Não é de hoje que vídeos mostrando o movimento da água em piscinas internas de edifícios causam curiosidade, muitas pessoas ficam alarmadas e muitas opiniões diferentes surgiram mesmo entre os engenheiros estruturais.
Em edifícios altos, ver a água oscilando e saindo pelas bordas da piscina devido à vibração do prédio, não é tão incomum. O fenômeno é conhecido como “sloshing” em inglês, que poderíamos traduzir como um escorregamento ou movimento da água, é o movimento que ocorre na superfície livre dos líquidos contidos em reservatórios quando estes são submetidos a alguma oscilação, translação ou os dois.
Mesmo sem consequências para o edifício ou seus moradores, o fenômeno serve para analisar aspectos que são fundamentais em projetos de edifícios altos e que desafiam engenheiros.
Efeitos predominantes em função da altura
Em edifícios altos:
Geralmente os deslocamentos e movimentos relativos determinam o dimensionamento. Neles, as cargas laterais de vento e/ou sismo são predominantes
Carga de Vento
A interação do vento com a estrutura é complexa pois deve levar em consideração diversos fatores como a topografia, a forma aerodinâmica do edifício, a altura, a proximidade a outras estruturas, dentre outros. Em alguns casos, necessitando até de ensaios em túnel de vento para obter as pressões ou forças de vento de modo mais próximo ao real.
Carga de Sismo
Apesar de não ser a maior preocupação no Brasil, todas as estruturas, e principalmente, as mais altas, devem ser projetadas para resistir os efeitos destas cargas, o procedimento para sua avaliação é estabelecido pela norma NBR 15421 de 2006.
O cálculo tradicional, baseado em considerar somente o primeiro modo de vibração pode ser insuficiente para estimar as forças horizontais, pois os modos superiores de translação e torção podem ser, em prédios mais altos, tão importantes quanto o modo fundamental, podendo aumentar a resistência à flambagem e cortante que demanda a estrutura na base.
Modelação estrutural
Para chegar ao mais adequado, é preciso passar por vários modelos no dimensionamento de edifícios altos. As simplificações tradicionais – como análise dinâmica considerando só o primeiro modo de vibração, exclusão das escadas, rampas de acesso no modelo, não considerar no modelo a interação entre o fluido e a estrutura, se existem tanques ou piscinas, durante a análise dinâmica, entre outros – podem levar a erros no projeto.
Conforto
Devemos lembrar que as obras têm uma função e por isso devem manter sua forma e condições ao longo do tempo. Sua resistência é uma condição fundamental, mas não é a única.
É preciso levar em conta no projeto os critérios de conforto dos ocupantes. Para satisfazer estes critérios, na maioria dos códigos são impostos limites à aceleração à amplitude dos movimentos laterais, para evitar alarme causado por grandes movimentos sob ventos fortes ocasionais, e o mal-estar causado por movimentos perceptíveis de forma regular.
Enrijecer o edifício ante a carga lateral, aumento da massa ou uso de amortecimento suplementar são as melhores alternativas para solucionar esses problemas, além de diminuir estes movimentos relativos, também evitam danos na fachada, e garantem o desempenho adequado dos elevadores!
Tipo de fundação
Uma análise da interação solo-estrutura, pode ser muito benéfica para observar de maneira mais rigorosa, a flexibilidade da base e seus possíveis efeitos no edifício.
Em solos flexíveis o uso de lajes de radier, de grande espessura, apoiadas sobre estacas minimiza os recalques diferenciais. Já em solos resistentes, é possível fazer a fundação diretamente porém, pode ser necessário ancorar a estrutura na rocha para garantir um fator de segurança contra o tombamento.
Sabemos que cada estrutura tem suas particularidades e fatores primordiais. Analisamos aqui apenas alguns dos diversos fatores que influem no dimensionamento de edifícios altos, analisamos aqui apenas alguns aspectos que merecem a atenção do engenheiro estrutural, que irá avaliar cuidadosamente.
Porém há uma peculiaridade para estruturas de todos os Edifícios Altos, a durabilidade. Uma patologia perigosíssima para as estruturas deste tipo de Edificação é a corrosão gerada pela armadura exposta. Há muito tempo se constrói com um olhar menos atento ao cobrimento das estruturas de concreto armado, com especificações muito genéricas aos espaçadores, nos projetos estruturais e um descaso generalizado na execução das estruturas. O uso de espaçadores com materiais inadequados como plástico e barras de aço ou feitos em obra com muita porosidade, acarretam em cobrimentos totalmente fora da especificação e longe de atender aos requisitos de norma e terem o efeito duradouro perante a natureza.
Encontros entre vigas, encabeçamento de pilares e outros elementos que necessitam de especificações particulares nos projetos, são relegados para serem decididos pelos Mestres de obra, na obra. Há uma ilusão diante de tal fato pela engenharia, que quando ocorre desplacamento de partes do concreto estrutural, os engenheiros na sua maioria costumam culpar manutenção, impermeabilização e tudo ao redor, menos o cobrimento e seu descaso pelo executor e pelo projetista estrutural.
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