O que é a Análise de Desempenho de Edifícios de Concreto Armado?

A segurança sísmica de um edifício de concreto armado existente não é medida pela abordagem baseada em forças do projeto de edifícios novos, mas por quanto os elementos se deformam durante o sismo e se essas deformações permanecem dentro de limites seguros. O Capítulo 15 da TBDY 2018 define essa avaliação: o nível de conhecimento é determinado com base nas informações coletadas do edifício, a demanda sísmica é calculada, a região de dano é determinada para cada pilar, viga e parede de cisalhamento, e decide-se o nível de desempenho do edifício: Dano Limitado, Dano Controlado ou Prevenção de Colapso.

O método linear oferece uma avaliação rápida e suficiente para muitos edifícios, mas não mostra em que ordem e em que medida os elementos escoam. Na abordagem de Avaliação e Projeto Baseados em Deformações (ŞGDT), a análise pushover não linear acompanha passo a passo a formação das rótulas plásticas; na demanda sísmica, a rotação plástica de cada rótula é comparada com os limites de dano da norma.

O StatiCAD executa toda essa cadeia automaticamente no mesmo projeto: modelos de materiais, análise de seções, curva de pushover, demanda sísmica, tabelas de dano e decisão sobre o edifício. O resultado é um relatório de cálculo pronto para fiscalização, que registra claramente a justificativa da decisão.

O que o StatiCAD faz na Análise de Desempenho de Concreto Armado?

Todas as etapas da avaliação de edifícios de concreto armado existentes, da avaliação linear ao pushover multimodal.

Avaliação pelo Método de Cálculo Linear

  • Capacidades das seções com as resistências atuais dos materiais e o fator de nível de conhecimento (abrangente 1,0 / limitado 0,75)
  • Razões demanda/capacidade de pilares, vigas e paredes de cisalhamento sob efeitos sísmicos não reduzidos
  • Distinção entre elementos dúcteis e frágeis, verificação da capacidade ao cisalhamento
  • Nível de desempenho do edifício e sua justificativa pelos critérios do 15.8, pavimento a pavimento

Análise Pushover Não Linear

  • Modelos de materiais da TBDY Anexo 5A: concreto confinado e não confinado de Mander, aço da armadura com endurecimento
  • Momento–curvatura pelo modelo de fibras; dois eixos nos pilares, efeito da mesa nas vigas e capacidades positiva/negativa separadas
  • Rótula plástica concentrada; opção de rótula elástica–perfeitamente plástica ou com endurecimento (bilinear)
  • Solucionador evento a evento (event-to-event): cada formação de rótula é capturada exatamente
  • Combinações de direções da TBDY: ±X ± 0,3Y e ±Y ± 0,3X, oito direções

Demanda Sísmica e Avaliação de Danos

  • Ponto de desempenho com a transformação modal do Anexo 5B e a correção CR em estruturas de período curto
  • Limites de rotação plástica e limites de deformação específica da seção (TBDY 5.8.1)
  • Verificação da deformação específica nas zonas de extremidade das paredes de cisalhamento
  • Regiões de dano dos elementos: Limitado, Significativo, Avançado e Colapso
  • Decisão de desempenho do edifício pavimento a pavimento e sua justificativa conforme TBDY 15.8

Pushover Multimodal e IRSA

  • As condições do pushover monomodal (participação de massa ≥ 70 %, ηbi ≤ 1,4) são verificadas e relatadas automaticamente
  • Pushover multimodal (TBDY 5.6.6): combinação por CQC dos pushovers modais e das rotações plásticas nas extremidades
  • A condição de consistência elástica (TBDY 5.6.6.1) é apresentada numericamente em cada análise
  • Método de combinação modal incremental IRSA
  • Opções de pushover monomodal adaptativo (variável) (TBDY 5.6.5) e P-Δ (segunda ordem)

Acompanhamento 3D dos Danos

  • Forma deformada passo a passo ao longo da curva de pushover
  • Rótulas plásticas com as cores das regiões de dano: Limitado, Significativo, Avançado e Colapso
  • Em cada passo: esforço cortante na base, deslocamento no topo, número de rótulas e nível de desempenho do edifício
  • O passo da demanda é marcado separadamente; a ordem de formação das rótulas é fácil de acompanhar

Verificação com o SAP2000

  • O mesmo modelo e as mesmas rótulas são transferidos automaticamente ao SAP2000 e submetidos ao pushover de forma independente
  • Curvas de pushover dos dois programas, estados das rótulas no ponto de demanda e esforços cortantes na base lado a lado
  • Se desejado, o cálculo prossegue com a solução do SAP2000; demanda, danos e relatório continuam sendo gerados no StatiCAD pela cadeia da TBDY
  • Sem usar o SAP2000, todas as análises e relatórios são obtidos com o solucionador do StatiCAD

Imagens do Programa

Janela de análise pushover não linear do StatiCAD: combinações de direções, curva de pushover, ponto de desempenho e registro da análise

Janela de análise pushover não linear: combinações de direções, curva de pushover, ponto de desempenho e nível de desempenho do edifício

Curva de pushover não linear: esforço cortante na base – deslocamento no topo e ponto de desempenho

Curva de pushover e ponto de desempenho (esforço cortante na base – deslocamento no topo)

Passo a passo: Como Fazer a Análise Pushover Não Linear (Base de Conhecimento)

Como Funciona?

