Este trabalho trata do projeto e da construção de edifícios de andares múltiplos com estrutura formada por perfis de aço e está ligado a duas áreas distintas da engenharia: a acadêmica e a prática. Para a acadêmica fornece uma quantidade de informações que permitem o desenvolvimento de diversas pesquisas sobre o assunto. Para a área prática fornece parâmetros que permitem discutir a viabilidade desta modalidade construtiva e as informações mínimas para o desenvolvimento do projeto e orientação da construção. Para tanto, o conteúdo foi distribuído em 6 capítulos, onde no primeiro é feita uma análise da evolução destas construções, sob o ponto de vista arquitetônico e apresentadas algumas divergências quanto ao ensino e a aplicação desta modalidade construtiva. No segundo capítulo são discutidos alguns aspectos construtivos ligados aos sistemas estruturais já utilizados, a racionalização por ocasião do projeto e o comportamento frente a incêndios. No terceiro capítulo são analisados alguns aspectos estruturais, como os comportamentos estático, dinâmico, de segunda ordem e a influência da rigidez das ligações na rigidez global da estrutura. No quarto capítulo é abordado o sistema estrutural aporticado e desenvolvido o projeto de um edifício, com vinte pavimentos, que permite analisar o comportamento dos seus elementos constitutivos. No quinto capítulo são analisados diversos sistemas estruturais aplicáveis a estas construções, como os aporticados; os com núcleos resistentes; em \"outrigger\"; e os tubulares. Finalmente, no sexto e último capítulo apresentam-se as recomendações e conclusões consideradas pertinentes e alguns temas para pesquisas posteriores. / The aim of this work is the design and construction of multi-storey buildings with steel structures linked to two different fields of the engineering: theorical and practical. For the formar it gives a great deal of information that allows the development of several researches about the topic. For the later it gives parameters which permit discussing the viability of this kind of system, and the least information for the development of the design and guidance of the construction. For this purpouse the content of this work was divided in six chapters, starting with an analysis of the evolution of these buidings on the architectonic point of view and also shows some disagreements related to teaching and the use of this kind of system. In the second one, some constructive aspects linked to usual structural systems are showed, the rationalization during the projet and the behaviour facing tires are discussed. The third chapter deals with some structural aspects as static and dynamic basis of second order and the influence of the stiffness of conections to determine the global stiffness of the structure. In the fourth chapter the complete analysis of the framed structure analysis in a 20 storey-building was developed. The fifth chapter discusses some alternative proposals to the structural system of the building treated in the late chapter; those with a resistent core system, an outrigger and the tube shaped structure. Finally, in the last chapter the remarks and conclusions are presented and some topics for posterior researches are suggested.

Este trabalho trata do projeto e da construção de edifícios de andares múltiplos com estrutura formada por perfis de aço e está ligado a duas áreas distintas da engenharia: a acadêmica e a prática. Para a acadêmica fornece uma quantidade de informações que permitem o desenvolvimento de diversas pesquisas sobre o assunto. Para a área prática fornece parâmetros que permitem discutir a viabilidade desta modalidade construtiva e as informações mínimas para o desenvolvimento do projeto e orientação da construção. Para tanto, o conteúdo foi distribuído em 6 capítulos, onde no primeiro é feita uma análise da evolução destas construções, sob o ponto de vista arquitetônico e apresentadas algumas divergências quanto ao ensino e a aplicação desta modalidade construtiva. No segundo capítulo são discutidos alguns aspectos construtivos ligados aos sistemas estruturais já utilizados, a racionalização por ocasião do projeto e o comportamento frente a incêndios. No terceiro capítulo são analisados alguns aspectos estruturais, como os comportamentos estático, dinâmico, de segunda ordem e a influência da rigidez das ligações na rigidez global da estrutura. No quarto capítulo é abordado o sistema estrutural aporticado e desenvolvido o projeto de um edifício, com vinte pavimentos, que permite analisar o comportamento dos seus elementos constitutivos. No quinto capítulo são analisados diversos sistemas estruturais aplicáveis a estas construções, como os aporticados; os com núcleos resistentes; em \"outrigger\"; e os tubulares. Finalmente, no sexto e último capítulo apresentam-se as recomendações e conclusões consideradas pertinentes e alguns temas para pesquisas posteriores. / The aim of this work is the design and construction of multi-storey buildings with steel structures linked to two different fields of the engineering: theorical and practical. For the formar it gives a great deal of information that allows the development of several researches about the topic. For the later it gives parameters which permit discussing the viability of this kind of system, and the least information for the development of the design and guidance of the construction. For this purpouse the content of this work was divided in six chapters, starting with an analysis of the evolution of these buidings on the architectonic point of view and also shows some disagreements related to teaching and the use of this kind of system. In the second one, some constructive aspects linked to usual structural systems are showed, the rationalization during the projet and the behaviour facing tires are discussed. The third chapter deals with some structural aspects as static and dynamic basis of second order and the influence of the stiffness of conections to determine the global stiffness of the structure. In the fourth chapter the complete analysis of the framed structure analysis in a 20 storey-building was developed. The fifth chapter discusses some alternative proposals to the structural system of the building treated in the late chapter; those with a resistent core system, an outrigger and the tube shaped structure. Finally, in the last chapter the remarks and conclusions are presented and some topics for posterior researches are suggested.

