Edifício Maravilha

DFA - Curso de Edifícios Altos
Sérgio Cruz
MAIO 26/52009
PROGRAMA DO MÓDULO DE EDIFÍCIOS ALTOS
1- INTRODUÇÃO – PERSPECTIVA HISTÓRICA
2- ASPECTOS FUNDAMENTAIS NA CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ALTOS – SISTEMAS
ESTRUTURAIS E PROCESSOS CONSTRUTIVOS
3- COMPORTAMENTO E ANÁLISE ESTRUTURAL
4- VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA
5- ANÁLISE AEROELÁSTICA – EF. DO VENTO – SISTEMAS DE CONTROLO DE
VIBRAÇÕES
6- SUSTENTABILIDADE ENERGÉTICA – INSTALAÇÕES TÉCNICAS
7- EXECUÇÃO DE EDIFÍCIOS ALTOS
1 - INTRODUÇÃO – PERSPECTIVA HISTÓRICA
1.1- GENERALIDADES
OS EDIFÍCIOS ALTOS SÃO UMA REALIDADE QUE DEPENDE DAS RELAÇÕES CULTURAIS,
TECNOLÓGICAS, ECONÓMICAS E ARQUITECTÓNICAS DA SOCIEDADE. A SUA FORMA E
CONCEPÇÃO É A SÍNTESE QUE A CADA MOMENTO OS PROMOTORES E PROJECTISTAS
FAZEM DE TODAS ESTAS CONDICIONANTES.
1.2 – PERSPECTIVA HISTÓRICA
- A HISTÓRIA DA CONSTRUÇÃO EM ALTURA INICIOU-SE EM CHICAGO NOS FINAIS DO
SÉCULO XIX COM A EVOLUÇÃO DA ACTIVIDADE URBANA E A PROCURA DE CENTRALIDADE
NAS ACTIVIDADES LIGADAS AOS SERVIÇOS.
- A RELAÇÃO DA EDIFICAÇÃO COM O MEIO URBANO E O PREÇO DOS SOLOS POTENCIOU A
CONSTRUÇÃO EM ALTURA COMO FORMA DE MAXIMIZAR OS PROVEITOS IMOBILIÁRIOS
DOS INVESTIDORES.
- A EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA DOS MATERIAIS, AÇO, BETÃO E VIDRO ASSOCIADA AO
CONHECIMENTO TÉCNICO E EVOLUTIVO DOS SOLOS, VENTO E DOS SISMOS PERMITIU
INCREMENTAR A ALTURA DAS CONSTRUÇÕES, RESPONDENDO ASSIM Á PROCURA
CRESCENTE.
- A INVENÇÃO DO TELEFONE E DA LUZ FLUORESCENTE, A EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
MECÂNICOS DE VENTILAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO E A UTILIZAÇÃO DE ELEVADORES
PERMITIU A EVOLUÇÃO CONCEPTUAL E EM ALTURA DOS EDIFÍCIOS.
1.3 – EVOLUÇÃO HISTÓRICA DA GEOMETRIA DOS EDIFÍCIOS ALTOS (1)
PERÍODO VERNACULAR (1880-1930) – A NECESSIDADE DE ILUMINAÇÃO E VENTILAÇÃO
NATURAIS DITAVAM A GEOMETRIA. OS EDIFÍCIOS TÍPICOS EM CHICAGO TINHAM
LIMITAÇÃO DE ALTURA E INSERÇÃO EM LOTES GRANDES QUE LHES PERMITIA UMA BOA
RELAÇÃO DE DEPENDÊNCIA COM O MEIO URBANO. ERAM GERALMENTE TORRES
PARALELIPIPÉDICAS PENETRADAS AO CENTRO OU NAS TRASEIRAS POR UM PÁTIO DE
LUZ.
EM NEWYORK NÃO HAVIA LIMITAÇÃO DE ALTURA E OS TERRENOS ERAM LOTES MAIS
PEQUENOS ORIGINANDO TORRES COMPACTAS ORGANIZADAS EM TORNO DE UM
NÚCLEO DE ACESSOS E EQUIPAMENTOS VERTICAIS.
NESTE PERÍODO SÃO IDENTIFICADOS DOIS TIPOS DE ARQUITECTURA:
- A PRIMEIRA ESCOLA DE CHICAGO 1880 A 1910
- ARTE DECO 1920 A 1930
DE 1910 A 1920 NADA ACONTECEU DEVIDO A 1ª GRANDE GUERRA
DE 1930 A 1950 TAMBÉM FOI UM PERÍODO DE ESTAGNAÇÃO DEVIDO À GRANDE
DEPRESSÃO SEGUIDA DE 2ª GUERRA MUNDIAL.
RELIANCE BUILDING CHICAGO 1895
LAKE SHORE DRIVE CHICAGO MIES
VAN DER ROHE 1860-1880
MONADNOCK CHICAGO 1891
STRAUSS BUILDING CHICAGO
PERÍODO INTERNACIONAL (PÓS-GUERRA 1950 A 1980) - ASSOCIADO AO CONCEITO
ARQUITECTÓNICO CONHECIDO POR SEGUNDA ESCOLA DE CHICAGO, TEVE INÍCIO COM A
OBRA DE MIES VAN DER ROHE.
NESTA EPOCA O CONCEITO ASSENTOU SOBRE O DESENVOLVIMENTO DA TECNOLOGIA DE
CLIMATIZAÇÃO, ILUMINAÇÃO, TRANSPORTE VERTICAL E COMUNICAÇÃO. A LINGUAGEM
ARQUITECTÓNICA ERA O MODERNISMO.
ESTE PERÍODO PRODUZIU EDIFÍCIOS MUITO SEMELHANTES ENTRE SI, ASSENTES NA
GLOBALIZAÇÃO DAS TECNOLOGIAS, DOS MATERIAIS, DOS EQUIPAMENTOS, NA ESTÉTICA E
NA FORMA INDEPENDENTE DE RELACIONAR O EDIFÍCIO COM O MEIO URBANO.
PERÍODO PÓS-MODERNO (1970 A 1990) – A ROTURA COM O MODERNISMO FOI EFECTUADA
ATRAVÉS DA EVOLUÇÃO DOS CONCEITOS ARQUITECTÓNICOS E DA EVOLUÇÃO DAS
TECNOLOGIAS DA INFORMAÇÃO (COMPUTADORES).
A PROCURA DE ESPAÇOS EVOLUIU PARA ÁREAS GRANDES E AMPLAS INTENSAMENTE
INFRA-ESTRUTURADAS. A PLANTA MAIS POPULAR DA ÉPOCA TINHA 13M DE DISTÂNCIA LIVRE
ENTRE A JANELA DA FACHADA E O NÚCLEO CENTRAL. DESTE MODO O EDIFÍCIO IDEAL DO
PONTO DE VISTA FUNCIONAL TERIA DE LADO ENTRE 43M A 52M.
RECUPEROU-SE A UTILIZAÇÃO DE MATERIAIS TRADICIONAIS, PEDRA EM PAINEIS, GRANDES
SUPERFÍCIES DE VIDRO ESPELHADO E COLORIDO, AÇO INOX, ETC.
PERÍODO ECOLOGISTA – “HIGH TEC” (PÓS 1990) – ESTE PERÍODO É CARACTERIZADO PELA
MAIOR SENSIBILIZAÇÃO AMBIENTAL DOS INTERVENIENTES, REPESCANDO ALGUNS
CONCEITOS BÁSICOS DO PERÍODO VERNACULAR NA RELAÇÃO DO EDIFÍCIO COM O MEIO
URBANO.
A GEOMETRIA E FORMA DO EDIFÍCIO PASSA A SER CONDICIONADA PELA RELAÇÃO COM A
LUZ NATURAL, A DIRECÇÃO MAIS PROVÁVEL DOS VENTOS E OS ENQUADRAMENTOS
PAISAGISTICOS. TODA A PARTICIPAÇÃO DE PROCESSOS NATURAIS NA MANUTENÇÃO DOS
SISTEMAS, NOMEADAMENTE NA CLIMATIZAÇÃO E ILUMINAÇÃO DO EDIFÍCIO, É
EQUACIONADA, PASSANDO A MINIMIZAR A SUA MECANIZAÇÃO.
A PREOCUPAÇÃO DOS PROMOTORES E ENTIDADES LICENCIADORAS COM O AMBIENTE E A
SUSTENTABILIDADE ENERGÉCTICA TRADUZEM-SE NOS PROGRAMAS DOS EDIFÍCIOS,
BENEFICIANDO COM A SIGNIFICATIVA DIMINUIÇÃO DE CUSTOS DE OPERAÇÃO.
A IMPLANTAÇÃO E A GEOMETRIA DO EDIFÍCIO SÃO DETERMINANTES PARA A MINIMIZAÇÃO DA
ACÇÃO DO VENTO, PARA A ILUNINAÇÃO NATURAL E PARA A EXTRACÇÃO PASSIVA DO AR
QUENTE DAS FACHADAS DUPLAS E RENOVAÇÃO DO AR.
A ACÇÃO DO VENTO É FUNDAMENTAL NA DETERMINAÇÃO DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS DE
EDIFÍCIOS ALTOS E NO SEU CUSTO DE INVESTIMENTO INICIAL. ASSIM QUALQUER
OPTIMIZAÇÃO NA ACÇÃO TRADUZ-SE EM BENEFÍCIO DO INVESTIMENTO INICIAL.
NOS
PERÍODOS
INTERNACIONAL E
PÓS-MODERNO
A GEOMETRIA IGNORAVA
COMPLETAMENTE AS REALIDADES DO VENTO E DA OPTIMIZAÇÃO DE RECURSOS
ENERGÉTICOS, CONDUZINDO A SOBRE-CUSTOS DE ESTRUTURA E MECANIZAÇÃO
IMPORTANTES.
ACTUALMENTE O CONCEITO DE SUSTENTABILIDADE ALARGOU-SE PARA A MINIMIZAÇÃO DE
UTILIZAÇÃO DE RECURSOS NÃO-RENOVÁVEIS COM A RESPECTIVA RECICLAGEM PREVISTA E
EQUACIONADA E A MAXIMIZAÇÃO DE RECURSOS RENOVÁVEIS NA MANUTENÇÃO DO
EMPREENDIMENTO DURANTE A SUA VIDA ÚTIL.
2 - ASPECTOS FUNDAMENTAIS NA CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ALTOS – SISTEMAS
ESTRUTURAIS E PROCESSOS CONSTRUTIVOS
2.1 - ASPECTOS FUNDAMENTAIS NA CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ALTOS
-A CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ALTOS ESTÁ INTIMAMENTE LIGADA À FUNÇÃO, À ECONOMIA, AO
AMBIENTE, À SEGURANÇA E À ESTRUTURA.
FUNÇÃO - AS FUNÇÕES DO EDIFÍCIO DITAM A GEOMETRIA GLOBAL DO MESMO. POR
EXEMPLO NO QUE RESPEITA À FUNÇÃO DE UTILIZAÇÃO, A CONCEPÇÃO DE UM EDIFÍCIO DE
ESCRITÓRIOS PARTE DA UNIDADE DE ÁREA MÍNIMA DE UM ESCRITÓRIO E ATRAVÉS DA SUA
MULTIPLICAÇÃO EM PLANTA E ALTURA E DAS CONDICIONANTES DE LUMINOSOSIDADE E
VENTILAÇÃO, PERMITINDO ALCANÇAR A GEOMETRIA FINAL DO EDIFÍCIO EM FUNÇÃO DOS
OBJECTIVOS DO PROMOTOR. MUITAS VEZES OS LIMITES SÃO IMPOSTOS POR REGRAS
URBANÍSTICAS, VALOR MÁXIMO OU ÓPTIMO DE INVESTIMENTO OU MESMO LIMITAÇÕES
TECNOLÓGICAS.
