Com base no crescimento exponencial das populações urbanas, a demanda por espaço para habitação tem crescido vertiginosamente. Para atender a estas necessidades, edificações cada vez mais altas e mais esbeltas são projetadas e vãos cada vez maiores são utilizados. Novos materiais são criados e aprimorados para que seja extraído o máximo de desempenho com o menor custo. Deste modo, esta dissertação tem como objetivo o estudo do comportamento e otimização do projeto estrutural de edifícios. Para tal, considera-se ao longo do estudo o projeto de uma edificação de concreto armado com 47 metros de altura e 15 pavimentos, submetida às ações das cargas usuais de projeto atuantes sobre edifícios residenciais, além das cargas de vento. No que tange ao desenvolvimento do modelo computacional são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos, por meio do programa ANSYS. Inicialmente, a resposta estática e dinâmica do modelo estrutural é obtida e comparada com base nos valores limites propostos por normas de projeto. A partir de análises qualitativas e quantitativas desenvolvidas sobre a resposta estrutural do modelo em estudo são utilizadas técnicas de otimização com o objetivo de modificar e aprimorar o desempenho estrutural do edifício analisado. / Based on the exponential growth of urban populations, the demand for space for housing has grown dramatically. To meet these needs, building ever higher and more slender are designed and increasing spans has been used. New materials are created and improved to be extracted maximum performance at the lowest cost. Thus, this research work aims to study the behaviour and optimization of buildings structural design. To do this, it is considered throughout the study the design of a reinforced concrete building with 47 meters high and 15 floors, subjected to the actions of usual design loadings on residential buildings in addition to wind loads. Regarding the development of the computational model, usual mesh refinement techniques are used, based on the finite element method simulations, and implemented in the ANSYS program. Initially, the structural model static and dynamic response is obtained and compared, based on the limiting values proposed by design standards. Based on the developed qualitative and quantitative analyses on the investigated structural model response, optimization techniques are used in order to modify and improve the structural performance of the analysed building.