O principal objetivo deste trabalho é calcular esforços e deslocamentos de estruturas tridimensionais de edifícios de andares múltiplos, sujeitos às ações verticais e laterais, considerando a rigidez transversal à flexão das lajes, em teoria de 2ª ordem. O elemento finito de placa adotado na discretização do pavimento, responsável pela consideração da rigidez transversal das lajes na análise do edifício é o DKT (Discrete Kirchhoff Theory). Para os pilares o equilíbrio de forças é verificado na sua posição deformada, ou como é conhecido da literatura técnica, análise em teoria de 2ª ordem, considerando a não linearidade geométrica. Para o cálculo dos esforços e deslocamentos na estrutura são aplicadas as técnicas de subestruturação em série e paralelo na matriz de rigidez global da estrutura. Elaborou-se um programa de computador para o processo de cálculo, utilizando a linguagem computacional Fortran Power Station 90 e pré e pós processadores em Visual Basic 4.0 para ambiente Windows. Finalmente são apresentados alguns exemplos para comprovar a validade do processo de cálculo utilizado / The main aim of this work is to calculate stresses and displacements of threedimensional structures of multistory buildings, subjected to vertical and lateral loads, considering the transverse bending stiffness of slabs, in second order theory. The plate finite element adopted in floor discretization, responsible for considering the bending stiffness contribution of slabs in the analysis of buildings, is the DKT (Discrete Kirchhoff Theory). For columns the forces equilibrium is verified for the columns in their deformed position, which is known in the technical literature as 2nd order analysis, considering the geometric non-linearity. The techniques of serial and parallel analysis of substructures are applied to the global stiffness matrix for the calculus of forces and displacements in the strucuture. A computer program was developed for the calculation process, using the computer language Fortran Power Station 90 and pre and post-processors in Visual Basic 4.0 for a Windows environment. Finally, some examples are presented to check the validity of the employed calculus process

O objetivo do trabalho é mostrar através de um modelo numérico a importância da consideração da interação estrutura - solo na análise global da estrutura. No modelo de estrutura tridimensional utilizado é considerada a contribuição da rigidez transversal à flexão das lajes, a existência de excentricidades das vigas em relação aos pilares e a hipótese de diafragma rígido no plano horizontal de cada pavimento. Serão consideradas fundações profundas em estacas verticais submetidos à carga de compressão axial ligadas ao bloco suposto rígido, nas quais o efeito de grupo de estacas imersas no solo é calculado considerando a continuidade do solo. A análise da interação do sistema solo – estrutura será feito através dos ajustes das rigidezes de fundações pelo processo iterativo até que ocorra uma certa convergência nos recalques ou nas reações. Com isso, procura-se mostrar que a análise integrada da estrutura e o solo possibilita uma melhor estimativa dos recalques diferenciais e reações nos apoios, assim como a redistribuição dos esforços nos elementos estruturais com o comportamento mais real da interdependência dos esforços entre a estrutura e o solo / The main aim of this work is to use a numerical model for soil – structure interaction and the importance of their consideration in a global structural analysis. For the structure the model considers the contribution of transverse bending stiffness of slabs, the exccentricy of beams in relation to the pile, and the hypothesis of rigid diaphragms in the plane of the slabs. Primary attention is placed on vertically loaded pile under rigid pile cap in which the influence of pile groups imerse in the soil is calculated considering the soil continuity. The analysis of soil – structure interaction is done in an iterative process by adjusting the stiffness of the foundation until a certain preestablished convergence of calculated settlements or load reactions are obtained. In this manner it’s shown that the integrated analysis of the structure and soil medium leads to better results of differential settlements and load reactions of the supports. In the same manner, this analysis procedure leads to a better estimate of the internal forces in the structural elements, showing a more realistic behaviour of interdependence betwen the strucutre and the soil medium