OUTRA FUNÇÃO DOS EDIFÍCIOS ALTOS É SOCIAL E CULTURAL E PODE ESTAR RELACIONADA
TAMBÉM COM A DEFINIÇÃO DE UMA ZONA DO MEIO URBANO QUE SE DESTINE A ESTE TIPO DE
CONSTRUÇÃO PERMITINDO UMA BOA RELAÇÃO ENTRE EDIFICAÇÃO E EXTERIOR COMO POR
EXEMPLO A TRANSPARÊNCIA E A DISTRIBUIÇÃO SIMPLES DE ACESSOS AO NÍVEL DO PISO
TÉRREO.
ECONOMIA – A ACTIVIDADE ECONÓMICA E A CONFLUÊNCIA NUM PONTO DE CABLAGEM DE
INFORMAÇÃO DIVERSA, ASSOCIADA A INSTITUIÇÕES ECONÓMICAS E EMPRESARIAIS EM
PARALELO COM A PROXIMIDADE DE PORTOS DE MAR, AEROPORTOS ESTAÇÕES DE CAMINHO
DE FERRO DITAM UMA CENTRALIDADE QUE POTENCIA OS EDIFÍCIOS ALTOS PARA FAVORECER
MELHOR OS CONTACTOS PESSOAIS E TRANSACÇÕES COMERCIAIS (1).
NA MAIOR PARTE DAS SITUAÇÕES O EDIFÍCIO ALTO É UM NEGÓCIO IMOBILIÁRIO ASSOCIADO
AO ARRENDAMENTO E VALORIZAÇÃO DE ESPAÇO. DESTA FORMA É FREQUENTE QUE OS
PROMOTORES DESENVOLVAM UM PROGRAMA DE PROJECTO QUE MAXIMIZE O RETORNO
FINANCEIRO.
“ ... A ÚNICA MEDIDA DE SUCESSO DE UM EDIFÍCIO DE ESCRITÓRIOS É A MÉDIA DO RETORNO
DAS RENDAS POR UM PERÍODO DE 15 ANOS. TUDO O QUE É SUPÉRFULO POSTO NO EDIFÍCIO,
TODO O M3 USADO SIMPLESMENTE PARA ORNAMENTAÇÃO, PARA ALÉM DO QUE É
NECESSÁRIO PARA HARMONIZAR O EDIFÍCIO COM OS DEMAIS DA SUA CLASSE., É
DESNECESSÁRIO – OU SEJA , PERCA DE DINHEIRO...” GEORGE HILL “ARCHITECTURAL
RECORD”
“ ... UMA MÁQUINA QUE RENTABILIZA A TERRA...” CASS GILBERT 1900
EDIFÍCIOS ALTOS.
A PROPÓSITO DOS
“... A ARQUITECTURA AMERICANA ACTUAL NÃO É ARTE MAS NEGÓCIO. UM EDIFÍCIO DEVE
PAGAR-SE OU NÃO HAVERÁ PROMOTORES DISPONÍVEIS PARA INVESTIR O SEU CUSTO. ESTE
É O RUMO E A GLÓRIA DA ARQUITECTURA AMERICANA ...” BARR FERRE EDITOR DA
ENGINEERING MAGAZINE EM 1893
TODAS ESTAS FRASES DEMONSTRAM A FORTE LIGAÇÃO DA COMPONENTE ECONÓMICA NO
CONDICIONAMENTO DA CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ALTOS.
O PROJECTO QUE É NORMALMENTE CONDICIONADO PELA EQUAÇÃO ADEQUADA DA
DIMENSÃO, LOCALIZAÇÃO, GEOMETRIA DO LOTE E O SEU CUSTO, DISPONIBILIDADE
FINANCEIRA, ESTÉTICA, CAPACIDADE TECNOLÓGICA, PASSA A SER GUIADO PELA MEDIDA DO
LUCRO E NA MEDIDA EM TUDO SE AJUSTE AO PALANO FINANCEIRO.
“... OS ARRANHA-CÉUS SÃO A ARQUITECTURA POR EXCELÊNCIA DO CAPITALISMO ...” CAROL
WILLIS EM “FORM FOLLOWS FINANCE” (3)
CONCEITO DE ALTURA ECONÓMICA – EM CONTRAPONTO À ALTURA FÍSICA QUE DEPENDE DO
LIMITE DA CAPACIDADE DE SOBREPOR PISOS ATÉ UM DETERMINADO LIMITE TECNOLÓGICO, A
ALTURA ECONÓMICA DETERMINA O NÚMERO DE PISOS QUE UM EMPREENDIMENTO DEVE
TER DE FORMA A MAXIMIZAR O RETORNO INVESTIDO.
EXISTE UMA COTA A PARTIR DA QUAL O SOBRECUSTO DE CRESCER MAIS UM PISO NÃO É
COMPENSADO PELO ACRÉSCIMO DE LUCRO DA SUA VENDA OU ALUGUER. MAIOR ALTURA
SIGNIFICA MAIS FUNDAÇÕES E ESTRUTURA, MAIS MEIOS DE TRANSPORTE VERTICAL E
EQUIPAMENTOS MECÂNICOS QUE OCUPAM ÁREA DA PLANTA E SIGNIFICAM MENOR ÁREA
DISPONÍVEL PARA TRANSACCIONAR. DESTE MODO A MAIOR ALTURA SIGNIFICA, PARA UMA
DADA PARCELA DE TERRENO, A DIMINUIÇÃO DO RÁCIO ÁREA ÚTIL/ÁREA BRUTA E AUMENTO
NÃO LINEAR DO CUSTO UNITÁRIO POR METRO QUADRADO DE ÁREA ÚTIL. (VER FIGURA 1)
AU – ÁREA ÚTIL (M2)
CUSTO-MÉDIO(CM) – CUSTO POR M2 DE AU
C_INI – CUSTO INICIAL DO INVESTI. POR M2 DE AU
REND-MÉDIO(RM) – RENDIM. MÉDIO POR M2 DE AU
MÁX (RM-CM) – MÁXIMO LUCRO POR M2 DE AU
N OPTIMO – Nº DE PISOS ÓPTIMO
N1 – Nº DE PISOS MÍNIMO SEM PERDER DINHEIRO
N2 – Nº DE PISOS MÁXIMO SEM PERDER DINHEIRO
TAXA DE RETORNO – MÁX(RM-CM)/CM
FIGURA 1
A EVOLUÇÃO DAS TECNOLOGIAS DE TRANSPORTE VERTICAL, NOMEADAMENTE O AUMENTO
DE VELOCIDADE DOS ELEVADORES E A CONSEQUENTE REDUÇÃO DO SEU NÚMERO, E A
MELHORIA NA EFICÁCIA DOS SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO PERMITIRAM GANHOS DE ÁREA
ÚTIL SIGNIFICATIVOS (CERCA DE 80% DA ÁREA BRUTA).
AMBIENTE – A CULTURA ACTUAL DOMINANTE NO MUNDO CIVILIZADO, SOBRETUDO NA
EUROPA, É DOMINADA PELAS PREOCUPAÇÕES ECOLOGISTAS. DESTA FORMA FORAM
GENERALIZADAS REGRAS DE PARCIMÓNIA NA EXPLORAÇÃO DOS RECURSOS NATURAIS E NA
PRODUÇÃO DE POLUENTES QUE SE GENERALIIZARAM A TODAS AS ACTIVIDADES INCLUINDO
A CONSTRUÇÃO CIVIL.
É UM DADO PUBLICADO PELA COMISSÃO EUROPEIA QUE SENSIVELMENTE METADE DA
ENERGIA CONSUMIDA NA EUROPA CORRESPONDE AOS EDIFÍCIOS. ASSIM É PERTINENTE
EQUACIONAR AS TECNOLOGIAS E OS MATERIAIS A INCORPORAR NOS EDIFÍCIOS DE FORMA A
MINIMIZAR OS IMPACTOS AMBIENTAIS E OS CONSUMOS ENERGÉTICOS.
DESDE AS CRISES PETROLÍFERAS QUE OS PAÍSES MAIS FRIOS E QUE APRESENTAM
CONSUMOS DE CLIMATIZAÇÃO MAIS ELEVADOS, CONSIDERAM IMPORTANTE A EQUAÇÃO
ENERGÉTICA ESTAR BEM RESOLVIDA NOS EMPREENDIMENTOS DE FORMA A MINIMIZAR OS
CUSTOS DE MANUTENÇÃO E O IMPACTO AMBIENTAL.
DESTE MODO TODA A MECANIZAÇÃO QUE PERMITE MANTER O AMBIENTE ARTIFICIAL DENTRO
DO EDIFÍCIO TEVE QUE SER REVISTA DE FORMA A APROVEITAR A COMPONENTE NATURAL DA
ENVOLVENTE DO MESMO.
HOJE CONSIDERA-SE QUE UMA EDIFICAÇÃO DEVERÁ INTEGRA-SE NO AMBIENTE ECOLÓGICO
QUE A RODEIA E NA MEDIDA DO POSSÍVEL CONTRIBUIR PARA A PRODUÇÃO DE ENERGIA E
ECOLOGIA LOCAL.
O PROJECTO DE EDIFÍCIOS ALTOS “VERDES” ESTÁ ASSOCIADO À COMBINAÇÃO DE
ESTRATÉGIAS PASSIVAS DE BAIXO CONSUMO ENERGÉTICO COM PRINCÍPIOS BIO-CLIMÁTICOS,
A SABER:
-IMPLANTAÇÃO E ORIENTAÇÃO DO EDIFÍCIO
-FORMA DO EDIFÍCIO
-LOCALIZAÇÃO DOS NÚCLEOS VERTICAIS
-VENTILAÇÃO NATURAL
-ILUMINAÇÃO NATURAL
-SOMBREAMENTO SOLAR
-DIFUSORES DE VENTO
-ÁTRIOS E PÁTIOS AO AR LIVRE
-ESPAÇOS DE TRANSIÇÃO
-FACHADAS E COBERTURAS INTEGRANTES DE VEGETAÇÃO
-ESCOLHA DE MATERIAIS (REDUZIR, REUTILIZAR E RECICLAR)
-IMPACTE DO CICLO DE VIDA
COMMERZBANK BUILDING – FRANKFURT 1997
1º EDIFÍCIO ECOLOGICO
COMMERZBANK BUILDING – FRANKFURT 1997
1º EDIFÍCIO ECOLOGICO
SOLUÇÕES INOVADORAS DE VENTILAÇÃO E
CONTROLO AMBIENTAL TIRANDO PARTIDO DO
AMBIENTE ENVOLVENTE E DOS SISTEMAS
PASSIVOS
COM
GESTÃO
ENERGÉTICA
INTELIGENTE
FACHADAS, EMPENAS E COBERTURA – SÃO ELEMENTOS FUNDAMENTAIS DE UM EDIFÍCIO
PORQUE DESEMPENHAM FUNÇÕES DE ISOLAMENTO TÉRMICO E ACÚSTICO, CONTROLO
TÉRMO-HIGROMÉTRICO E DE LUMINOSIDADE, PROTECÇÃO AOS VENTOS, À CHUVA E AO
FOGO. (EX. FACHADAS DUPLAS DE CONTROLO TÉRMICO E DE VENTILAÇÃO POR CONVECÇÃO)
NORMALMENTE ESTES ELEMENTOS NÃO APRESENTAM FUNÇÃO ESTRUTURAL, PODENDO SER
CONSTITUÍDOS POR SISTEMAS LEVES E TRANSPARENTES, FIXOS À SUPER-ESTRUTURA POR
LIGAÇÕES METÁLICAS. NORMALMENTE ESTA FIXAÇÃO EFECTUA-SE POR CAVILHAS E
SISTEMAS MECÂNICOS DE FÁCIL MONTAGEM COM TODAS AS VANTAGENS INERENTES PARA A
MANUTENÇÃO E REPARAÇÃO.