Com base no crescimento exponencial das populações urbanas, a demanda por espaço para habitação tem crescido vertiginosamente. Para atender a estas necessidades, edificações cada vez mais altas e mais esbeltas são projetadas e vãos cada vez maiores são utilizados. Novos materiais são criados e aprimorados para que seja extraído o máximo de desempenho com o menor custo. Deste modo, esta dissertação tem como objetivo o estudo do comportamento e otimização do projeto estrutural de edifícios. Para tal, considera-se ao longo do estudo o projeto de uma edificação de concreto armado com 47 metros de altura e 15 pavimentos, submetida às ações das cargas usuais de projeto atuantes sobre edifícios residenciais, além das cargas de vento. No que tange ao desenvolvimento do modelo computacional são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos, por meio do programa ANSYS. Inicialmente, a resposta estática e dinâmica do modelo estrutural é obtida e comparada com base nos valores limites propostos por normas de projeto. A partir de análises qualitativas e quantitativas desenvolvidas sobre a resposta estrutural do modelo em estudo são utilizadas técnicas de otimização com o objetivo de modificar e aprimorar o desempenho estrutural do edifício analisado. / Based on the exponential growth of urban populations, the demand for space for housing has grown dramatically. To meet these needs, building ever higher and more slender are designed and increasing spans has been used. New materials are created and improved to be extracted maximum performance at the lowest cost. Thus, this research work aims to study the behaviour and optimization of buildings structural design. To do this, it is considered throughout the study the design of a reinforced concrete building with 47 meters high and 15 floors, subjected to the actions of usual design loadings on residential buildings in addition to wind loads. Regarding the development of the computational model, usual mesh refinement techniques are used, based on the finite element method simulations, and implemented in the ANSYS program. Initially, the structural model static and dynamic response is obtained and compared, based on the limiting values proposed by design standards. Based on the developed qualitative and quantitative analyses on the investigated structural model response, optimization techniques are used in order to modify and improve the structural performance of the analysed building.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Atualmente, os projetos de edifícios altos necessitam cada vez mais de sistemas estruturais simples, que agilizem sua montagem, reduzindo os custos e promovendo maior flexibilidade de utilização para os espaços construídos. Com essa finalidade, estruturas com poucas vigas vêm sendo muito utilizadas. Entretanto, o sistema estrutural com poucas vigas pode ocasionar dois tipos de problemas, relacionados entre si, a saber: diminuição do sistema de contraventamento da edificação e vibrações excessivas. Portanto, é fundamental, nesses casos, a verificação da estabilidade global da estrutura, utilizando índices de sensibilidade além de outros parâmetros de projeto, como também, o desenvolvimento de um estudo minucioso acerca do conforto humano da edificação. Assim sendo, neste trabalho de pesquisa foram investigados quatro modelos estruturais de edifícios altos de concreto armado, com base no estudo da variação entre o número de pavimentos e a quantidade de vigas existentes em cada modelo, objetivando-se verificar quais os efeitos que tais variações podem vir a gerar sobre a estabilidade global e, bem como, sobre o conforto humano dos sistemas estruturais investigados. A modelagem numérica dos edifícios em estudo foi realizada através do emprego do programa ANSYS e, para tal, foram utilizadas técnicas básicas de discretização, por meio do método dos elementos finitos. As conclusões alcançadas ao longo da investigação versam acerca do estudo da resposta estrutural estática e dinâmica dos edifícios, no que diz respeito as variações dos valores dos parâmetros de instabilidade, dos valores dos deslocamentos e esforços, e, bem como, dos níveis de conforto humano de cada modelo estrutural analisado. / Currently, the tall buildings projects increasingly need a simple structural systems that streamline their assembly, reducing costs and promoting greater flexibility of use for the built environment. For this purpose, structures with few beams are being widely used. However, the structural system with few beams may cause two kinds of problems, related to each other, namely: reduction of the bracing system of the building and excessive vibration. It is therefore vital in such cases, the verification of global stability of the structure, using sensitivity indexes and other design parameters, as well as the development of a thorough study of the human comfort of the building. Therefore, this research work have been investigated four structural models of tall buildings of reinforced concrete, based on the study of the variation of the number of floors and the quantity of beams in each model, aiming to verify what effects these variations. They are likely to generate on the overall stability and, as well as on human comfort and structural systems investigated. The numerical modeling of buildings under study was performed by employing the ANSYS program, and to such basic techniques of discretization were used through the finite element method. The conclusions reached during the investigation turn concerning the study of the static and dynamic structural response of buildings in respect of the variations of the values of the instability criteria, of the values of displacements and efforts, and as well, the human comfort level each structural model analyzed.

As ações presentes durante a construção de estruturas de edifícios em concreto armado são significantemente influenciadas pelo processo construtivo e podem ultrapassar a capacidade resistente definida no projeto estrutural. Os pavimentos recém concretados são suportados por pavimentos previamente concretados, através de um sistema de fôrmas, escoras e reescoras. Se houver fissuração prematura os pavimentos terão maiores deformações ao longo do tempo. Assim sendo, o trabalho apresenta um procedimento de análise estrutural que leva em conta a seqüência natural de construção. A definição das ações nos pavimentos durante a construção estabelece a história de carregamentos dos elementos estruturais do início ao fim da obra. Os modelos tridimensionais (utilizando o método dos elementos finitos) aqui apresentados consideram que o tempo altera as propriedades de resistência e deformabilidade do concreto antes dos 28 dias. Com isso, é definido um novo método para a determinação da distribuição das ações de construção entre o sistema de escoramento e os pavimentos interligados (Método Aproximado). Além disso, propõe-se uma nova metodologia para verificação dos estados limites considerando a existência das etapas de construção. / The loads during construction of multistory reinforced concrete structures are significantly influenced by the construction schedule and can exceed the supporting structure\'s design capacity. The fresh floors are supported by previously cast floors, through a system of forms, shores and reshores. If cracked prematurely, the floors will have larger time-dependent deflections. Then, the text presents a procedure for structural analysis that takes into account the natural sequence of construction. Definition of the loads on floors during construction provides a view of the history of structural element loads from the beginning to the end of construction work. The tridimensional models (using the finite element method) presented herein considers that the time affects the strenght and deformability properties of concrete before 28 days. Then, a new method for determining how the construction loads are distributed among the shoring system and the interconnected floors is defined (Approximated Method). Further, a new methodology for the limit states verification taking into account the construction phases is proposed.

