Como enrijecer uma estrutura deslocável?

Diferentes abordagens podem ser tomadas para enrijecer uma estrutura. De modo geral, é interessante que a estrutura apresente alguma deslocabilidade, de modo que possa se deformar sem gerar esforços muito elevados. Todavia, caso a estrutura não tenha rigidez suficiente, pode se tornar globalmente instável. O artigo Como avaliar a estabilidade global de uma estrutura? apresenta alguns métodos para determinar se a concepção da estrutura está satisfatória neste quesito.

A seguir, são indicados procedimentos por meio dos quais pode-se melhorar o comportamento de uma estrutura com relação aos efeitos globais de 2ª ordem. É importante destacar que a eficácia das medidas aqui disponibilizadas dependerá também de onde estas forem aplicadas. Por conta disto, é imprescindível que o usuário identifique quais os elementos que colaboram ativamente para a rigidez da estrutura e concentre as suas alterações nesses elementos. Neste sentido, recomendamos a leitura do artigo Como contraventar uma estrutura?, que fornece um breve panorama sobre os modelos de contraventamento mais triviais e a dinâmica desse processo.

Modificar o vínculo de ligação entre vigas e pilares na estrutura

Uma forma de melhorar o comportamento da estrutura e resolver os problemas com instabilidade é enrijecer a ligação entre vigas e pilares. Isto pode ser feito através da consideração de nós semirrígidos ou engastes nas ligações entre estes elementos. Uma ligação mais rígida entre vigas e pilares implica em pórticos mais rígidos. Assim, esta medida é mais efetiva em pórticos que tenham uma contribuição mais significativa para o contraventamento. No Eberick, isto pode ser feito por meio do menu Modelo - Vigas - Engastar/Nó semirrígido (botões  e ).

No exemplo simplificado abaixo, a vinculação entre vigas e pilares foi alternada, de modo a estudar como a estrutura se comporta no tocante aos seus deslocamentos:

Posicionamento dos pilares

O posicionamento dos pilares em relação às vigas é imprescindível, visto que estes elementos conferem rigidez ao pórtico. Destas características, destacamos sobretudo o seu posicionamento e a sua orientação em relação às vigas. O número de pilares em um pórtico, por exemplo, aumenta a sua rigidez significativamente. Desta maneira, deve-se dar preferência a posicionar os pilares de modo a formar pórticos com o máximo possível de pilares.

No exemplo abaixo, inserimos um pilar central no pórtico para avaliar o seu comportamento:

A orientação dos pilares com relação a direção do pórtico também tem um papel importante na sua rigidez. Isto ocorre pois pilares com a maior dimensão alinhada com a direção do pórtico irão fletir em torno da sua maior inércia, ou seja, apresentarão uma rigidez maior. Isto é ilustrado na fôrma abaixo:

Perceba que, ao aplicar cargas horizontais em ambos os pórticos, o primeiro apresenta uma rigidez inferior, visto que a rigidez dos pilares nessa direção é menor que a do pórtico inferior, onde os pilares estão rotacionados. Desta maneira, é interessante girar os pilares de modo que essa rigidez seja aproveitada, o que pode ser feito por meio do comando Lançamento - Pilares - Girar pilar (botão ). O impacto dessa mudança também pode ser visto no comportamento final da estrutura, ilustrado na figura abaixo:

Vínculo de apoio das fundações 

O vínculo de apoio de uma fundação é definido como o tipo de ligação que há entre a fundação e o solo no qual a mesma está assentada. Definir o vínculo de apoio de uma fundação como “Engastado” significa restringir este elemento à rotação, ou seja, torná-lo mais rígido resultando em uma estrutura mais rígida, o que pode melhorar o comportamento da mesma frente à estabilidade global da edificação. O vínculo de apoio das fundações pode ser alterado na janela de lançamento destes elementos (duplo clique sobre a fundação no croqui), alterando o item Vínculo apoio.

Modificando o vínculo das fundações, é possível verificar no exemplo que o apoio dos pilares não apresenta nenhuma rotação, o que faz com que a estrutura se desloque menos

Seção dos elementos

Aumentando a seção das vigas e/ou pilares que compõe a estrutura aumenta-se, consequentemente, o momento de inércia destes elementos, o que favorece um aumento de rigidez da estrutura como um todo. Nestes casos, conforme destacado anteriormente, é interessante que a seção dos elementos que contribuem significativamente para a rigidez da estrutura seja aumentada. Caso contrário, o aumento de seção não será tão eficaz, podendo assumir um caráter antieconômico.