NORMALMENTE A ARQUITECTURA TRABALHA ESTES ELEMENTOS DE FORMA A CUMPRIR OS
REQUESITOS DO PROGRAMA E SIMULTANEAMENTE ACRESCENTAR VALOR ESTÉTICO AO
EMPREENDIMENTO. A SUA ESCOLHA DETERMINA O DESEMPENHO EM TERMOS DE ASPECTO,
USO, EFICÁCIA, MONTAGEM/DESMONTAGEM, MANUTENÇÃO, RECICLAGEM OU REUTILIZAÇÃO.
UM DOS ASPECTOS MAIS IMPORTANTES DESTES SISTEMAS É A DEFINIÇÃO DAS JUNTAS E A
SUA CAPACIDADE DE ACOMODAR DEFORMAÇÕES, TÉRMICAS, AERO-ELÁSTICAS, SÍSMICAS DE
BAIXA INTENSIDADE, ETC.
AS TÉCNOLOGIAS DE CORTE DE PEDRA E DE FIXAÇÃO METÁLICA LIGEIRA PERMITEM TER
FACHADAS LEVES EM PAINEIS PRÉ-FABRICADOS, CONSTITUINDO SÓ POR SI UM DOS
ASPECTOS QUE PERMITIU INOVAR NA QUESTÃO AMBIENTAL. DE FACTO ESTES SISTEMAS
PERMITEM A MONTAGEM E DESMONTAGEM PARA RECICLAGEM ATRAVÉS DAS LIGAÇÕES
METÁLICAS SIMPLES SEMPRE ACESSÍVEIS. DESTE MODO EVITAM-SE OS RESÍDUOS DE
DEMOLIÇÃO (POEIRAS, ENTULHOS, ETC).
A ACTUALIDADE DA SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL DE EDIFÍCIOS (KEN YEANG) DEFINE UMA
METODOLOGIA PARA CONSIDERAR AS INTERACÇÕES ENTRE O AMBIENTE CONSTRUIDO E O
ECOLÓGICO, NOMEADAMENTE NO QUE RESPEITA AOS INTERCÂMBIOS E DEPENDÊNCIAS DE
ENERGIA E MATÉRIA ENTRE O EDIFÍCIO E O SISTEMA ECOLÓGICO ENVOLVENTE.
O LOCAL DA CONSTRUÇÃO DEVERÁ SER ANALISADO EM FUNÇÃO DOS SEGUINTES
PARÂQMETROS:
- VALOR ECOLÓGICO DO LOCAL, FAUNA E FLORA, DETERMINAR A HIERARQUIA DO ECOSSISTEMA
LOCAL.
- AVALIAÇÃO DO IMPACTE DA CONSTRUÇÃO, IMPLEMENTAÇÃO DO PLANO AMBIENTAL,
MINIMIZAÇÃO DE DESPERDÍCIOS, USO EFICIENTE DA ENERGIA E RECURSOS (MENOS
POLUIÇÃO), RECICLAGEM DE MATERIAIS, MINIMIZAÇÃO DE TRANSPORTES E TRATAMENTO E
LIMPEZA FINAL DO LOCAL.
-DETERMINAÇÃO DAS CONDIÇÕES PAISAGISTICAS, MICRO-CLIMAS LOCAIS, RADIAÇÃO SOLAR,
TEMPERATURA, HUMIDADE RELATIVA, EVAPORAÇÃO, VENTO, PRECIPITAÇÃO, TIRAR PARTIDO DA
PAISAGEM LOCAL E DO ECOSSISTEMA.
-IMPLEMENTAR O PAISAGISMO VERTICAL
-EFEITOS LOCAIS DO VENTO, LIMITAR AS VELOCIDADES MÁXIMAS EM 5.5 A 7.9M/S, MINIMIZANDO
O IMPACTO NOS PEÕES E ZONAS ENVOLVENTES.
-SOMBREAMENTO NOS EDIFÍCIOS ADJACENTES
-NÍVEIS DE RUÍDO
-DETERMINAÇÃO DO QUE DEVERÁ SER CONSTRUÍDO PARA LIMITAÇÃO DA INCORPORAÇÃO
ENERGÉTICA, PRODUÇÃO DE RESÍDUOS E DE CO2 AO LONGO DO PERÍODO DE VIDA ÚTIL.
OS VALORES MÉDIOS DE INCORPORAÇÃO DE ENERGIA E PRODUÇÃO DE CO2 NO PERÍODO DE VIDA
ÚTIL SÃO DE ACORDO COM A SEGUINTE TABELA:
TIPO DE EDIF.
ENERGIA INCORP.
(GJ/M2)
EMISSÕES DE CO2
(KG CO2/M2)
ESCRITÓRIOS
10-18
500-1000
HABITAÇÃO
9-13
800-1200
INDUSTRIAL
7-12
400-700
-DETERMINAÇÃO DO IMPACTE AMBIENTAL DO EDIFÍCIO E DA SUA FASE DE EXPLORAÇÃO
ATRAVÉS DA ANÁLISE DOS SEGUINTES ASPECTOS:
– CONSUMO DE RECURSOS NATURAIS, RECICLAGEM DE MATERIAIS, EVITAR OS MATERIAIS
PERIGOSOS, OPTIMIZAÇÃO DE SISTEMAS PASSIVOS DE CONTROLO DE DISPÊNDIO ENERGÉTICO
E DE RECURSOS NÃO RENOVÁVEIS, CONSIDERAR A EXISTÊNCIA DE CHUVA ÁCIDA, CONTROLE
DA TEMPERATURA E SOBREAQUECIMENTO, DETERMINAÇÃO DA ENERGIA GASTA EM
TRANSPORTES PELOS UTENTES, MINIMIZAR OS LUGARES DE PARQUE PARA DESENCENTIVAR O
USO DE VEÍCULO PRÓPRIO, EVITAR O SÍNDROMA DO EDIFÍCIO DOENTE.
SEGURANÇA – EM PRINCÍPIO UM ACIDENTE NUM EDIFÍCIO ALTO TERÁ CONSEQUÊNCIAS MAIS
GRAVES QUE EM OUTRO EDIFÍCIO MAIS BAIXO. DESTE MODO TODA A CONCEPÇÃO DE
SEGURANÇA ASSENTA NA PREVENÇÃO DOS SINISTROS E NA EDUCAÇÃO ESPECÍFICA DE
PROTECÇÃO CIVIL DOS UTENTES.
O PROJECTO DE EDIFÍCIOS ALTOS DEVE TER DISPOSIÇÕES QUE MINIMIZEM O RISCO PARA
SINISTROS TIPIFICADOS (EXEMPLO DO RISCO DE INCÊNDIO E SÍSMICO). NO CASO DE SINISTROS
NÃO TIPIFICADOS, COMO SÃO OS ACTOS TERRORISTAS, A PREVENÇÃO DEVE RECAIR MAIS NA
PROTECÇÃO CIVIL E MENOS NO EDIFÍCIO.
ASPECTOS DE CONCEPÇÃO IMPORTANTES PARA A MINIMIZAÇÃO DOS SINISTROS DEVIDOS A
INCÊNDIO OU SISMO – DEVEM SER ATENDIDOS OS SEGUINTES ASPECTOS:
-COMPARTIMENTAÇÃO
-ELEMENTOS CORTA-FOGO (PORTAS, PAREDES, CÂMARAS, LAJES, ETC)
- MATERIAIS NÃO COMBUSTÍVEIS
-ANÁLISE DE IMCOMPATIBILIDADE DE SOBREPOSIÇÃO DE FUNÇÕES COM DIFERENTES GRAUS
DE RISCO
-AUTOMATISMOS DE DETECÇÃO, ALERTA E COMBATE AO FOGO OU AOS EFEITOS DO SISMO
-REDUNDANTES E MÚLTIPLAS SAÍDAS DE EMERGÊNCIA (EVACUAÇÃO NA COBERTURA, MEIOS
EXTERIORES, ETC.)
-PISOS DE REFÚGIO
- GRUPOS DE EMERGÊNCIA E CIRCUITOS DE ILUMINAÇÃO DEDICADOS
-BOMBAS E RESERVAS DE ÁGUA, ETC
-ACESSOS DE MEIOS DE INTERVENÇÃO
- ILUSTRAÇÃO DE PROPOSTAS DE PROCESSOS DE FUGA ACTUALMENTE EM ANÁLISE
ESTRUTURA – A EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS ESTRUTUARIS CONDICIONOU E AINDA CONDICIONA
A ALTURA MÁXIMA POSSÍVEL DOS EDIFÍCIOS.
Chicago Spire, Chicago, US
Formerly known as the Fordham Spire and
400 North Lake Shore Drive this design will
be the tallest building in North America when
it is completed in 2010. At 2000 feet it will be
the first building to reach that milestone in
height.
Burj, Dubai
Dubai is where is at architecturally these
days. The crown will be the Burj. When
completed it will the tallest building in the
world by a long shot. The lead architect is
Adrian Smith of the Chicago’s Skidmore,
Owings and Merrill. Its final height is a
secret but it is believed will be 808 metres
(2651 feet) high.
Freedom Tower, New York, US
Rising from the wreckage of the
World Trade Centre, the Freedom
Tower will return New York to the
forefront of skyscraper design. After
a long time in getting the project
started the single tower will be
finished in 2011 and will reach 1,776
feet high.
20 Fenchurch Street, London, UK
This interesting building project planned for
the City of London has been dubbed the
‘Walkie Talkie Building.’ The curvy project is
designed to make use of solar power and be
remarkably study.
Trump Tower, Chicago, US
The man with the strange hair sure
knows how to get things built. His
latest project on one of Chicago’s
most famous corners is already
underway and will ready for the firings
in 2009.
Lighthouse Tower, Paris, France
The Tom Mayne designed Phare Tour
will rival the Eiffel Tower in height. The
odd but eco friendly design will be
completed in 2012 in the La Defense
district of the French capital
Shard
London
Bridge,
London, UK
When completed in 2009 it
will be the tallest building on
the London Skyline, dwarfing
all other projects for the
foreseeable future. Designed
by famed Italian architect
Renzo Piano, the glass
pyramid will rise 1016 feet
into the London clouds.
Trump Tower, Dubai
What do you get when you
mix the Donald and the
Middle East’s most
exciting city? Welcome to
the Trump International
Hotel and Tower. Located
on one of the mile long
man made palm islands
this 48 storey building will
be finished in 2009
Gazprom Tower, St
Petersburg, Russia
Already controversial,
this 300m tall tower will
dwarf the architecture of
this Russian city. The
world’s largest oil
company plans to have
the tower built by 2010.
BURJ DUBAI EM CONSTRUÇÃO
PETRONAS TOWERS
TAI PEI TOWER
SEARS TOWER CHICAGO
OS EDIFÍCIOS ALTOS NASCEM DA NECESSIDADE DE GEOMETRIA DA UNIDADE DE UTILIZAÇÃO
LOCAL (UNIDADE DE ESCRITÓRIO OU HABITAÇÃO) PARA A PLANTA GERAL DO PISO TIPO E EM
SEGUIDA PARA O NÚMERO DO NÍVEIS EM QUE SE DESENVOLVE A ESTRUTURA EM ALTURA.