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2412_1.pdf: 3567329 bytes, checksum: 01065a71280432db7cc14fde9a96d192 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Este trabalho tem por objetivo analisar os efeitos causados pelas alvenarias de vedação no comportamento de edifícios de múltiplos pisos. A análise tridimensional foi efetuada através de um edifício com 26 pavimentos tipo e 01 de cobertura, onde foi verificada a estrutura em concreto armado, e a estrutura em concreto armado com a presença dos painéis de alvenarias de vedação. Os painéis de alvenaria foram representados através de elementos de barra com suas larguras equivalentes, as quais foram calculadas baseadas no FEMA (Federal Emegency Management Agency) 356. Os elementos estruturais pilares e vigas foram modelados através de elementos de barras, e as lajes consideradas como diafragma rígido. As estruturas de concreto armado foram analisadas de acordo a NBR-6118/2003. Como conclusão, verificou-se que os painéis de alvenaria apresentam grande contribuição para o enrijecimento da estrutura, reduzindo-se consideravelmente os deslocamentos horizontais. Já nos casos de cargas nas fundações, e dos esforços nos pilares e nas vigas, nota-se que em alguns casos a estrutura com a presença dos painéis apresenta-se de maneira favorável, e em outros, apresenta-se de forma desfavorável, para o dimensionamento dos elementos estruturais

O principal objetivo deste trabalho é calcular esforços e deslocamentos de estruturas tridimensionais de edifícios de andares múltiplos, sujeitos às ações verticais e laterais, considerando a rigidez transversal à flexão das lajes, em teoria de 2ª ordem. O elemento finito de placa adotado na discretização do pavimento, responsável pela consideração da rigidez transversal das lajes na análise do edifício é o DKT (Discrete Kirchhoff Theory). Para os pilares o equilíbrio de forças é verificado na sua posição deformada, ou como é conhecido da literatura técnica, análise em teoria de 2ª ordem, considerando a não linearidade geométrica. Para o cálculo dos esforços e deslocamentos na estrutura são aplicadas as técnicas de subestruturação em série e paralelo na matriz de rigidez global da estrutura. Elaborou-se um programa de computador para o processo de cálculo, utilizando a linguagem computacional Fortran Power Station 90 e pré e pós processadores em Visual Basic 4.0 para ambiente Windows. Finalmente são apresentados alguns exemplos para comprovar a validade do processo de cálculo utilizado / The main aim of this work is to calculate stresses and displacements of threedimensional structures of multistory buildings, subjected to vertical and lateral loads, considering the transverse bending stiffness of slabs, in second order theory. The plate finite element adopted in floor discretization, responsible for considering the bending stiffness contribution of slabs in the analysis of buildings, is the DKT (Discrete Kirchhoff Theory). For columns the forces equilibrium is verified for the columns in their deformed position, which is known in the technical literature as 2nd order analysis, considering the geometric non-linearity. The techniques of serial and parallel analysis of substructures are applied to the global stiffness matrix for the calculus of forces and displacements in the strucuture. A computer program was developed for the calculation process, using the computer language Fortran Power Station 90 and pre and post-processors in Visual Basic 4.0 for a Windows environment. Finally, some examples are presented to check the validity of the employed calculus process

