É um arranjo de contraventamento por diagonais em painéis diferentes. Desta maneira, as forças axiais nas colunas causadas pelas cargas horizontais serão significativamente menores. (Smith; Coull, 1991)
Figura 2.39: contraventamento por diagonais em painéis diferentes. Fonte: Smith; Coull (1991).
B) Contraventamento em ―X‖
É uma das soluções mais utilizadas na prática. As diagonais podem ser projetadas para resistir somente à tração, como no caso dos edifícios de baixa altura ou à tração e compressão, quando o edifício for alto. (Ver Figuras 2.40 e 2.41)
Na Figura 2.42, têm-se o caso em que as diagonais trabalham somente à tração. Neste caso, a diagonal tracejada, não sendo dimensionada à compressão, poderá f lambar na ocasião da atuação do carregamento lateral, de tal forma que somente as diagonais cheias são consideradas para transferir o carregamento lateral às fundações.
24 24 16 2 24 8 24 16 R R b n ISOSTÁTICO
Figura 2.40– Exemplo de contraventamento em ‖X‖. Hotel Arts, Barcelona, 1986. Fonte: antecamera.blogs.sapo.pt/. Acesso em 18 de junho de 2008.
Figura 2.42: Diagonais trabalhando à tração. Fonte: Smith; Coull (1991) Figura 2.41 – Exemplo de contraventamento em ‖X‖. Edifício Alcoa Building, São Francisco, EUA. 1964. Skidmore, Owings and Merrill. Fonte: http://en.structurae.de/files/photos/1/100km023/pict499 3.jpg. Acesso em 18 de junho de 2008.
Para o caso do vento atuando no sentido contrário, as diagonais tracejadas passarão a trabalhar à tração, e aquelas em linha cheia não trabalharão.
Em edifícios de baixa altura, as diagonais podem ser projetadas para resistirem somente à tração. Porém, para edifícios altos, as diagonais devem ser projetadas para resistirem à tração e à compressão. Na Figura 2.43 a seguir, apresenta-se o caso em que as diagonais trabalham à tração e compressão simultaneamente.
Figura 2.43: Diagonais trabalhando à tração e à compressão, simultaneamente. Fonte: Smith; Coull (1991)
O deslocamento lateral de um quadro em contraventamento em “X”, como os demais casos de contraventamento em treliça, deve-se às parcelas de contribuição dos modos de deslocamento flexionante e cortante. A parcela de deslocamento correspondente ao modo flexionante é aquela devido ao alongamento e encurtamento das colunas, ou seja, corresponde ao sistema de contraventamento trabalhando como uma viga em balanço. Para o caso do modo cortante, esta parcela de deslocamento corresponde ao encurtamento e alongamento das diagonais. O modo flexionante é o que mais contribui para o deslocamento. A Figura 2.44 apresenta o comportamento de um edifício de múltiplos andares sob ação de carregamento lateral (vento), ambos os modos de deslocamentos para um quadro com contraventamento em “X” sob ação de um carregamento lateral.
Figura 2.44: Modo Flexionante e Cortante. Fonte: Smith; Coull (1991)
Como principal desvantagem, o contraventamento em “X” apresenta a obstrução total dos painéis, além do fato das vigas trabalharem como biapoiadas. O mesmo acontece para o contraventamento em Y ou duplo Y (Figura 2.45).
Figura 2.45: Exemplo de contraventamento em ―Y‖ duplo. Edifício Sede Itaú, São Paulo 1995. Foto: AG. Fonte: http://www.vitruvius.com.br/arquitextos/arq000/esp270.asp. Acesso em 18 de junho de 2008.
C) Contraventamento em ―K‖
São mais adaptáveis à arquitetura devido à não obstrução do centro do painel onde estão localizadas as diagonais. A seleção do tipo de contraventamento é função da requerida,
mas freqüentemente influenciado pela dimensão da abertura de parede necessária para circulação. Devido às exigências de arquitetura, algumas vezes somente certos tipos de contraventamento são colocados em torno de caixas de elevador ou escadas.Ver Figura 2.47.
