Como considerar a ação de sismo?

Apesar de ser pouco usual e conhecido, existe no Brasil a norma com os requisitos exigíveis na verificação da segurança das estruturas usuais da construção civil relativamente às ações de sismos, a NBR 15421 - Projeto de Estruturas Resistentes a Sismos. Nela há regiões onde devemos considerar o efeito sísmico e os critérios de quantificação destas ações e das resistências a serem consideradas no projeto das estruturas de edificações relativamente a estas ações.

No AltoQi Eberick é possível definir as ações de sismo de forma isolada, nas direções X, Y e Z, ou combinando elas. Para cada uma delas é possível definir um espectro de resposta que pode ser modificado mediante a configuração de diferentes parâmetros definidos nas normas brasileiras e mexicanas. Neste artigo explicarei como realizar as configurações necessárias para considerar a ação de sismo em seu projeto e indicar como o Eberick realiza a análise sísmica.

Como configurar a ação de sismo

A configuração dos parâmetros para aplicação do sismo na estrutura é realizada através do menu Estrutura- Configurações - Projeto - Sismo.

Inicialmente é necessário habilitar a opção Considerar ações de sismo para serem adicionadas ações do sismo para cada um dos espectros, podendo optar entre:

Considerar sismo transversal: quando a configuração está marcada, são adicionadas ações do sismo considerando os espectro X e Y e a combinação direcional configurada.
Considerar sismo vertical: quando a configuração está marcada, são adicionadas ações do sismo considerando os espectro X, Y e Z e a combinação direcional configurada.

Observação : Vale destacar que ao habilitar opção "Considerar ações de sismo", o programa automaticamente marcará a opção "Análise dinâmica do pórtico" no diálogo de processamento.

Espectro de Resposta

O espectro de resposta é definido logo abaixo. Ao lado de cada direção é possível clicar sobre o botão “...” para definir os espectros de resposta que serão usados no cálculo das ações sísmicas. Por default o programa vem com um cadastro obtidos com base na NBR 15421:2006 para as diferentes acelerações e classes de terreno. De todo modo, é possível adicionar um novo espectro ao cadastro, sendo necessário cadastrar um nome válido e os valores de período e aceleração correspondente. Para isso, basta clicar no botão “+” disponível no canto inferior esquerdo.

As informações no cadastro do espectro de resposta são:

Nome: Permite definir o nome do espectro de resposta cadastrado.
Amortecimento do espectro: Define o amortecimento do espectro de resposta, definido pela norma como amortecimento crítico igual a 5% de acordo com o item 6.3 da NBR15421:2006.
Fatores modificadores do espectro:

Fator de importância ( l ): fator definido para cada estrutura, estabelecido em função da sua categoria de utilização, de acordo com a tabela 4 da NBR15421:2006.
Coeficiente de modificação da resposta ( R ): coeficiente de modificação de resposta, definido em função do sistema estrutural sismo-resistentes, de acordo com a tabela 6 e item 8.2 da NBR15421:2006.
Coeficiente de amplificação de deslocamentos ( Cd ): coeficiente de amplificação de deslocamentos, definido em função do sistema estrutural sismo-resistentes, de acordo com a tabela 6 e item 8.2.da NBR15421:2006.
Coeficiente de sobre-resistência: coeficiente de sobre-resistência, definido em função do sistema estrutural sismo-resistentes, de acordo com a tabela 6 e item 8.2 da NBR15421:2006.

Espectro: Permite cadastrar e editar, na tabela, os valores que caracterizam o espectro.

Período: definido em segundos (s).
Aceleração normalizada: valor adimensional e normalizado pela aceleração da gravidade.

Gráfico: Exibe uma representação gráfica do espectro de resposta cadastrado, em período por Aceleração Normalizada.

Além disso, é possível definir o fator multiplicador (adimensional) para as ordenadas do espectro definido para cada direção de análise.

Cortante basal mínimo

Essa opção permite configurar um fator multiplicador do peso total da estrutura para calcular o cortante mínimo a considerar na base da estrutura.