O objetivo do trabalho é mostrar através de um modelo numérico a importância da consideração da interação estrutura - solo na análise global da estrutura. No modelo de estrutura tridimensional utilizado é considerada a contribuição da rigidez transversal à flexão das lajes, a existência de excentricidades das vigas em relação aos pilares e a hipótese de diafragma rígido no plano horizontal de cada pavimento. Serão consideradas fundações profundas em estacas verticais submetidos à carga de compressão axial ligadas ao bloco suposto rígido, nas quais o efeito de grupo de estacas imersas no solo é calculado considerando a continuidade do solo. A análise da interação do sistema solo – estrutura será feito através dos ajustes das rigidezes de fundações pelo processo iterativo até que ocorra uma certa convergência nos recalques ou nas reações. Com isso, procura-se mostrar que a análise integrada da estrutura e o solo possibilita uma melhor estimativa dos recalques diferenciais e reações nos apoios, assim como a redistribuição dos esforços nos elementos estruturais com o comportamento mais real da interdependência dos esforços entre a estrutura e o solo / The main aim of this work is to use a numerical model for soil – structure interaction and the importance of their consideration in a global structural analysis. For the structure the model considers the contribution of transverse bending stiffness of slabs, the exccentricy of beams in relation to the pile, and the hypothesis of rigid diaphragms in the plane of the slabs. Primary attention is placed on vertically loaded pile under rigid pile cap in which the influence of pile groups imerse in the soil is calculated considering the soil continuity. The analysis of soil – structure interaction is done in an iterative process by adjusting the stiffness of the foundation until a certain preestablished convergence of calculated settlements or load reactions are obtained. In this manner it’s shown that the integrated analysis of the structure and soil medium leads to better results of differential settlements and load reactions of the supports. In the same manner, this analysis procedure leads to a better estimate of the internal forces in the structural elements, showing a more realistic behaviour of interdependence betwen the strucutre and the soil medium

O presente estudo traz uma revisão bibliográfica dos sistemas estruturais, da estabilidade e análise estrutural de edifícios de múltiplos andares com estrutura de aço e, ainda, do emprego de elementos mistos aço e concreto nesses sistemas, com ênfase às vigas mistas. É aplicável a duas áreas, a saber: acadêmica e prática. Na área acadêmica, contribui com informações que permitem iniciar linhas de pesquisas para diversos assuntos. Na área prática, através de exemplos, contribui com a análise da viabilidade do processo construtivo e estrutural. E por meio de instruções mínimas, contribui para o desenvolvimento de projetos de estruturas metálicas. A referida pesquisa é embasada na ABNT NBR 8800:2008 e, quando indispensável, nas normas ANSI/AISC 360-10 e EN 1994-1-1:2004. / The concerned study brings a literature review of structural systems, stability and structural analysis of multistory buildings with steel structures and also the use of steel-concrete composite elements in those systems, with emphasis on composite beams. It applies to two subjects, namely: academic and practical. In academics, it contributes with informations that allows you to start several lines of research. In the practice, through examples, it contributes with the assessment of the viability of the construction and structural process. And using minimal instructions, it contributes to the development of steel structure projects. The related research is based on the ABNT NBR 8800:2008 and, when necessary, on ANSI/AISC 360-10 and EN 1994-1-1:2004.

O principal objetivo deste trabalho é apresentar um estudo sobre análise de estrutura tridimensional de edifícios de andares múltiplos considerando a interação de deslocamentos e esforços entre os vários elementos que formam a estrutura, levando-se em consideração a rigidez transversal à flexão das lajes. Isto é realizado através de um modelo que compatibiliza o elemento que discretiza o núcleo com sete graus de liberdade, baseado na teoria da flexo-torção de Vlassov, com o restante da estrutura tridimensional de edifícios de andares múltiplos formada pelos núcleos, pilares, vigas e lajes. Os elementos finitos de placa adotados na discretização do pavimento, responsáveis pela consideração da rigidez transversal das lajes na análise do edifício são o DKT (Discrete Kirchhoff Theory) e DST (Discrete Shear Theory). Para os pilares e os núcleos o equilíbrio de forças é verificado na sua posição deformada, ou como é conhecido da literatura técnica, análise em teoria de 2ª ordem, considerando a não linearidade geométrica. Para o cálculo dos esforços e deslocamentos na estrutura são aplicadas as técnicas de subestruturação em série e paralelo na matriz de rigidez global da estrutura. Elaborou-se um programa de computador para o processo de cálculo, utilizando a linguagem computacional Fortran Power Station 90 e pré e pós processadores em Visual Basic 6.0 para ambiente Windows. Finalmente são apresentados alguns exemplos para comprovar a validade do processo de cálculo utilizado / The main aim of this work is to apresent a study about analysis of three-dimentional structures of multistory buildings considering the interaction of displacements and stresses of the elements of the structures, with the influence of the transverse bending stiffness of slabs. The plate finite elements adopted in floor discretization, responsible for considering the bending stiffness contribution of slabs in the analysis of buildings, are the DKT (Discrete Kirchhoff Theory) and the DST (Discrete Shear Theory). For columns and core walls the forces equilibrium is verified for the columns in their deformed position, which is known in the technical literature as second order analysis, considering the geometric non-linearity. The techniques of serial and parallel analyses of substructures are applied to the global stiffness matrix for the calculus of forces and displacements in the structure. A computer program was developed for the calculation process, using the computer language Fortran Power Station 90 and pre and post-processors in Visual Basic 6.0 for a Windows environment. Finally, some examples are presented to check the validity of the employed calculus process