Nos contraventamentos em “K”, as diagonais podem ser projetadas para resistirem às cargas transmitidas pelas vigas, funcionando desta maneira como um apoio central, como no ponto B da Figura 2.46 (neste ponto pode ocorrer inversão dos esforços).
Figura 2.46: Contraventamento em K. Fonte: Smith; Coull (1991).
Figura 2.47: Contraventamento em K. Fonte: Dias50 (2002).
50
DIAS, Luís A. M., Estruturas de Aço – Conceitos, Técnicas e Linguagem. São Paulo, Editora
Observação: Caso haja flambagem da diagonal BE , momentos adicionais serão introduzidos na viga AC , podendo provocar a formação de uma rótula plástica junto a B, com o conseqüente colapso da estrutura.
Demais tipos de contraventamento de edifícios de andares múltiplos em estrutura metálica encontram-se no Anexo III.
2.3.2.2 - Quadro Rígido
2.3.2.2.1 - Generalidades
Um quadro com nós rígidos terá sua resistência às cargas laterais através da rigidez de suas ligações. O sistema estrutural de um edifício pode ser concebido com quadro de nós rígidos em uma ou duas direções. Quando for adotada a solução de nós rígidos em uma direção, a estabilidade na outra direção deve ser garantida através de outros tipos de contraventamentos.
Uma ligação viga-pilar é considerada como sendo rígida se a mesma possuir resistência para suportar o momento último da viga, o esforço cortante correspondente e se o ângulo inicial entre a viga e o pilar permanecer praticamente inalterado até que o momento último seja atingido. Quando esse momento é atingido, uma ligação rígida, para ser considerada dúctil, deve ser capaz de sofrer, sem ruptura, grandes rotações inelásticas que permitam a formação de uma rotula plástica e a redistribuição dos esforços.
2.3.2.2.2 - Vantagens
- Possuem maior ductilidade. Em razoes de atividades sísmicas utilizam – se quadro de nós rígidos;
- Oferecem maior flexibilidade para a disposição de espaço funcional e para modificações futuras;
- Apresentam maior estabilidade estrutural durante a montagem.
2.3.2.2.3 - Desvantagens
- A execução das ligações rígidas exige um maior trabalho de fábrica e de montagem;
- As colunas dos pórticos rígidos são significativamente mais pesados porque, além da compressão, devem ser dimensionados também a flexão;
- Para edifícios acima de aproximadamente “10” andares, manter o deslocamento horizontal dentro dos limites aceitáveis exige colunas e vigas de dimensões maiores e conseqüentemente mais pesadas. A flexibilidade desses quadros, à proporção que a altura do edifício aumenta, os deslocamentos laterais e os efeitos P-Δ (2ª Ordem) tornam-se cada vez mais relevantes;
- É um sistema caro comparado com os outros. As estruturas com ligações rígidas (ver Figuras 2.48 e 2.49) oneram a sua fabricação e montagem, alem de introduzirem momentos fletores suas colunas e, em construções mais altas, podem mostrar-se muito flexíveis. Este tipo de construção pode ser econômico em prédios com cerca de ate “30” pavimentos, dependendo da seção em planta. Geralmente, sem emprego econômico se restringe a edifícios mais baixos.
2.3.2.2.4
-
Comportamento sob a ação de carregamento lateralDevido à continuidade dos elementos que compõem um quadro com nós rígidos, os mesmos respondem às cargas laterais principalmente com a flexão das vigas e colunas (Figura 2.50).
Figura 2.48: Pórticos rígidos. Fonte: Smith; Coull (1991).
Figura 2.49: Contraventamento em diagonal associada à mão francesa. Fonte: Smith; Coull (1991).
A capacidade de carga de um quadro com nós rígidos depende diretamente da resistência das vigas e colunas isoladamente, e sua capacidade decresce com o aumento do pé direito e espaçamento entre colunas.
Onde: V= Esforços horizontais (vento); 1,5V = Reação aos esforços horizontais; 2,0V = Reação aos esforços horizontais
Figura 2.50: Quadros rígidos com comportamento à flexão.
O deslocamento lateral total de um quadro de nós rígidos é devido a dois modos de deslocamentos: d-1- Modo flexionante e d-2- Modo cortante.