Orientador: Francisco Antonio Menezes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-07T09:14:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fontana_LuizAntonio_M.pdf: 833272 bytes, checksum: c80e60878c10acff4e3559bea3929d20 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho são apresentadas as expressões matemáticas necessárias para determinar o momento de inércia em função da curvatura para seções retangulares de concreto armado solicitadas a flexo-compressão reta. As expressões são determinadas através da integração analítica da curva tensão-deformação do concreto. Com base nestas expressões foi desenvolvido um programa de computador para calcular o momento de inércia em função da curvatura. O objetivo é obter o momento de inércia real da seção para ser utilizado na verificação das deformações. Para o programa é necessário conhecer: a geometria, a disposição das armaduras, as características dos materiais e as solicitações atuantes na seção. Na entrada de dados é possível controlar os coeficientes de ponderação dos materiais e das solicitações. Para o módulo de elasticidade, podem ser adotados os valores prescritos na NBR6118, ou outro valor que deve ser informado. A resistência à tração do concreto foi desprezada. Para validação dois modelos estruturais são analisados. A análise estrutural é feita de várias formas, sendo que uma delas é a análise considerando a não linearidade fisica (NLF) através da curvatura. Neste caso os elementos estruturais têm uma discretização maior, visando considerar a não linearidade ao longo do comprimento das peças. O objetivo é avaliar a possibilidade de implementar um processo de análise estrutural onde a consideração dos efeitos de segunda ordem seja relevante, que considere um. momento de inércia que aproxime o modelo matemático do modelo fisico real / Abstract: In this work, are presented the mathematic expressions necessary for determinate the moment of inertia in function of the curvature for rectangular cross-section the reinforced concrete submitted to mono-axial eccentricity. The expressions are determinate by the integration of analytic parabola rectangle stress strain diagram of concrete. Based in these expressions a computer system was developed to calculate the inertia of moment curvature. The objective is to get the moment of real inertia to be used in the verification of the deformations. It is necessary that the computer system know: geometry, the disposal of the bars, the characteristics of the materiaIs and operating requests in the section. When the database is imputed it is possible to have a control over the method of partial factors of materiaIs and solicitations. For the elasticity model may be adopt the NBR6118's values, or another value that must be informed. The resistance tension of concrete was rejected. To make the validation two structural models are analyzed. The structural analysis is made of severa! forms, one of them is the analysis considering no-linearity physical (NLP) through the curvature. In this case the structural elements have the biggest discretization, aiming to consider no-linearity along the length of the parts. The objective is to evaluate the possibility to implement a process of structural analysis where the effects of second order are relevant, that considers an inertia moment that can make the mathematical model dose to the real physical one / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

El texto completo de este trabajo no está disponible en el Repositorio Académico UPC por restricciones de la casa editorial donde ha sido publicado. / Currently, there is an increase in the demand for tall buildings in the city of Lima. This research proposes to reduce the dynamic amplification factor through the seismic design of tall buildings based on the requirements of Peruvian code considering that they are regular in plan and height. Minimum base shear values according to the comparison of static seismic shear and dynamic shear from the spectral modal analysis were reviewed for cases of buildings larger than 120 m. The study of 28 reinforced concrete buildings was proposed, with different heights - varying from 24 to 36 floors, with different floor configurations, as well as the arrangement of the walls considering as a rigid core structural system. Additionally, the characteristics of the materials, the loads and combinations were defined. The responses of these buildings were determined by the response spectrum analysis (RSA) and then compared with those obtained by the lineal response history analysis (LRHA), for the last analysis, five Peruvian seismic records were used and scaled to 0.45 g. The seismic responses of the LRHA procedure were taken as a benchmark. The result of this study is the analysis and proposal of the C/R factor for high-rise buildings, as well as obtaining the base shear and drift verification. Minimum base shear values can be reduced for high or long-term buildings, being regular in plan and height. / Revisión por pares