Combinação Modal

Essa configuração permite definir o método de cálculo para a combinação dos modos de vibração. Permite optar entre:

SRSS (Square Root of Sum of Squares): utiliza o método de cálculo "Raiz quadrada da soma dos quadrados".
CQC (Complete Quadratic Combination): utiliza o método de cálculo "Combinação quadrática completa".

Deve-se definir também o valor do amortecimento do sistema estrutural, sendo o considerado amortecimento crítico igual a 5%, de acordo com o item 6.3 da NBR15421:2006.

Combinação direcional

Essa configuração permite definir o método de cálculo para a combinação da resposta (esforços e deslocamentos) das ações que atuam em direções ortogonais, podendo optar entre:

SRSS (Square Root of Sum of Squares): Utiliza o método de cálculo "Raiz quadrada da soma dos quadrados".
CQC3 (Complete Quadratic Combination 3): Utiliza o método de cálculo "Combinação quadrática completa três direções".
Soma absoluta: Com esta opção uma direção é definida como principal e as outras na direção perpendicular são multiplicadas pelo fator de escala configurado logo abaixo.

Verificação do movimento lateral

Para essa verificação, o Eberick permite definir um valor limite para o deslocamento no topo da estrutura, considerando a altura total da edificação (H/) e para a distorção entre pavimentos, sendo utilizado no cálculo do deslocamento máximo relativo entre pavimentos.

Configuração de ações

Além das configurações disponíveis na janela de Sismo, é possível configurar as ações de sismo. As ações poderão ser configuradas por meio da guia Estrutura -Configurações - Projeto - Ações .

Na guia Ações, é possível configurar os coeficientes de ponderação e fatores de combinação. Por ser considerada uma ação excepcional, o coeficiente de ponderação é 1.

Na guia Combinações, é possível definir ativar as ações sísmicas habilitando a coluna Ativo. Além disso, é possível habilitar a configuração Gerar combinações excepcionais para serem geradas combinações adicionais que contenham ações excepcionais, as quais podem ser criadas pelo usuário ou ações devido ao sismo (E).

Observação: As combinações adicionais considerando as ações excepcionais do sismo são geradas apenas para ELU-Concreto, ELU-Aço, e Fundações.

Como o Eberick realiza a análise sísmica?

O Eberick utiliza a análise sísmica pelo método espectral descrita na NBR 15421:2006. Nesta análise, o número de modos a ser considerado na análise espectral deve ser suficiente para capturar ao menos 90% da massa total em cada uma das direções ortogonais consideradas na análise. Assim, é possível definir o Número máximo de modos que será utilizado na análise dinâmica do pórtico espacial e também a quantidade de frequências naturais calculadas correspondentes à cada modo de vibração. Essa configuração pode ser feita através da Guia Estrutura > Configurações > Projeto > Análise > Análise dinâmica > Número máximo de modos.

Como exemplo, o valor default para essa configuração 12, mas sabe-se que quanto mais alto esse valor mais modos serão analisados acarretando num maior tempo de processamento. Com isso, pode-se configurar inicialmente um valor menor, e então analisar o relatório Análise dinâmica, verificando a taxa acumulada de participação modal, se atentando ao número de modo que respeita a prescrição normativa de 90%. No exemplo abaixo, poderíamos ajustar essa configuração para um valor superior a 6, para a análise sísmica, visto que com 6 modos já está dentro do limite normativo.

Além do relatório Análise dinâmica, é possível verificar os deslocamentos máximos do centro de massa na janela de Resultados da análise, bem como os deslocamentos por pavimentos através do relatório Deslocamentos horizontais (Sismo) disponível através da Guia Estrutura > Relatórios > Relatórios da análise.

No Pórtico Unifilar é possível verificar também os diferentes diagramas, como o Análise Modal no modelo ELS, podendo visualizar o comportamento em diferentes frequências naturais, e o efeito das combinações nos diagramas do modelo ELU.