AS ZONAS PARTICULARES EXISTEM NOS ACESSOS NA LIGAÇÃO AO SOLO, NO REMATE DA
COBERTURA E NOS PISOS INTERMÉDIOS ONDE É NECESSÁRIO COLOCAR EQUIPAMENTOS OU
DESCONTINUIDADES ARQUITECTÓNICAS.
NAS SITUAÇÕES CORRENTES ESTE PROGRAMA NORMALMENTE CONDUZ A UMA DISTRIBUIÇÃO
DE ELEMENTOS VERTICAIS AGRUPADOS NUM OU MAIS NÚCLEOS DE ACESSOS VERTICAIS E
NOUTRO GRUPO DE MONTANTES DISTRIBUÍDOS PELAS FACHADAS E PELAS LAJES.
É COM ESTE SISTEMA ESTRUTURAL QUE AS CARGAS DE PAVIMENTO SÃO ENCAMINHADAS PARA
AS FUNDAÇÕES E AS ACÇÕES HORIZONTAIS SÃO EQUILIBRADAS.
É CONHECIDO QUE AS ACÇÕES HORIZONTAIS DEVIDAS AO VENTO E AO SISMO SÃO
PREPONDERANTES SOBRE AS VERTICAIS PARA CONCEPÇÃO E DIMENSIONAMENTO
ESTRUTURAL. ASSIM EXISTE UMA GRANDEZA QUE CONSISTE NA ALTURA DO EDIFÍCIO A DIVIDIR
PELA LARGURA DA FACHADA QUE SE OPÕE AO VENTO, DESIGNADA POR “RELAÇÃO DE ASPECTO
– ASPECT RACIO” H/B, QUE GERALMENTE SE SITUA ENTRE 6 E 8 DE FORMA A PREVENIR
DEFORMABILIDADE EXAGERADA OU COLAPSO.
A DIFICULDADE DE CARACTERIZAR AS ACÇÕES HORIZONTAIS DO VENTO CONDUZ GERALMENTE
AO RECURSO DA SIMULÇÃO EM TÚNEL DE VENTO DE FORMA A CONFIRMAR O
DIMENSIONAMEMTO POR MODELAÇÃO ESTRUTURAL E CÁLCULO.
COM O CONHECIMENTO ADQUIRIDO DESTE TIPO DE ESTRUTURA É POSSÍVEL AFIRMAR QUE
CADA TIPO ESTRUTURAL CORRESPONDE A UMA DADA GAMA DE ALTURAS QUE SENDO
ULTRAPASSADAS OBRIGAM À MUDANÇA DE SISTEMA. (POR EXEMPLO QUANDO A ALTURA
AUMENTA EFECTUA-SE A PASSAGEM DE PÓRTICO A PÓRTICO-PAREDE OU A PÓRTRICO-PAREDETRELIÇA)
GERALMENTE A UM NOVO SISTEMA ESTRUTURAL CORRESPONDE UMA NÓVA EXPRESSÃO
ARQUITECTÓNICA.
CONSIDERAÇÕES ESTRUTURAIS - AS ESTRUTURAS DOS EDIFÍCIOS ALTOS SÃO GERALMENTE
METÁLICAS, MISTAS OU DE BETÃO ARMADO DE ALTA RESISTÊNCIA. APRESENTAM UMA
DISTRIBUIÇÃO DE MONTANTES ESTRUTURAIS COM UM NÚCLEO QUE ENVOLVE AS CAIXAS DE
ESCADAS, ELEVADORES E COURETES, PERMITINDO ALIVIAR AS FACHADAS DE
RESPONSABILIDADE ESTRUTURAL PARA AS ACÇÕES HORIZONTAIS. DESTE MODO OS
RESTANTES MONTANTES SERVEM PARA SUPORTAR ESSENCIALMENTE AS CARGAS VERTICAIS,
PERMITINDO MAIS UMA VEZ ALIGEIRAR AS FACHADAS DE FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL.
EM FUNÇÃO DA ALTURA OS SISTEMAS ESTRUTURAIS TORNAM-SE MAIS COMPLEXOS:
- PARA 30 PISOS E COMO REFERÊNCIA PARA ZONAS NÃO SÍSMICAS É POSSÍVEL RESOLVER A
ESTRUTURA COM PÓRTICOS.
- ATÉ AOS 70 PISOS EXISTE NECESSIDADE DE DE COMBINAR A ESTRUTURA PORTICADA COM
NÚCLEO RÍGIDO EM BETÃO.
-PARA EDIFÍCIOS MAIS ALTOS SÃO NECESSÁRIAS ESTRUTURAS MAIS SOFISTICADAS EM TUBO,
TRELIÇA TRIDIMENSIONAL OU ASSOCIAÇÃO DE TUBOS, PÓRTICOS COM “OUTRIGGERS”
COMBINADOS COM OS SISTEMAS REFERIDOS, ETC.
NA SITUAÇÃO DAS ZONAS SÍSMICAS A ROBUSTEZ/RIGIDEZ COMEÇA LOGO A SER NECESSÁRIA
DESDE POUCOS PISOS ACIMA DO SOLO.
O CONFORTO PARA AS ACELERAÇÕES INDUZIDAS PELO VENTO EXIGE TAMBÉM QUE A
ESTRUTURA SEJA MAIS RÍGIDA LATERALMENTE.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA DA ESTRUTURA DOS EDIFÍCIOS ALTOS - COMO REFERÊNCIA HISTÓRICA
SALIENTA-SE QUE AS ESTRUTURAS DOS EDIFÍCIOS ALTOS COMEÇARAM POR UTILIZAR O
SISTEMA DE MONTANTES METÁLICOS NAS FACHADAS COM POUCO AFASTAMENTPO ENTRE SI
(DA ORDEM DE 1.5M) NOS QUAIS SE APOIAVAM LAJES FUNGIFORMES, COM OU SEM NÚCLEO
CENTRAL. ESTE CONCEITO PERMITIA ALGUMA LIBERDADE E FUGA ARQUITECTÓNICA AO
PARALELIPÍPEDO (NÃO HAVIA ALINHAMENTO ENTRE OS MONTANTES DA FACHADA E OS
INTERIORES). NESTE SISTEMA OS MONTANTES TINHAM RESPONSABILIDADE DE ESTABILIDADE
ESTRUTURAL E DE SUPORTE DAS FACHADAS E SUPORTE DA FENESTRAÇÃO.
O SISTEMA DE MONTANTES EVOLUIU PARA O SISTEMA PORTICADO EM ESTRUTURA METÁLICA
OU DE BETÃO, QUE TINHA TAMBÉM MONTANTES PARA SUPORTE DE FENESTRAÇÃO E
PAVIMENTOS. NESTE SISTEMA OS PÓRTICOS GANHAVAM VISIBILIDADE NAS FACHADAS
ENQUANTO OS MONTANTES REGREDIAM PARA O INTERIOR.
NA DÉCADA DE 60 OS SISTEMAS MONTANTE E PÓRTICO EVOLUIRAM PARA O SISTEMA TIPO
TUBO EM QUE O SISTEMA EXTERIOR NA FACHADA FUNCIONA COMO UMA CHAMINÉ COM
ESFORÇOS AXIAIS O QUE PRESSUPÕE PEQUENOS AFASTAMENTOS ENTRE MONTANTES (3M).
ESTES MONTANTES ESTÃO LIGADOS POR VIGAS DE BORDO COM CONTINUIDADE, FORMANDO
UMA RETICULA ESTRUTURAL DE PELE COM EXCELENTES CARACTERÍSTICAS ESTRUTURAIS.
POR OUTRO LADO OS PILARES INTERIORES PASSAM A SER MAIS FLEXÍVEIS. REGITA-SE
HISTORICAMENTE QUE NUM SÓ MOMENTO, ESTA NOVA TIPOLOGIA DE ESTRUTURA PERMITIU
DUPLICAR A ALTURA DOS EDIFÍCIOS.
POSTERIORMENTE ESTE TUBO PASSOU A ESTRUTURA RECTICULADA DE BETÃO COM
CONTINUIDADE NOS NÓS, CRIANDO UM DIAFRAGMA DE PERÍMETRO MUITO EFICIENTE NA
VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO. POR OUTRO LADO, OS PILARES
DO INTERIOR NÃO NECESSITAM DE LIGAÇÃO RÍGIDA ABRINDO CAMINHO ÀS ESTRUTURAS
LIGEIRAS E MISTAS COM ALIGEIRAMENTO SIGNIFICATIVO DAS CARGAS NAS FUNDAÇÕES E
REDUÇÃO DOS EFEITOS DAS ACÇÕES SÍSMICAS.
EXISTE O SISTEMA DE ESCORAS EM QUE A IDEIA DOS MONTANTES DA FACHADA É REPESCADA
MAS SÓ COM RESPONSABILIDADE DE RESISTIR ÀS CARGAS VERTICAIS, DEIXANDO OS NÚCLEOS
ASSEGURAREM AS ACÇÕES HORIZONTAIS. ESTAS ESCORAS APRESENTAM AFASTAMENTOS DA
ORDEM DE 1.4M. ESTE TIPO ESTRUTURAL FOI UTILIZADO NA DÉCADA DE 70 ESSENCIALMENTE
EM EDIFÍCIOS DE HABITAÇÃO DEVIDO À MODULAÇÃO DOS VÃOS.
EXISTE O SISTEMA NÚCLEO-TIRANTE EM QUE EXISTE A POSSIBILIDADE DE ELIMINAR
MONTANTES NA QUASE TOTALIDADE DE ALGUNS PISOS COM SEJAM O “HALL” DE ENTRADA E
PISOS INTERMÉDIOS PARA SERVIÇOS EM “OPEN-SPACE”. ESTE SISTEMA VIVE À CUSTA DE UM
NÚCLEO COM CARACTERISTICAS DE RESISTÊNCIA E DEFORMABILIDADE QUE PERMITE
ASSEGURAR O COMPORTAMENTO GLOBAL DA ESTRUTURA. ESTE SISTEMA INTEGRA
NORMALMENTE A EXISTÊNCIA DE UM OU MAIS PISOS DE TRANSIÇÃO NOS QUIS SE ATIRANTAM
OU ESCORAM OS BORDOS DAS LAJES. NESTES PISOS É ASSEGURADA A TRANSMISSÃO DAS
FORÇAS EXTERNAS PARA O NÚCLEO CENTRAL.
FINALMENTE O SISTEMA EM TRELIÇA TRIDIMENSIONAL PERMITE TRANSFERIR TODAS AS
ACÇÕES HORIZONTAIS PARA A TRELIÇA COM ELEVADA EFICIÊNCIA NA DEFORMAÇÃO
TRANSVERSAL E DE TORÇAO.
ACTUALMENTE, OS SISTEMAS ESTRUTURAIS DOS EDIFÍCIOS ALTOS RECORREM A UMA
COMBINAÇÃO DE SOLUÇÕES PARA MELHORAR O DESEMPENHO GERAL EM TERMOS DE RIGIDEZ
E RESISTÊNCIA, COMO POR EXEMPLO, A INSERÇÃO DE “OUTRIGGERS” (RIGIDIFICADORES).
OS “OUTRIGGERS” PERMITEM TIRAR PARTIDO DOS ELEMENTOS VERTICAIS DAS FACHADAS NA
RIGIDEZ GLOBAL DO EDIFÍCIO SOB ACÇÕES HORIZONTAIS E REDISTRIBUIR PELOS MONTANTES
INTERIORES AS ACÇÕES VERTICAIS DOS MONTANTES DAS FACHADAS.