  1. Modele o edifício existente; informe as seções, as armaduras e as resistências dos materiais determinadas in loco.
  2. Em Configurações Gerais do Projeto, ative a avaliação de desempenho de concreto armado, escolha o nível de conhecimento e execute a análise. O relatório da avaliação linear fica pronto nesta etapa.
  3. Na janela de Análise Pushover Não Linear, defina as combinações de direções e as opções (rótula com endurecimento, pushover multimodal, IRSA, P-Δ) e inicie o pushover.
  4. Examine, para cada direção, a curva de pushover, o ponto de desempenho e a distribuição 3D de danos; obtenha o relatório da direção selecionada.
  5. Se o edifício for insuficiente, defina o reforço no mesmo projeto e refaça a avaliação com o edifício reforçado.

Relatórios

Para cada combinação de direções, um relatório detalhado, com pré-visualização e que pode ser salvo em PDF:

  • Curva de pushover e diagrama modal capacidade–demanda
  • Cálculo da demanda sísmica e verificações de aplicabilidade (ηbi, participação de massa)
  • Tabelas de rotação plástica e de região de dano, elemento a elemento
  • Modelos de materiais e verificações da deformação específica nas zonas de extremidade das paredes de cisalhamento
  • Resumos do pushover multimodal e do IRSA, perfil dos deslocamentos relativos entre pavimentos
  • Nível de desempenho do edifício e justificativa da decisão

Documentos de Ajuda

Uso passo a passo, exemplos resolvidos, fundamentos teóricos e estudos de verificação na Base de Conhecimento.

Verificação

O motor de pushover do StatiCAD foi verificado por meio de comparações automáticas modelo a modelo com o SAP2000 V27. No ponto de demanda, onde se toma a decisão de engenharia, os dois programas produzem o mesmo deslocamento no topo e tabelas de dano coincidentes; em sete das oito combinações de direções a decisão sobre o edifício é a mesma. A única diferença é um caso limite em que a demanda coincide exatamente com o limite de escoamento.

As razões de esforço cortante na base da curva de pushover ficam na faixa de 0,89–0,93 nos pushovers unidirecionais, e o StatiCAD permanece de forma consistente do lado da segurança. As mesmas comparações podem ser reproduzidas em qualquer projeto com a opção “Verificar com o SAP2000”.

Detalhes dos estudos de verificação (Base de Conhecimento)

Normas

TBDY 2018 Capítulo 15 TBDY 2018 Capítulo 5 (ŞGDT) Anexo 5A e Anexo 5B TBDY 5.6.5 e 5.6.6 TS 500
Em qual edição? O módulo de avaliação de desempenho e reforço de concreto armado está disponível nas edições StatiCAD Ultimate, Profesyonel e Betonarme.

Perguntas Frequentes

Conforme qual norma é feita a análise de desempenho de edifícios de concreto armado?

Edifícios de concreto armado existentes são avaliados conforme o Capítulo 15 da TBDY 2018. Na avaliação baseada em deformações aplicam-se o Capítulo 5 com o Anexo 5A (modelos de materiais) e o Anexo 5B (demanda sísmica); a decisão sobre o nível de desempenho do edifício segue as regras do 15.8.

Devo usar o método linear ou a análise pushover?

A TBDY 2018 permite ambos os caminhos; a escolha depende das características do edifício e do julgamento do engenheiro. No StatiCAD, no mesmo modelo, você pode executar primeiro a avaliação linear e depois a análise pushover não linear e comparar os resultados.

O que acontece se as condições do pushover monomodal não forem atendidas?

Se a participação de massa do modo dominante estiver abaixo de 70 % ou o coeficiente de irregularidade de torção ηbi exceder 1,4, isso é claramente sinalizado no relatório. Nesses edifícios, a avaliação pode ser feita pelo pushover multimodal conforme TBDY 5.6.6 ou pelo método IRSA.

O SAP2000 é necessário para a análise pushover?

Não. Todas as análises e relatórios são feitos com o solucionador próprio do StatiCAD. Se o SAP2000 V27 estiver instalado e licenciado no seu computador, há opções adicionais para comparar os resultados com um solucionador independente ou para prosseguir o cálculo com a solução do SAP2000.

É possível projetar o reforço após a análise de desempenho?

Sim. O reforço é definido nos elementos no mesmo arquivo de projeto e considerado no cálculo com uma única opção; os resultados antes e depois do reforço são comparados no relatório. Para detalhes, veja a página de Reforço de Concreto Armado.

Em qual edição do StatiCAD está disponível?

O módulo de avaliação de desempenho e reforço de concreto armado está disponível nas edições Ultimate, Profesyonel e Betonarme. Com a versão demo gratuita, você pode testar o fluxo no seu próprio projeto.

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