Nos últimos anos a presença da informática auxiliando os projetos de estruturas de edifícios em concreto armado com múltiplos pavimentos tem atingido grandes proporções. Particularmente em relação à análise das respostas da estrutura frente a solicitações impostas, essa presença possibilita a consideração de modelos estruturais teóricos muito consistentes. Por outro lado, tradicionalmente existem modelos chamados de simplificados que também retratam as respostas da estrutura, porém normalmente com menor grau de aproximação em relação ao comportamento real. Nesse sentido, são apresentadas modelagens de estruturas convencionais de edifícios compreendidas pelos dois aspectos citados, sendo analisados esforços solicitantes e deslocamentos em vigas e pilares frente a ações verticais e horizontais (análise elástico-linear). Notadamente, há uma grande preocupação com o estudo da evolução dos esforços solicitantes nesses elementos ao longo da altura do edifício. Também são abordados os esforços de 2ª ordem global, que aparecem quando atuam simultaneamente as ações verticais e horizontais. Com o intuito de exemplificar e comparar resultados, diferentes modelos estruturais são utilizados na análise do projeto de um edifício em concreto armado com múltiplos pavimentos, construído na cidade de São Carlos-SP, devendo-se destacar a modelagem tridimensional. / In the last years the computation presence auxiliaring the designs of reinforced concrete structures of multistorey buildings has reached great proportions. Particularly concerning the analysis of structural answers due to imputed solicitations, this presence makes possible the consideration of theoretical structural models very consistents. In the other side, traditionally there are models called simplifieds that also describe the structural answers, however normally with less approximation degree concerning the real behavior. In this way, modellings of conventional building structures comprehended by the two cited aspects are presented, being analysed efforts and displacements in beams and columns due to vertical and horizontal loads (elastic-linear analysis). Notably, there is a great preoccupation with the study of the efforts evolution in these elements along the building height. Also are discussed the global 2nd. arder efforts, that appear when the vertical and horizontal loads act simultaneously. In order to exemplify and to compare results, different structural models are utilized in the analysis of the design of a reinforced concrete multistorey building, constructed in São Carlos city, São Paulo state, having to detach the tridimensional modelling.

Nos últimos anos a presença da informática auxiliando os projetos de estruturas de edifícios em concreto armado com múltiplos pavimentos tem atingido grandes proporções. Particularmente em relação à análise das respostas da estrutura frente a solicitações impostas, essa presença possibilita a consideração de modelos estruturais teóricos muito consistentes. Por outro lado, tradicionalmente existem modelos chamados de simplificados que também retratam as respostas da estrutura, porém normalmente com menor grau de aproximação em relação ao comportamento real. Nesse sentido, são apresentadas modelagens de estruturas convencionais de edifícios compreendidas pelos dois aspectos citados, sendo analisados esforços solicitantes e deslocamentos em vigas e pilares frente a ações verticais e horizontais (análise elástico-linear). Notadamente, há uma grande preocupação com o estudo da evolução dos esforços solicitantes nesses elementos ao longo da altura do edifício. Também são abordados os esforços de 2ª ordem global, que aparecem quando atuam simultaneamente as ações verticais e horizontais. Com o intuito de exemplificar e comparar resultados, diferentes modelos estruturais são utilizados na análise do projeto de um edifício em concreto armado com múltiplos pavimentos, construído na cidade de São Carlos-SP, devendo-se destacar a modelagem tridimensional. / In the last years the computation presence auxiliaring the designs of reinforced concrete structures of multistorey buildings has reached great proportions. Particularly concerning the analysis of structural answers due to imputed solicitations, this presence makes possible the consideration of theoretical structural models very consistents. In the other side, traditionally there are models called simplifieds that also describe the structural answers, however normally with less approximation degree concerning the real behavior. In this way, modellings of conventional building structures comprehended by the two cited aspects are presented, being analysed efforts and displacements in beams and columns due to vertical and horizontal loads (elastic-linear analysis). Notably, there is a great preoccupation with the study of the efforts evolution in these elements along the building height. Also are discussed the global 2nd. arder efforts, that appear when the vertical and horizontal loads act simultaneously. In order to exemplify and to compare results, different structural models are utilized in the analysis of the design of a reinforced concrete multistorey building, constructed in São Carlos city, São Paulo state, having to detach the tridimensional modelling.

utilization of current structures, concrete buildings, system of concrete buildings T06B, spank, portative parts of the structure, structure modifications, model of the solution