“SHEAR LAG” DOS SISTEMAS
MONTANTE E TUBO
SOLUÇÕES MISTAS DE PAVIMENTOS
BANK OF CHINA HONG KONG COM
TRELIÇA EXTERNA INCORPORADA
NAS FACHADAS
SKY TREE JAPAN – TORRE DE
TELECOMUNICAÇÕES E EDIFÍCIO DE
SERVIÇOS
PLANTA DE ESTR. TIPO MONTANTES E
TUBO
PLANTA DE ESTR. TIPO PÓRTICO
EFEITO “PÓRTICO– PAREDE”
CONCEITO DE “OUTRIGGER”
EFEITO DE TRELIÇA
NÚMERO DE EDIFÍCIOS ALTOS CONSTRUIDOS NOS ÚLTIMOS ANOS
CONSIDERAÇÕES AOS MATERIAIS - EMBORA PESE A TRADIÇÃO DA ESTRUTURA METÁLICA NOS
EDIFÍCIOS ALTOS, A FRACA RESISTÊNCIA AO FOGO E O CUSTO ELEVADO TEM PROVOCADO A
EVOLUÇÃO PARA A ESTRUTURA METÁLICA REVESTIDA A BETÃO E MESMO PARA A ESTRUTURA DE
BETÃO ARMADO.
SALIENTA-SE QUE COM A EVOLUÇÃO DAS TECNOLOGIAS DO BETÃO MATERIAL A PRODUZIREM
BETÕES DE ALTA RESISTÊNCIA (fcm=140MPA) , BETÕES FLUÍDOS E BETÕES LEVES (Peso_esp=1618KN/m2) DEU-SE UMA TRANSFORMAÇÃO GENERALIZADA NO TIPO DE ESTRUTURA DOS
EDIFÍCIOS ALTOS. EM ASSOCIAÇÃO A ESTAS CARACTERÍSTICAS AS ESTRUTURAS DE BETÃO SÃO
MAIS RÍGIDAS QUE AS METÁLICAS PRODUZINDO MELHOR CONTROLE DE DEFORMAÇÃO
HORIZONTAL.
CURIOSAMENTE UM DOS ASPECTOS MENOS ATRACTIVOS DO BETÃO ERA, ATÉ HÁ BEM POUCO
TEMPO, A GERAÇÃO DE SECÇÕES TRANSVERSAIS ELEVADAS NOS MONTANTES, PRODUZINDO
ATRAVANCAMENTOS NA PLANTA MAIORES QUE OS DOS MONTANTES METÁLICOS. NA VERDADE
ATÉ NESTE ASPECTO OS BETÕES DE ALTA RESISTÊNCIA REVOLUCIONARAM A CONCEPÇÃO,
PRODUZINDO SECÇÕES MUITO MAIS PEQUENAS.
AS ESTRUTURAS MISTAS COM LAJES DE BETÃO REALIZADAS SOBRE COFRAGEM PERDIDA
COLABORANTE ASSENTE EM PERFILADO METÁLICO SÃO UM EXECELENTE CONTRIBUTO PARA A
REDUÇÃO DO PESO DO EDIFÍCIO.
PROCESSOS CONSTRUTIVOS - OS PROCESSOS CONSTRUTIVOS USUAIS E MAIS CORRENTES
RECORREM À PRÉ-FABRICAÇÃO MODULAR NAS SITUAÇÕES DE ESTRUTURA METÁLICA E MISTA
E À BOMBAGEM EM ELEVAÇÃO NAS ESTRUTURAS DE BETÃO (ACTUALMENTE NO BURJ DUBAI
BOMBOU-SE BETÃO A 600M DE ALTURA).
ESCOLHA DOS MATERIAIS E DO PROCESSO CONSTRUTIVO – À LUZ DOS CONHECIMENTOS
ACTUAIS, É POSSÍVEL AFIRMAR QUE AS SOLUÇÕES ESTRUTURAIS E ESCOLHA DE MATERIAIS
DE UM EDIFÍCIO ALTO ESTÃO LIGADAS AO PROCESSO CONSTRUTIVO E AO DESEMPENHO
GLOBAL DA ESTRUTURA.
POR OUTRO LADO A EXPERIÊNCIA DE CONSTRUÇÃO EVIDENCIA QUE AS QUESTÕES
FUNDAMENTAIS DE PRAZO E INVESTIMENTO, TRADUZIDAS NO PLANEMENTO GERAL DE
CONSTRUÇÃO, TAMBÉM ACABAM POR TER UMA INFLUÊNCIA MUITO DETERMINANTE EM TODA
A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL. DESTA FORMA A ESCOLHA DA SOLUÇÃO ESTRUTURAL SERÁ EM
CADA CASO ESCRUTINADA EM FUNÇÃO DOS OBJECTIVOS E ANÁLISES DE UMA EQUIPA
PLURIDISCIPLINAR ORIENTADO PELO OBJECTIVO DO PROGRAMA DA PROMOÇÃO.
ASSIM AS SOLUÇÕES METÁLICAS, MISTAS, EM BETÃO OU OUTROS MATERIAIS QUE
EVENTUALMENTE FOREM EQUACIONADOS, DEVERÃO SUJEITAR-SE À ANÁLISE CUSTOBENEFÍCIO.
ESTRUTURA METÁLICA E MISTA - A CAPACIDADE DE ELEVAÇÃO DAS GRUAS INSTALADAS
DETERMINA O PESO E CONSEQUENTEMENTE O VOLUME DE PRÉ-FABRICAÇÃO NO SOLO COM
POSTERIOR ELEVAÇÃO PARA O LOCAL DE MONTAGEM E LIGAÇÃO.
O RENDIMENTO E A VELOCIDADE DE ROTAÇÃO DO CICLO DE MONTAGEM ESTÁ INTIMAMENTE
LIGADO À CAPACIDADE DAS GRUAS A ESCOLHER E AO PLANEMENTO DETALHADO DA
FABRICAÇÃO E MONTAGEM.
ESTRUTURA DE BETÃO – A GRANDE VANTAGEM DAS ESTRUTURAS EM BETÃO PRENDE-SE
COM O SEU PREÇO VANTAJOSO, AS SUAS BOAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E COM A
CAPACIDADE DESTE SER BOMBADO DE FORMA CONTÍNUA PARA O LOCAL FINAL, SENDO ESTE
ÚLTIMO ASPECTO VITAL PARA O PRAZO DE EXECUÇÃO E CONSEQUENTEMENTE PARA O
CONTROLE DE CUSTOS DO EMPREENDIMENTO.
COMO REFERÊNCIA ACTUAL DA CAPACIDADE DE COLOCAÇÃO DO BETÃO EM ALTURA A
ESCOLHA DESTE MATERIAL PARA O EDIFÍO BURJ NO DUBAI BASEOU-SE NUMA ANÁLISE MUITO
DETALHADA DO SISTEMA DE BOMBAGEM E DAS MISTURAS DE BETÃO UTILIZADAS,
PERMITINDO OS 600M DE ALTURA DE BOMBAGEM NECESSÁRIOS PARA A REALIZAÇÃO DOS
OBJECTIVOS DE PLANEAMENTO.
A ANÁLISE DE UM SISTEMA DE BOMBAGEM NESTAS CONDIÇÕES PASSA POR EQUACIONAR A
ALTURA A BOMBAR QUE CONDICIONA A POTÊNCIA E CAPACIDADE DE DÉBITO DAS BOMBAS, A
TEMPERATURA AMBIENTE DE COLOCAÇÃO DO BETÃO E A ADEQUAÇÃO DAS MISTURAS DO
BETÃO PARA ALCANÇAR NÃO SÓ AS RESISTÊNCIAS MAS TAMBÉM A TRABALHABILIDADE E
PREVENÇÃO DA SEGREGAÇÃO.
TOMANDO MAIS UMA VEZ COMO EXEMPLO DESTA SOLUÇÃO O EDIFÍCIO BURJ-DUBAI, FORAM
UTILIZADOS BETÕES AUTOCOMPACTÁVEIS C80 A C60 REALIZADOS COM CIMENTO PORTLAND,
CINZAS VOLANTES, SÍLICA-FUME E UMA RELAÇÃO A/C=0.32 POR MOTIVOS DE RESISTÊNCIA E
DURABILIDADE. A RESISTÊNCIA E MODULO DE ELASTICIDADE NECESSÁRIOS APÓS 10 HORAS
PARA PERMITIR O CICLO IDEAL DE CONSTRUÇÃO FORAM 10MPa E 44GPa.
A TEMPERUTURAS AMBIENTES QUE OSCILAM DESDE 10°C A 50°C FOI NECESSÁRIO GARANTIR
A TRABALHABILIDADE NECESSÁRIA PARA A BOMBAGEM EM ALTURA. AO LONGO DOS TUBOS
DÁ-SE UMA PERDA DE TRABALHABILIDADE DEVIDA AO CALOR AMBIENTE E AO CALOR
DESENVOLVIDO PELO ATRITO DA MASSA COM A TUBAGEM METÁLICA. DESTE MODO A
DOSAGEM DE RETARDADOR DE PRESA FOI AJUSTADA PARA DIVERSAS TEMPERATURAS.
AS MISTURAS DOS BETÕES FORAM ESTUDADAS DE FORMA A PERMITIR A REDUÇÃO RELATIVA
DA PRESSÃO DE BOMBAGEM À MEDIDA QUE O EDIFÍCIO CRESCIA EM ALTURA.
FOI EFECTUADO UM ENSAIO DE BOMBAGEM COM UM CAMINHO DE TUBOS COM CUVAS DE 180
GRAUS DE FORMA A SIMULAR A CARGA VERTICAL DA COLUNA A BOMBAR.
NOS PISOS INFERIORES ATÉ UMA PRESSÃO MÁMIMA DE 200 BARES, PARA ALÉM DA
UTILIZAÇÃO DAS CINZAS VOLANTES (13%) FOI ESTUDADA A INFLUÊNCIA DA MÁXIMA
DIMENSÃO DO INERTE (20MM) PARA GARANTIR A RESISTÊNCIA E A TRABALHABILIDADE.
NOS PISOS INTERMÉDIOS, FOI UTILIZADO 20% DE CINZA VOLANTE E INERTES COM 14MM DE
DIMENSÃO MÁXIMA.
ACIMA DO PISO 127, A RESISTÊNCIA NECESSÁQRIA DE C60 PERMITIU UTILIZAR 10MM PARA
DIMENSÃO MÁXIMA DO INERTE.
NOS PISOS SUPERIORES ATINGIRAM-SE PRESSÕES MÁXIMAS DE BOMBAGEM DE 350 BARES.
SISTEMAS DE COFRAGEM E EQUIPAMENTOS DE ELEVAÇÃO – É IMPORTANTE QUE OS
SISTEMAS DE COFRAGEM DAS LAJES SEJAM FACILMENTE MANOBRÁVEIS DE FORMA A NÃO
PREJUDICAR O CICLO CONSTRUTIVO. OS SISTEMAS DE COFRAGEM DOS MONTANTES DEVEM
SER AUTO-TREPANTES.
ESTES SISTEMAS DEVEM TER A CAPACIDADE DE CORRECÇÃO DE INCLINAÇÕES PARA
ACAUTELAR OS ACERTOS DEVIDOS AO CONTROLO GEOMÉTRICO DURANTE A CONSTRUÇÃO.