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:22:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Wladimir Capelo Magalhaes.pdf: 18102197 bytes, checksum: dd9b04e84d048e366196fe8ec020eed2 (MD5) Previous issue date: 2015-02-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of steel structures as building system in multistory buildings is growing every year in Brazil. This evolution, though still slow compared to other countries, is possible thanks to the characteristics of steel and the manufacturing process and production of steel structures. This research paper presents an analysis the use of steel structures in multistory buildings constructed in Sao Paulo in the last 20 years, showing how the use of metal structures was essential to solve the specific problems of each challenge. For this it was essential to understand how metal structures historically evolved since the eighteenth century. From this historical survey, it was possible to establish a series of conditions in the specific use of steel structures that provided its evolution. In addition, there was a survey about the steel industry in Brazil, with an overview of their production, properties, advantages and limitations in order to understand how these characteristics are reflected in the construction of multistory buildings. In the project analysis, seven works were chosen in São Paulo who used the apparent steel structure as the main construction system so that the design adopted confirm structural solutions proposed by architects. To support the analysis, were considered graphics, photos, interviews and three-dimensional electronic models that facilitate the understanding of the structure and elucidate the importance of the use of metal structures. With the results, it was possible to define a set of constraints and determinants of the use of steel in construction that must be considered in the development of architectural design. / O uso das estruturas metálicas como sistema construtivo nas edificações de múltiplos andares vem crescendo a cada ano no Brasil. Essa evolução, embora ainda lenta em comparação a outros países, se dá graças a uma série de características próprias do aço e do processo de fabricação e de produção das estruturas metálicas. Esse trabalho de pesquisa apresenta uma análise do uso das estruturas em aço no projeto de edifícios de múltiplos andares construídos em São Paulo nos últimos 20 anos, evidenciando como o emprego das estruturas metálicas foi essencial para resolver os problemas projetuais específicos de cada obra apresentada. Para isso, foi fundamental compreender como as estruturas metálicas evoluíram historicamente na construção civil desde o século XVIII, pois a partir desse levantamento histórico, foi possível pontuar uma série de condicionantes do uso das estruturas em aço que proporcionaram a sua evolução como sistema construtivo na forma como se apresenta hoje. Além disso, foi realizado um levantamento a respeito da indústria do aço no Brasil, traçando um panorama da sua produção, propriedades, vantagens e limitações a fim de compreender como essas características se refletem nos condicionantes e determinantes do aço na construção de edifícios de múltiplos andares. Como metodologia de análise, foram escolhidas sete obras na cidade de São Paulo que utilizaram a estrutura metálica aparente em aço como principal sistema construtivo, de forma que a linguagem adotada evidenciasse as soluções estruturais propostas pelos arquitetos. Para apoiar a análise, foram considerados desenhos, fotos, entrevistas e maquetes eletrônicas tridimensionais que facilitassem a compreensão da estrutura e elucidassem a importância do emprego das estruturas metálicas. Com os resultados obtidos, foi possível definir um conjunto de condicionantes e determinantes do uso do aço que deve ser considerado no desenvolvimento do projeto arquitetônico.