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Estudos de Validação do Reforço em Concreto Armado

Este artigo resume os estudos de validação do módulo de reforço de concreto armado e seus resultados. As fórmulas foram comparadas com uma implementação independente e com cálculos manuais, e seus efeitos foram acompanhados nos resultados de análise de edifícios de concreto armado de exemplo (variantes com pórticos, com paredes de cisalhamento e com paredes de preenchimento).

1. Resultados inalterados com o reforço desmarcado​

dica

Mesmo com dados de reforço definidos, com a opção principal desmarcada, os resultados da avaliação de desempenho de todos os elementos do edifício de exemplo foram comparados linha a linha com os resultados anteriores à inclusão do módulo de reforço, e a diferença encontrada foi zero. Esta comparação é repetida a cada edição.

2. Fórmulas do ANEXO 15B e cadeia do PRF​

ValidaçãoMétodoResultado
κa, εf, ρf, fl, fcc, εcc (confinamento contínuo e em faixas, circular, elipse, incluindo excesso da razão entre lados; 7 casos)Comparação com implementação independenteMaior diferença relativa 3,3·10⁻¹³ %
Vf (contínuo, em faixas, incluindo caso em que a condição de espaçamento das faixas não é atendida; 5 casos)Comparação com implementação independente1,7·10⁻¹³ %
Vf na cadeia de análiseAplicação de PRF a 12 pilares e 17 vigasContribuição ao cisalhamento da viga idêntica ao valor do teste unitário (281,0 kN)
Efeito na seçãoPRF em 12 pilares do 1º pavimentoSomente os resultados desses pilares mudaram; capacidade de curvatura +3,6 % (efeito esperado da idealização do ANEXO 15B)
Comprimento de emenda (15B.9–15B.11)Cálculo manualEspessura de PRF necessária e grandezas intermediárias idênticas; quando o estribo existente é suficiente, a espessura necessária é zero

3. Encamisamento de pilares, confinamento com aço e em concreto armado, estribos externos​

ValidaçãoResultado
Rigidez: encamisamento de 10 cm, 4 faces, em 12 pilares do 1º pavimentoPrimeiro período 0,3252 → 0,2811 s; ao desmarcar a opção, retorna exatamente
Capacidade: mesmos pilaresRazão do momento de escoamento nos pilares encamisados no máximo 1,34 (50×50 → 70×70 cm, com coeficiente 0,9)
Armadura longitudinal do encamisamento: 8Ø16Disposição e áreas das barras iguais ao cálculo manual; razão média do momento de escoamento do pilar (armado/não armado) 1,36; disposições em U, L e borda única em encamisamentos de 3, 2 e 1 face verificadas manualmente
Modelos de encamisamento (Composto, Letra da norma, Somente encamisamento; 8 casos)Propriedades de seção transformadas iguais às do cálculo independente, com diferença relativa ≤ 4·10⁻¹⁵; verificações manuais consistentes. Ordenação de períodos e capacidades como esperado
Estribos do encamisamentoContribuição ao cisalhamento igual ao cálculo manual (Ø10/100, 2 ramos: 435,4 kN, com coeficiente 0,9)
Encamisamento unilateralEm seção assimétrica, as capacidades ± são calculadas separadamente e adota-se a menor; com encamisamento de 4 faces, os resultados são iguais ao caso simétrico
Confinamento com aço (Vj) e estribos externos (Vw)Valores calculados iguais à fórmula; Vj idêntico ao valor do resumo da janela
Confinamento em concreto armadoResistência ao cisalhamento ×0,9; flexão e rigidez não mudam

4. Nova parede de reforço​

No edifício de exemplo com paredes de cisalhamento, uma parede foi marcada como “nova parede de reforço”:

ExecuçãoPeríodosParede
Sem marcação (parede normal)T1 = 0,3175 sParede normal
Marcada, opção desmarcadaT1 = 0,4087 sNão existe no modelo antes do reforço
Marcada, opção marcadaIdêntico à execução sem marcaçãoDemanda de ancoragem q = 332,4 N/mm, capacidade qr = 367,2 N/mm, razão 0,905
dica

Com a opção desmarcada, foi verificado por meio dos detalhamentos de massa que o peso próprio da parede é subtraído do peso do pavimento, do peso do edifício e das massas dos elementos finitos, e que a carga da laje apoiada na parede é distribuída aos apoios vizinhos preservando o total. Os valores de ancoragem são iguais aos do cálculo manual.

5. Reforço de paredes de preenchimento (ANEXO 15C)​

Na variante do edifício com paredes de cisalhamento, uma parede foi convertida em parede de preenchimento (654 × 260 cm líquidos, 24 cm de espessura, pilares 50×50) e dois métodos foram calculados:

ExecuçãoProgramaCálculo manual
Reboco armado com tela de aço (30 mm, 2 faces)ad = 911,2 mm; kd = 77 678,6 kN/m; Vd = 1294,9 kNad = 911 mm; kd = 77,66 MN/m; Vd = min(1825; 1295) = 1295 kN
Faixa diagonal de PRF/LPad = 931,7 mm; kt = 1627,5 kN/m; Tf = 34,4 kN; Vd = 313,9 kNkt = 1627,5 kN/m; Tf = 34,4 kN; Vd = 313,9 kN
Reboco armado com tela de aço, opção desmarcadaResultados idênticos aos do edifício sem reforço—
informação

Na análise pushover, a configuração de biela unidirecional foi comparada com a configuração simétrica em par: mesmo número de eventos e diferença de cortante basal inferior a 0,01 % (a rigidez horizontal total é a mesma; a diferença está apenas na distribuição das forças nas bielas). Os eventos em que as bielas diagonais atingiram a capacidade foram verificados por cálculo manual: a biela de compressão foi retirada do modelo em N = Vd / cos θ, e o tirante de tração de PRF em T = Tf.

Em um modelo de teste preparado com dados que não atendem às condições normativas (raio de canto pequeno, confinamento fino, emenda curta, ancoragem insuficiente, reboco fino e alta taxa de aberturas), as linhas esperadas de erro e aviso entraram na lista de verificação do projeto, sem repetição.

6. Comparação antes / depois​

No edifício de exemplo, primeiro foi feita a análise com a opção desmarcada (antes) e, depois, com encamisamento aplicado a 12 pilares e a opção marcada (depois). O bloco de comparação reportou corretamente o nível do edifício, os percentuais dos critérios, os 12 elementos reforçados e a distribuição de dano. Entre fazer as duas execuções em sequência na mesma sessão e fazê-las separadamente, não houve diferença de dano, de tipo de ruptura nem de nível do edifício.

7. Interface e gravação​

  • A aba Reforço nas três janelas de propriedades foi verificada quanto à seleção múltipla, à habilitação das opções conforme o tipo de elemento e aos estados de valores remanescentes do elemento anterior.
  • Os dados de reforço foram salvos tanto em formato de texto quanto em formato binário do projeto, reabertos e lidos de forma idêntica. Arquivos de projeto antigos abrem sem reforço.
observação

É essencial que todos os resultados produzidos pelo software sejam verificados pelo engenheiro responsável.