BURJ-DUBAI – ASPECTOS DO
SISTEMA DE BOMBAGEM DO BETÃO
EM ALTURA
BURJ-DUBAI - SISTEMA DE COFRAGEM DAS LAJES
SEQUÊNCIA CONSTRUTIVA DAS LAJES
3- COMPORTAMENTO E ANÁLISE ESTRUTURAL
3.1- ASPECTOS PARTICULARES DOS EDIFÍCIOS ALTOS
À SEMELHANÇA DAS ESTRUTURAS EM GERAL, O DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DOS
EDIFÍCIOS ALTOS PASSA PELA VERIFICAÇÃO REGULAMENTAR DA SEGURANÇA ATRAVÉS DOS
ESTADOS LIMITE ÚLTIMO E DE UTILIZAÇÃO. NO ENTANTO A SUA ESPECIFICIDADE OBRIGA A
QUE CERTOS ASPECTOS E SENSIBILIDADES ESTRUTURAIS SEJAM RELEVANTES E MESMO
DETERMINANTES PARA AS VERIFICAÇÕES DE DIMENSIONAMENTO, COM SEJAM:
- CONTROLO GEOMÉTRICO DURANTE A CONSTRUÇÃO.
- SENSIBILIDADE AOS EFEITOS DIFERIDOS E AO PROCESSO CONSTRUTIVO NA VERIFICAÇÃO
DA SEGURANÇA PARA AS CARGAS VERTICAIS – EFEITOS GEOMETRICAMENTE NÃO LINEARES
- SENSIBILIDAE DINÂMICA E AERO-ELÁSTICA DESTES SISTEMAS ESTRUTURAIS DEVIDO À
BAIXA RIGIDEZ.
- CAPACIDADE LIMITADA DE DISSIPAÇÃO PLÁSTICA PASSIVA DA ESTRUTURA PARA AS ACÇÕES
DE ESTADO LIMITE ÚLTIMO.
-BAIXO AMORTECEIMENTO DINÂMICO (1%) CONDUZINDO À NECESSIDADE DE SISTEMAS
ADICIONAIS DE CONTROLO DINÂMICO - DUMPERS, TMD OU AMD, ETC.
- SENSIBILIDADE ÀS DEFORMAÇÕES E ASSENTAMENTOS DAS FUNDAÇÕES
CONTROLO GEOMÉTRICO DURANTE A CONSTRUÇÃO – AS ESTRUTURAS DOS EDIFÍCIOS
ALTOS DEVEM SER SIMULADAS E ANALISADAS COM A CONSIDERAÇÃO DO PROCESSO
CONSTRUTIVO. SÓ COM A SIMULAÇÃO CORRECTA DO HISTORIAL DE CARGA E MONTAGEM É
QUE É POSSÍVEL GARANTIR A VERTICALIDADE FINAL PRETENDIDA E A HORIZONTALIDADE DOS
ELEMENTOS ESTRUTURAIS DOS PAVIMENTOS.
AS ESTRUTURAS METÁLICAS, EMBORA PERMANECAM NO DOMÍNIO DA ELASTICIDADE LINEAR
DURANTE A MONTAGEM DA ESTRUTURA, APRESENTAM DESVIOS DE TENSÕES, ESFORÇOS E
DE GEOMETREIA DEVIDOS AOS ERROS E EFEITOS DE PROCESSO CONSTRUTIVO FACE AOS
VALORES SIMULADOS POR PROCESSOS TRADICIONAIS SIMPLIFICADOS.
NO CASO DAS ESTRUTURAS DE BETÃO, PARA ALÉM DAS DEFORMAÇÕES ELÁSTICAS
ACUMULADAS DURANTE A CONSTRUÇÃO, EXISTEM ALGUMAS FONTES DE INCERTEZA E
DESVIO RELATIVOS À SIMULAÇÃO ELÁSTICA ASSOCIADAS AOS EFEITOS DIFERIDOS DO BETÃO
E ÀS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO MESMO.
OUTRA FONTE DE DESVIO SÃO AS DEFORMAÇÕES DIFERENCIAIS DAS FUNDAÇÕES QUE VÃO
EVOLUINDO À MEDIDA QUE A ESTRUTURA VAI SENDO CONSTRUÍDA. MUITAS DAS VEZES
EXISTE ALGUMA IMPONDERABILIDADE NA SUA ORDEM DE GRANDEZA, ORIGINANDO A
NECESSIDADE DE CORRECÇÕES DE VERTICALIDADE DURANTE A CONSTRUÇÃO.
OS DESVIOS DE GEOMETRIA PODEM SER AGRUPADOS EM DOIS GRUPOS A SABER:
-DESVIOS VERTICAIS
-DESVIOS HORIZONTAIS
OS DESVIOS DE CADA UM DESTES GRUPOS ORIGINAM CONSEQUÊNCIAS EM TERMOS DE
ESFORÇOS E VERIFICAÇÃO DE SEGURANÇA QUE SÃO IMPORTANTES QUANTIFICAR E
CORRIGIR SEMPRE QUE POSSÍVEL.
DESVIOS VERTICAIS - ASSUMINDO QUE OS DESVIOS HORIZONTAIS VÃO SER CORRIGIDOS OU
MINIMIZADOS O MESMO ACONTECE PARA OS DESVIOS VERTICAIS. A PRIMEIRA CORRECÇÃO
NECESSÁRIA É A COMPENSAÇÃO DAS DEFORMAÇÕES AXIAIS ACUMULADAS NOS MONTANTES
PARA AS CARGAS VERTICAIS.
DEVIDO APENAS À ELASTICIDADE NUM EDIFÍCIO ALTO, O ENCURTAMENTO DOS MONTANTES É
SIGNIFICATIVO DEVENDO SER COMPENSADO NOS COMPRIMENTOS INICIAIS DOS ELEMENTOS
VERTICAIS. SE O MATERIAL APRESENTAR RETRACÇÃO E COMPORTAMENTO VISCO-ELÁSTICO
COMO O BETÃO, ESTE ENCURATMENTO SERÁ AINDA MAIOR E SENSÍVEL.
DESTE MODO A PARTIR DE DETERMINADA ALTURA DO EDIFÍCIO É NECESSÁRIO EFECTUAR A
SIMULAÇÃO INCREMENTAL DO PROCESSO CONSTRUTIVO DE FORMA A AVALIAR A CINEMÁTICA
E GEOMETRIA FINAL BEM COMO AS REDISTRIBUIÇÕES REAIS DE ESFORÇOS E TENSÕES QUE
ACONTECEM AO LONGO DA CONSTRUÇÃO.
TOMANDO COMO EXEMPLO AS ASSIMETRIAS DO PROCESSO CONSTRUTIVO, EXISTIRÁ
SEMPRE UMA TENDÊNCIA PARA A PERDA SISTEMÁTICA DA VERTICALIDADE SE ESTA NÃO FOR
CORRIGIDA EM CADA PISO.
NO CASO DAS ESTRUTURAS DE BETÃO, SE ADICIONARMOS AS INCERTEZAS DE MÓDULO DE
ELASTICIDADE, FUNÇÃO DE FLUÊNCIA, RETRACÇÃO E ENVELHECIMENTO É SIMPLES
COMPREENDER QUE O PROCESSO DE SIMULAÇÃO E CORRECÇÃO DE DESVIOS SERÁ
SEMPRE ACTUALIZADO À MEDIDA QUE A CONSTRUÇÃO VAI EVOLUINDO, PERMITINDO AFINAR
OS PARÂMETROS MECÂNICOS DESSAS PROPRIEDADES COM O PRÓPRIO PROTÓTIPO.
COMO METODOLOGIA DE CÁLCULO, NORMAMENTE ESCOLHE-SE UM HORIZONTE DE
PROJECTO PARA ALCANÇAR O OBJECTIVO GEOMÉTRICO ASSOCIADO A UMA IDADE (PODE SER
50 ANOS). EM SEGUIDA EFECTUA-SE UMA ANÁLISE INCREMENTAL NO TEMPO COM SIMULAÇÃO
DOS EFEITOS DIFERIDOS E DO PROCESSO CONSTRUTIVO, PERMITINDO ESTIMAR O VALOR
DAS CORRECÇÕES A INTRODUZIR DURANTE A CONSTRUÇÃO.
ESTA SIMULAÇÃO PASSA PELO CALENDÁRIO DO PLANEAMENTO DA CONSTRUÇÃO E DA HISTÓRIA
DE CARGA DA ESTRUTURA, DURANTE A MONTAGEM E VIDA ÚTIL, ATÉ AO HORIZONTE TEMPORAL
DE PROJECTO. DESTE MODO TODOS OS DESLOCAMENTOS QUE ACONTECEM NESTE PROCESSO
SIMULADO DEVERÃO SER INTRODUZIDOS EM SENTIDO CONTRÁRIO DURANTE A INSERÇÃO DO
ELEMENTO NA ESTRUTURA.
SEQUÊNCIA DE CONSTRUÇÃO
TENSÕES DIFERENTES NOS MONTANTES
BURJ-DUBAI - SEQUÊNCIA DE CONSTRUÇÃO COM DIFERENCAS SIGNIFICATIVAS DE NÍVEIS
BURJ-DUBAI - SEQUÊNCIA DE CONSTRUÇÃO COM DIFERENCAS SIGNIFICATIVAS DE NÍVEIS
TESTE DE FLUÊNCIA
TESTE À ESCALA NATURAL PARA ESTIMAR O
CALOR DE HIDRATAÇÃO E A RETRACÇÃO REAL
DOS ELEMENTOS
METODOLOGIA DE COMPENSAÇÃO – DURANTE O PROCESSO CONSTRUTIVO SÃO
INTRODUZIDOS EM SENTIDO INVERSO OS DESLOCAMENTOS OBTIDOS NO MODELO
INCREMENTAL. DESTE MODO OS PISOS INFERIORES SÃO INCREMENTADOS NO PÉ-DIREITO DE
FORMA A ACOMODAR OS ENCURTAMENTOS AXIAIS DOS MONTANTES.
OS DESLOCAMENTOS LATERAIS SÃO CORRIGIDOS ATRAVÉS DO RECENTRAMENTO VERTICAL
DOS MONTANTES EM CADA BETONAGEM DE PISO.
O ENCURTAMENTO VERTICAL DOS MONTANTES É FUNÇÃO DO NÍVEL DE TENSÃO E
ARMADURAS NAS SECÇÕES DE BETÃO, FLUÊNCIA, RETRACÇÃO E ENVELHECIMENTO DO
BETÃO.
É NATURAL QUE PARA MINIMIZAR ENCURTAMENTOS DIFERENCIAIS ELEVADOS NOS
MONTANTES DE BETÃO AS TENSÕES GRAVÍTICAS QUE PRODUZEM FLUÊNCIA E
ENCURTAMENTO ELÁSTICO SEJAM SEMELHANTES NA TOTALIDADE DOS MONTANTES. DESTE
MODO O ENCURTAMENTO VISCO-ELÁSTICO SERÁ SEMELHANTE, MINIMIZANDO AS
DEFORMAÇÕES IMPOSTAS AOS ELEMENTOS HORIZONTAIS DOS PISOS.
NO QUE RESPEITA A RETRACÇÃO TOTAL E A VELOCIDADE COM QUE ESTA SE DESENVOLVE É
NECESSÁRIO TER ESPESSURAS EQUIVALENTES (VOLUME DE BETÃO/PERÍMETRO EM
CONTACTO COM O AR) ENTRE OS DIVERSOS MONTANTES. DESTE MODO SERÁ ESPECTÁVEL
QUE A RETRACÇÃO SE DESENVOLVA DE FORMA UNIFORME AO LONGO DA CONSTRUÇÃO E DA
VIDA ÚTIL DA ESTRUTURA, MINIMIZANDO OS EFEITOS ESTRUTURAIS NOS PISOS.
