Efeitos de 2ª ordem nas frequências naturais de vibração de edifícios altos

Abstract

A estabilidade global de edifícios é de grande importância no cotidiano de projetos de engenharia civil. Esta propriedade é influenciada pela geometria da estrutura, pela escolha do material (aço, concreto e/ou madeira), pelo processo construtivo e pelas condições meteorológicas do local de construção. Os principais métodos utilizados para a avaliação da estabilidade global são prescritos pela ABNT NBR 6118:2014 e por normas internacionais como a DIN 1045-1:2008, o EUROCODE 2 (EN 1992-1-1:2004), a AS 3600:2018 e o ACI 318-19. Neste trabalho, propõe-se a aplicação do Quociente de Rayleigh para verificar os efeitos de 2ª ordem em edifícios altos, a partir do lançamento da estrutura no programa SAP2000 e rotina em linguagem Python, comparando-se os resultados com os parâmetros normativos de estabilidade global. Foram avaliados quatro casos de pórticos planos em altura crescente com diferentes concepções estruturais, a fim de visualizar a influência da rigidez e da simetria na estimativa do quociente de Rayleigh em duas situações: aumentando-se a intensidade do vento e aumentando-se a carga vertical. Os resultados permitiram verificar que o método é viável em situações controladas de carregamento.

The global stability of buildings is of great importance in the daily life of civil engineering projects. This property is influenced by geometry of structure, choice of material (steel, concrete and/or timber), construction process and weather conditions at local construction. The main methods used to evaluate global stability are prescribed by ABNT NBR 6118:2014 and by international standards such as DIN 1045-1:2008, EUROCODE 2 (EN 1992-1-1:2004), AS 3600:2018 and ACI 318-19. In this work, we propose the application of the Rayleigh Quotient to verify the 2nd order effects in tall buildings, from structural launch in software SAP2000 and routine in Python language, comparing results with standards parameters of global stability. Four cases of 2D frames in increasing height with different structural designs were evaluated in order to visualize stiffness influence and symmetry on computation of Rayleigh quotient in two situations: increasing wind intensity and increasing vertical load . The results allowed verifying that method is feasible in controlled situations of loading.