeitos da fluência do betão, fendilhação, retracção e deformações plásticas.
A análise de 2ª ordem em regime elástico perfeito, através da inclusão da matriz geométrica global do sistema, permite obter a configuração de equilíbrio por um processo iterativo. Esta análise é integrada no carregamento progressivo da estrutura, efectuando-se a redefinição das características de rigidez dos elementos para cada situação de carga e com estas, repetida a análise elástica de 2ª ordem. Estes modelos revelam no entanto custos elevados em aplicações práticas de projecto, devido ao grande número de variáveis que envolvem e ao elevado volume de operações que efectuam, tornando-se assim conveniente utilizar métodos aproximados que permitam efectuar a análise da instabilidade em estruturas de edifícios correntes.

Nas estruturas de edifícios correntes o problema pode ser reduzido à verificação da segurança em relação à encurvadura dos pilares analisados isoladamente, desde que não seja previsível a instabilidade de conjunto. Nesta análise, é fundamental a classificação da estrutura quanto ao grau de mobilidade dos nós, porquanto neste processo simplificado, os efeitos de 2ª ordem são quantificados em função do comprimento efectivo de encurvadura de cada pilar, sendo este definido pela distância entre pontos de inflexão da deformada da estrutura na situação de instabilidade. A configuração desta deformada depende naturalmente do grau de mobilidade dos nós da estrutura.

A partir da classificação das estruturas quanto à mobilidade dos seus nós, é possível adoptar critérios simplificados para a determinação do comprimento efectivo de encurvadura dos pilares nas situações correntes. Estes critérios, estabelecidos a partir de uma configuração típica da deformada na situação de instabilidade, permitem efectuar a verificação da segurança em relação à encurvadura, pela análise isolada dos pilares da estrutura.
A classificação de uma estrutura quanto ao seu grau de mobilidade, estruturas de nós fixos ou estruturas de nós móveis, é fundamental na análise de encurvadura de um edifício. Esta classificação, permitindo tipificar a configuração da deformada da estrutura na situação de instabilidade, possibilita a adopção de critérios simplificados na quantificação dos efeitos de 2ª ordem. De facto, diversa regulamentação europeia estabelece estes critérios distintamente para estruturas de nós fixos e estruturas de nós móveis.

Autor: Nelson Saraiva Vila Pouca
Excerto Adaptado
Imagens: World Housing, Dallas State University.

FONTE: http://www.engenhariacivil.com/encurvadura-estrutura-edificio