MESMO TENDO ALGUMA DIFERENÇA DE TENSÕES E DOS EFEITOS DIFERIDOS ENTRE
MONTANTES, EM TERMOS DE VALORES RELATIVOS DESDE QUE MODERADOS, É SEMPRE
POSSÍVEL CORRIGIR O COMPORTAMENTO ATRAVÉS DA PERCENTAGEM DE ARMADURA
ORDINÁRIA NOS MONTANTES E DA CONSIDERAÇÃO DE “OUTRIGGERS” EM ALTURA.
APRESENTA-SE A INFLUÊNCIA RETRACÇÃO NUMA PEÇA DE BETÃO SIMPLES COM E SEM O
EFEITO DA FLUÊNCIA.
APRESENTA-SE A INFLUÊNCIA RETRACÇÃO E DA FLUÊNCIA NUMA PEÇA DE BETÃO ARMADO
COM VÁRIAS PERCENTAGENS DE ARMADURA.
APRESENTA-SE A INFLUÊNCIA RETRACÇÃO, DA FLUÊNCIA E DO CARREGAMENTO NUMA PEÇA
DE BETÃO ARMADO COM VÁRIAS PERCENTAGENS DE ARMADURA.
BURJ-DUBAI - APRESENTA-SE A DISTRIBUIÇÃO DE ENCURTAMENTO APÓS 30 ANOS A SEGUIR À
CONSTRUÇÃO COM ALGUM ENCURTAMENTO CORRIGIDO.
BURJ-DUBAI - APRESENTA-SE A PERCENTAGEM DE CARGA NO BETÃO E NO AÇO DE UM
MONTANTE DURANTE O TEMPO.
SENSIBILIDADE AOS EFEITOS DIFERIDOS E AO PROCESSO CONSTRUTIVO NA VERIFICAÇÃO DA
SEGURANÇA PARA AS CARGAS VERTICAIS - A METODOLOGIA DE CÁLCULO USUAL EM EDIFÍCIOS
CORRENTES, BASEADA NA ANÁLISE ELÁSTICA, DE UM MODELO DE SIMULAÇÃO SEM
CONSIDERAR O FASEAMENTO CONSTRUTIVO E A INTRODUÇÃO SEQUENCIAL DA ESTRUTURA E
DAS RESPECTIVAS CARGAS PODE ORIGINAR ERROS GROSSEIROS NO DIMENSIONAMENTO E NA
VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA. O EXEMPLO DISSO É A AVALIAÇÃO REAL DOS ESFORÇOS AO
NÍVEL DOS PISOS ELEVADOS COMO SUGERIDO NA FIGURA. OS MOMENTOS FLECTORES REAIS
PODEM SER TOTALMENTE DIFERENTES DOS ESFORÇOS OBTIDOS NUMA ANÁLISE ELÁSTICA SEM
SIMULAÇÃO DO PROCESSO CONSTRUTIVO.
MOMENTOS
FLECTORES
TENSÕES DIFERENCIAIS ELEVADAS
POR OUTRO LADO A SENSIBILIDADE AO EFEITO GEOMETRICAMENTE NÃO LINEAR (P-DELTA) DA
ESTRUTURA SERÁ AGRAVADA PELO DESCONTROLO DA VERTICALIDADE DURANTE O PROCESSO
CONSTRUTIVO, INTRODUZINDO ESFORÇOS DE FLEXÃO E CORTE PERMANENTES NOS
ELEMENTOS DA ESTRUTURA QUE ORIGINAM A SUA TENDÊNCIA DE AGRAVAMENTO POR
FLUÊNCIA AO LONGO DO TEMPO. PODE AFIRMAR-SE QUE SE A ESTRUTURA NÃO APRESENTAR
VERTICALIDADE E CENTRAMENTO DE CARGAS GRAVÍTICAS ADEQUADOS A DEFORMAÇÃO
LATERAL TENDERÁ A AUMENTAR COM O TEMPO.
TENDO EM CONSIDERAÇÃO AS LIMITAÇÕES DAS TÉCNICAS DE TOPOGRAFIA, É USUAL UTILIZAR
SISTEMAS DE MONITORIZAÇÃO CONTÍNUA DA VERTICALIDADE COM TECNOLOGIA GPS.
NO ENTANTO POR FORÇA DAS AMPLITUDES E GRADIENTES TÉRMICOS DIÁRIAS PROVOCADOS
PELA RADIAÇÃO DIRECTA DO SOL SOBRE AS FACES DO EDIFÍCIO, A INTRODUÇÃO DAS
CORRECÇÕES GEOMÉTRICAS E O CONTROLE FINAL DAS COFRAGENS ANTES DE BETONAR É
GERALMENTE EFECTUADO ANTES DO NASCER DO SOL.
SENSIBILIDAE DINÂMICA E AERO-ELÁSTICA DESTES SISTEMAS ESTRUTURAIS
DEVIDO À BAIXA RIGIDEZ.
ALÉM DO EFEITO DAS PRESSÕES ESTÁTICAS EM TORNO DA ENVOLVENTE DO
EDIFÍCIO EXISTEM AS FLUTUAÇÕES AERODINÂMICAS DEVIDAS À IRREGULARIDADE
DO ESCOAMENTO DO AR E DA INTERACÇÃO DO ESCOAMENTO COM A
DEFORMAÇÃO DA ESTRUTURA.
OS EFEITOS DA RAJADA DE VENTO SOBRE AS FACHADAS GANHAM IMPORTÂNCIA
EM TERMOS DE VERIFICAÇÃO DE CONFORTO DINÂMICO DOS UTILIZADORES.
NA VERDADE A INTERACÇÃO DO ESCOAMENTO COM TODAS AS FLUTUAÇÕES E
INTERACÇÃO COM A RESPOSTA ESTRUTURAL GERAM ACELERAÇÕES QUE PODEM
SER
CONDICIONANTES
PARA
A
VERIFICAÇÃO
DA
SEGURANÇA
E
DIMENSIONAMENTO.
POR OUTRO LADO A BAIXA RIGIDEZ TRANSVERSAL TÍPICA DOS EDIFÍCIOS ALTOS
(DA ORDEM DE 0.02HZ A 0.3HZ) ORIGINA UMA SUSCEPTIBILIDADE DE RESPOSTA AO
VENTO QUE É GERALMENTE CONDICIONANTE DO DIMENSIONAMENTO. ESTE
FACTO ASSOCIADO AO BAIXO AMORTECIMENTO (CERCA DE 1%) FAZ COM QUE
QUALQUER EXCITAÇÃO DINÂMICA SE PROLONGUE DEMASIADO NO TEMPO PARA
UMA SOBREPOSIÇÃO CONTÍNUADA DE ESTÍMULOS/IMPULSOS.
O COMPORTAMENTO ESTRUTURAL QUANDO SUJEITO AO ESCOAMENTO DO VENTO ANALISASE EM DUAS COMPONENTES A SABER:
- NO SENTIDO DO VENTO
- NO SENTIDO TRANSVERSAL AO VENTO.
NO SENTIDO DO VENTO É POSSÍVEL AVALIAR O EFEITO DA PRESSÃO MÉDIA E DAS RAJADAS
NOS ESFORÇOS, DESLOCAMENTOS, VELOCIDADES E ACELERAÇÕES DA ESTRUTURA.
NO SENTIDO TRANSVERSAL AO VENTO É POSSIVEL AVALIAR O EFEITO DO
DESPRENDIMENTO DE VORTICES (VORTEX SHEDDING) E A INTERACÇÃO COM A ESTRUTURA
NOS ESFORÇOS, DESLOCAMENTOS, VELOCIDADES E ACELERAÇÕES ASSOCIADAS À
FLEXÃO TRANSVERSAL E À TORÇÃO.
MUITAS VEZES AS ACELERAÇÕES TRANSVERSAIS SÃO SUPERIORES ÀS LONGITUDINAIS.
FENÓMENOS DINÂMICOS INDUZIDOS PELO VENTO
Efeitos Dinâmicos do Vento
Vibrações na direcção do
vento
Interferências Aerodinâmicas
Vibrações Transversais
Auto-excitação
Ef. dinâmicos do
vento
rajadas
Gust Response
Buffeting behind obstacles
Vortex Shedding
Galope
Flutter
CARACTERIZAÇÃO DA ACÇÃO DO VENTO
- ALEATORIEDADE DA ACÇÃO DO VENTO
- INDUÇÃO DE EFEITOS DINÂMICOS
MATÉRIAS ASSOCIADAS
-DINÂMICA ESTOCÁSTICA DE ESTRUTURAS
- MECÂNICA DOS FLUÍDOS
CARACTERIZAÇÃO DOS ESCOAMENTOS DO VENTO EM TORNO DE EDIFÍCIOS
COMPORTAMENTO TÍPICO DO COEFICIENTE DE ARRASTAMENTO EM FUNÇÃO DO NÚMERO DE
REYNOLDS (SIMIU & SCANLAN, WIND EFFECTS ON STRUCTURES, 1996)
.
O ESTUDO DOS MODELOS AERO-ELÁSTICOS EM TÚNEL DE VENTO PERMITE AVALIAR O
COMPORTAMENTO GLOBAL PARA UMA VARIEDADE DE PARÂMETROS DE ESCOAMENTO
QUANTIFICADOS PELOS Nº DE REYNOLDS, STROUHAL QUE SÃO GRANDEZAS ADIMENSIONAIS
CORRENTEMENTE UTILIZADAS NA MECÂNICA DOS FLUÍDOS PARA ESTUDAR ESCOAMENTOS
LAMINARES,
TURBULENTOS,
Re=UL/v
U – VEL. ESCOAM., L – PARÂMETRO DIM., v=VISCOSIDADE/VISCOSIDADE CINEMÁTICA
Re ENTRE 2000 A 3000 DÁ-SE A MUDANÇA DE ESCOAMENTO LAMINAR PARA TURBULENTO.
QUANDO A FREQUÊNCIA DE DESPRENDIMENTO DE VÓRTICES IGUALA A DA ESTRUTURA (EX.
FREQ. TRANVERSAL OU DE TORÇÃO OU MESMO AS DUAS, DÁ-SE O FENÓMENO DE “LOCK-IN”,
COMO O AMORTECIOMENTO É BAIXO A RESSONÂNCIA PROVOCADA É ELEVADA PODENDO
CONDUZIR A SITUAÇÕES DE ALTO DESCONFORTO E MESMO ROTURA.
O “LOCK-IN” É CARACTERIZADO PELO Nº DDE STROUHAL St
St=Ns.b/Um
Ns – FREQUÊNCIA NATURAL DA ESTRUTURA, b – DIMENSÃO PERPENDICULAR AO
ESCOAMENTO, Um – VELOCIDADE MÉDIA DO ESCOAMENTO.
CARACTERIZAÇÃO DOS ESCOAMENTOS DO VENTO EM TORNO DE EDIFÍCIOS
EVIDÊNCIA DA FORTE NÃO LINEARIDADE NO COMPORTAMENTO DO ESCOAMENTO EM TORNO
DE UM OBJECTO CIRCULAR (POR EXEMPLO)
VARIAÇÃO DO NÚMERO DE STROUHAL COM O NÚMERO DE REYNOLDS PARA UMA SECÇÃO
CIRCULAR (HOLMES J. D., 2007)
CARACTERIZAÇÃO DOS ESCOAMENTOS DO VENTO EM TORNO DE EDIFÍCIOS
COMPORTAMENTO DO ESCOAMENTO EM TORNO DE UM CICLINDRO, PARA DIFERENTES
NÚMEROS DE REYNOLDS
PLANTA TIPO DA TORRE
COMPORTAMENTO AO ESCOAMENTO DO VENTO
COMPORTAMENTO PARA
VORTEX SHEDDING
IMPORTÂNCIA DA ACÇÃO DO VENTO NOS EDIFÍCIOS ALTOS
DENSIDADE ESPECTRAL TIPO DO VENTO E DO SISMO – SENSIBILIDADE DAS BAIXAS
FREQUÊNCIAS AO VENTO
IMPORTÂNCIA DA ACÇÃO DO VENTO NOS EDIFÍCIOS ALTOS
EFEITO PREPONDERANTE
VERTICAIS
DAS
ACÇÕES
HORIZONTAIS
SOBRE
AS
ILUSTRAÇÃO DA VARIAÇÃO TEMPORAL E ESPACIAL ESTOCÁSTICA DO VENTO
Vgr
z
δ
vgr
u(z)
u(z,t)
Variação α da direcção do
vento
z
Velocidade do vento
ABORDAGENS CORRENTES
COMPUTAÇÃO DINÂMICA
DE FLUÍDOS
RESOLUÇÃO DAS
EQUAÇÕES QUE
GOVERNAM O
ESCOAMENTO (NAVIERSTOKES) EM TORNO DE
UMA MALHA DE
ELEMENTOS FINITOS
EXEMPLO
ANÁLISE DO ESCOAMENTO DO
VENTO EM TORNO DE UM OBJECTO
COM O MÉTODO DOS ELEMENTOS
FINITOS (CFX ANSYS) COM OU SEM
EFEITO DA DEFORMAÇÃO DA
ESTRUTURA
ABORDAGENS CORRENTES
TÚNEL DE VENTO
SIMULAÇÃO DE MODELOS
À ESCALA EM AMBIENTE
ARTIFICIAL CONTROLADO,
RECORRENDO ÀS
TEORIAS DE
SEMELHANÇAS (Ex:
REYNOLDS OU STROUHAL)
EXEMPLO
ALÉM DA ACÇÃO NO EDIFÍCIO, É
TAMBÉM
ESTUDADO
O
ESCOAMENTO DO VENTO DEVIDO À
INTERACÇÃO COM OS EDIFÍCIOS
ADJACENTES. PODE TAMBÉM SER
NECESSÁRIO ESTUDAR O EFEITO
DO VENTO SOBRE OS PEÕES NAS
IMEDIAÇÕES DOS EDIFÍCIOS
BURJ-DUBAI - MODELO GERAL PARA TUNEL DE
VENTO
TESTE DO NÚMERO DE
REYNOLDS DO TOPO METÁLICO
DO EDIFÍCIO ESC 1/50
ABORDAGENS CORRENTES
CARACTERIZAÇÃO MATEMÁTICA
-TEORIAS QUASI-ESTACIONÁRIAS
-DISPLACEMENT GUST LOAD FACTOR
- MOMENT GUST LOAD FACTOR
ESTES MODELOS PERMITEM CALCULAR CARREGAMENTOS ESTÁTICOS
QUE SIMULAM OS EFEITOS ESTÁTICOS E DINÂMICOS DO VENTO SOBRE
OS EDIFÍCIOS. ESSES CARREGAMENTOS SÃO GERALMENTE FUNÇÃO
DE FORMA DO PRINCIPAL DO MODO DE VIBRAÇÃO
CARACTERIZAÇÃO MATEMÁTICA
Hipótese Quasi-Estacionária
baixas
turbulências
baixas
turbulências
CARACTERIZAÇÃO MATEMÁTICA
DECOMPOSIÇÃO DAS PARCELAS DE FUNDO E RESSONANTE (B E R)
FUNÇÃO DE DENSIDADE ESPECTRAL DE RESPOSTA DE UMA ESTRUTURA COM RESPOSTA
RESSONANTE SIGNIFICANTE (HU, 2006)
CARACTERIZAÇÃO MATEMÁTICA
COMPARAÇÃO DOS PRINCIPAIS MÉTODOS DE CÁLCULO E
METODOLOGIA DE CÁLCULO
χ FUNÇÃO DE ADMITÂNCIA
DGLF vs MGLF
AERODINÂMICA
RELACIONA O ESPECTRO
DO VENTO COM O
ESPECTRO DE PRESSÕES
NA ESTRUTURA
PARECELA QUE TRADUZ A
CORRELAÇÃO
HORIZONTAL E VERTICAL
DE DUAS PRESSÕES A
ACTUAREM
SIMULTANEAMENTE NA
ESTRUTURA – RETRATA A
FALTA DE CORRELAÇÃO
DAS PRESSÕES MÁXIMAS
NA ESTRUTURA (NÃO
OCORREM TODAS EM
SIMULTÂNEO)
Método DGLF (Displacement G.L.F)
.Acção média do vento
.Parcela flutuante do
vento
.Relação da resposta e do espectro
de resposta
.Relação espectro resposta e
espectro do vento Su
.Função de admitância aerodinâmica
(funções de coerência)
....Transforma o espectro do vento em
espectro de potência através da falta de
correlação das pressões (Jx e Jz)
.Relação do espectro de potência e do
espectro do vento em escoamento livre
Funções de
coerência
Método DGLF (Displacement G.L.F)
.Descrição da Resposta em função do factor de fundo e ressonante
.Resposta de fundo
.factor de pico de ressonância
f1 - frequência de vibração
T- é o tempo em segundos da
média da velocidade básica
.factor de pico da velocidade
.Resposta ressonante
S – Size factor (Factor de
redução)
E- factor de energia de rajada
Factor de fundo
Factor de ressonância
Método MGLF (Displacement G.L.F)
ABORDAGEM IDÊNTICA AO DGLF
EXEMPLOS DE RESPOSTAS OBTIDAS APLICANDO O MGLF (EC 1.4)
INFLUENCIA DA GEOMETRIA E DA ALTURA NO MOMENTO DE
DERRUBAMENTO E NA FORÇA DE CORTE BASAL
Força de Corte na Base
Momento na Base
180.00
70000.00
160.00
60000.00
140.00
Momento (MN.m)
Força (MN)
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
50000.00
40000.00
30000.00
20000.00
20.00
10000.00
0.00
0.00
0
100
200
Quadrado
300
Cilindro
400
500
600
Altura (m)
0
200
Quadrado
400
Cilindro
600
Altura (m)
PROPRIEDADES DINÂMICAS DOS EDIFÍCIOS EM SERVIÇO
CÁLCULO APROXIMADO DA FREQUÊNCIA DE VIBRAÇÃO
PROPRIEDADES DINÂMICAS DOS EDIFÍCIOS EM SERVIÇO
EXEMPLO DE ÁBACO PARA ANÁLISE DE SENSIBILIDADE
DINÂMICA (1)
PROPRIEDADES DINÂMICAS DOS EDIFÍCIOS EM SERVIÇO
EXEMPLO DE ÁBACO PARA ANÁLISE DE SENSIBILIDADE
DINÂMICA (2)
SISTEMAS PARA MITIGAÇÃO DOS EFEITOS DO VENTO EM EDIFÍCIOS ALTOS
MEIOS DE INTERVENÇÃO
TIPO
MÉTODO E OBJECTIVO
COMENTÁRIOS
DIM. AERODINÂMICO
PASSIVO
MELHORAR O AERODINAMISMO PARA REDUZIR O
COEF. DE ARRASTO DO VENTO
CANTOS CHANFRADOS, ALETAS,
SOTAMENTOS, PERFIS TIPO ASA
DE AVIÃO, ETC.
DIM. ESTRUTURAL
PASSIVO
AUMENTO DA MASSA DO EDIF. PARA REDUZIR O COEF.
AR/MASSA
EVENTUAL AUMENTO DE CUSTO
DO MATERIAL
AUMENTO DE RIGIDEZ OU DA FREQ.
INSERÇÃO DE PAREDES,
CONTRAVENTAMENTOS,
OUTRIGGERS, ETC.
INCLUSÃO DE EQUIPAMENTOS COM PROPRIEDADES
DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA
SD, SJD, LD, FD, VED, VD, OD
INCLUSÃO DE MASSA ADICIONAL PARA AUMENTAR A
DISSIPAÇÃO
TMD, TLD
GERAÇÃO DE CONTROLO DE FORÇA DE INERCIA
PARA MINIMIZAR A RESPOSTA
AMD, HMD, AGS
GERAÇÃO DE FORÇA AERODINÂMICA PARA REDUZIR A
RESPOSTA
ROTOR, JET, APÊNDICES
AERODINÂMICOS
MODIFICAÇÃO DA RIGIDEZ PARA EVITAR A
RESSONÂNCIA
AVS
EQUIPAMENTO AUXILIAR
DE AMORTECIMENTO E
DISSIPAÇÃO
PASSIVO
ACTIVO
SD – AMORT. AÇO, SJD – AMORT. JUNTA DE AÇO, LD – AMORT. CHUMBO, FD – AMORT. FRICÇÃO, VED – AMORT. VISCO-ELAST., VD –
AMORT. VISC., OD – AMORT. ÓLEO, TMD – AMORT. DE MASSA SINTON., TLD – AMORT. MASSA LÍQUID., AMD – AMORT. ACTIVO DE
MASSA SINT., HDM – AMORT. HÍBRIDO DE MASSA SINT., AGS – AMORT. ESTABILIZ. GIROSCÓPICA, AVS – AMORT. VARIAÇÃO ACTIVA
DE RIGIDEZ.
EXEMPLOS DE MODIFICAÇÃO DOS CANTOS DA PLANTA PARA MELHORAR O
COMPORTAMENTO SOB A ACÇÃO DO VENTO
EXEMPLOS DE INTRODUÇÃO DE ABERTURAS NO TOPO PARA
MELHORAR O COMPORTAMENTO SOB A ACÇÃO DO VENTO,
DIMINUIÇÃO DE VORTEX SHEDDING
ORIGENS DO AMORTECIMENTO ESTRUTURAL - O AMORTECIMENTO TEM ESSENCIALMENTE
QUATRO ORIGENS A SABER; ESTRUTURAL, AERODINÂMICO, SOLO E AUXILIAR.
AS PRIMEIRAS TRÊS FONTES DE AMORTECIMENTO SÃO POUCO EXPRESSIVAS E
APRESENTAM SEMPRE ALGUM NÍVEL DE INCERTEZA. SÓ É POSSÍVEL CONHECER EM RIGOR O
AMORTECIMENTO DEPOIS DA ESTRUTURA ESTAR CONCLUÍDA.
-O AMORTECIMENTO ESTRUTURAL DEPENDE DOS MATERIAIS CONSTITUINTES
ESTRUTURA. O BETÃO APRESENTA GERALMENTE MAIOR AMORTECIMENTO QUE O AÇO
-O AMORTECIMENTO AERODINÂMICO É IMPORTANTE
DESPREZÁVEL NA DIRECÇÃO TRANSVERSAL AO VENTO
NA
DIRECÇÃO
DO
VENTO
DA
E
-O AMORTECIMENTO DO SOLO ESTÁ LIGADO À INTERACÇÃO DAS FUNDAÇÕES COM O SOLO E
O SEU AMORTECIMENTO NATURAL.
-O AMORTECIMENTO AUXILIAR É DIMENSIONÁVEL E É DE LONGE O MAIS IMPORTANTE FACE
AOS ANTERIORES.
DISSIPADORES/AMORTECEDORES
ACTIVOS