Análise comparativa das considerações normativas para dimensionamento e detalhamento sísmico de estruturas de concreto armado

O objetivo principal deste trabalho é fazer uma análise comparativa entre os métodos e considerações da norma brasileira ABNT NBR 15421:2006 e as provisões do ASCE/SEI 7 e do Eurocódigo 8, quanto ao dimensionamento sísmico de estruturas. São verificadas as similaridades e as diferenças entre as instruções normativas, quanto à aplicação do Método das Forças Equivalentes (MFE) e do Espectro de Resposta (MER). Os resultados serão avaliados por meio de um estudo de caso que será processado com auxílio do programa computacional SCIA Engineer 17. O artigo também apresenta alguns comentários sobre o detalhamento de estruturas de concreto armado que visam a garantir um bom desempenho sísmico, possibilitando uma interpretação mais favorável dos resultados sísmicos analisados.

Palavras-chave:
análise sísmica; espectro de resposta; ABNT NBR 15421:2006; Eurocódigo 8; ASCE/SEI 7

Autoria

R. A. RODRIGUES

Universidade de São Paulo, Escola Politécnica, São Paulo, SP, Brasil. rrodrigues@usp.br cenmazzi@usp.br tbitten@usp.brUniversidade de São Paulo, Escola Politécnica, São Paulo, SP, Brasil. rrodrigues@usp.br cenmazzi@usp.br tbitten@usp.brUniversidade de São Paulo, Escola Politécnica, São Paulo, SP, Brasil. rrodrigues@usp.br cenmazzi@usp.br tbitten@usp.br

http://orcid.org/0000-0002-7520-6367

C. E. N. MAZZILLI

http://orcid.org/0000-0003-0766-2317

T. N. BITTENCOURT

http://orcid.org/0000-0001-6523-2687

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Figuras | Tabelas

Figuras (6)
Tabelas (11)

Categoria de utilização			Natureza da ocupação	I (NBR)	I (ASCE)	I (Eurocódigo)
NBR	ASCE	Eurocódigo
-	I	I	Edifícios de menor importância (agrícolas)	-	1	0,65
I	II	II	Edifícios comuns	1	1	1
II	III	III	Edifícios mais relevantes (escolas, etc,)	1,25	1,25	1,45
III	IV	IV	Edifícios essenciais (hospitais, quartéis, etc,)	1,5	1,5	1,95

Sistemas estruturais (pórticos)	NBR / ASCE		EUROCÓDIGO
Sistemas estruturais (pórticos)	Modificação resposta (R)	Amplificação deslocamentos (C_d)	Modificação da resposta e amplificação dos deslocamentos (q)
Pórtico de concreto - usual	3	2,5	3,0 α_u/α₁
Pórtico de concreto - especial	8	5,5	4,5 α_u/α₁
Pórtico de aço momento-resistente - usual	3,5	3	3,0 α_u/α₁
Pórtico de aço momento-resistente - especial	8	5,5	4,5 α_u/α₁
Pórtico de aço contraventado - usual	3,25	3,25	3,0 α_u/α₁
Pórtico de aço contraventado - especial	6	5	4,5 α_u/α₁

Classe do terreno	V_s (NBR / ASCE)	NSPT (NBR / ASCE)	V_s (EUROCÓDIGO)	NSPT (EUROCÓDIGO)
Classe do terreno	m/s	número	m/s	número
A	V_s > 1500	-	V_s > 800	-
B	1500 > V_s > 760	-	800 > V_s > 360	N > 50
C	760 > V_s > 370	N > 50	360 > V_s > 180	50 > N > 15
D	370 > V_s > 180	50 > N > 15	V_s < 180	N < 15
E	V_s < 180	N < 15	Avaliação específica
F (S1 E S2)	Avaliação específica		Avaliação específica

Classe do terreno (V_s)	ASCE/SEI 7
	Parameter F_a					Parameter F_v
	S_s					S₁
	0,25	0,5	0,75	1	> 1,25	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	> 0,6
V_s >1500	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
V_s > 800	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
V_s > 370	1,3	1,3	1,2	1,2	1,2	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,4
V_s > 180	1,6	1,4	1,2	1,1	1	2,4	2,2	2	1,9	1,8	1,7
V_s <180	2,4	1,7	1,3	ASCE 11.4.8	ASCE 11.4.8	4,2	ASCE 11.4.8	ASCE 11.4.8	ASCE 11.4.8	ASCE 11.4.8	ASCE 11.4.8
Classe do terreno (V_s)	NBR				EUROCÓDIGO
	C_a		C_v		Tipo 1				Tipo 2
	a_g				S	T_B	T_C	T_D	S	T_B	T_C	T_D
	< 0,1	0,15	< 0,1	0,15
V_s >1500	0,8	0,8	0,8	0,8	-	-	-	-	-	-	-	-
V_s > 800	1	1	1	1	1	0,15	0,4	2	1	0,05	0,25	1,2
V_s > 370	1,2	1,2	1,7	1,7	1,2	0,15	0,5	2	1,35	0,05	0,25	1,2
V_s > 180	1,6	1,5	2,4	2,2	1,15	0,2	0,6	2	1,5	0,1	0,25	1,2
V_s < 180	2,5	1,1	3,5	3,4	1,35	0,2	0,8	2	1,8	0,1	0,3	1,2

Tipo de estrutura	NBR / ASCE		EUROCÓDIGO
Tipo de estrutura	C_t	z	C_t	z
Pórtico de aço momento-resistente	0,0724	0,8	0,085	0,75
Pórtico de concreto	0,0466	0,9	0,075	0,75
Pórtico de aço contraventado	0,0731	0,75	0,075	0,75
Outras estruturas	0,0488	0,75	0,05	0,75

NBR
Classe solo	R	I	T (s)	W (kN)	k	a_g	C_a	C_v	a_gs0	a_gs1	C_s	C_s máx	H (kN)
(DC) Solo rígido	3	1	0,436	5220	1	0,1	1,6	2,4	0,16	0,24	0,133	0,183	696
(DC) Rocha	3	1	0,436	5220	1	0,1	1	1	0,1	0,1	0,083	0,076	399
(DS) Solo rígido	8	1	0,436	5220	1	0,1	1,6	2,4	0,16	0,24	0,050	0,069	261
(DS) Rocha	8	1	0,436	5220	1	0,1	1	1	0,1	0,1	0,031	0,029	150
ASCE - Saint Louis (Oakville)
Classe solo	R	I	T (s)	W (kN)	k	F_a	F_v	T_o	T_s	C_s	C_s min	C_s máx	H (kN)
(DC) Solo rígido	3	1	0,436	5220	1	1,44	2,25	0,12	0,60	0,14	0,02	0,20	756
(DC) Rocha	3	1	0,436	5220	1	0,90	0,80	0,07	0,34	0,091	0,01	0,071	368
(DS) Solo rígido	8	1	0,436	5220	1	1,44	2,25	0,12	0,60	0,05	0,02	0,07	284
(DS) Rocha	8	1	0,436	5220	1	0,90	0,80	0,07	0,34	0,034	0,01	0,026	138
EUROCODE (Tipo 1)
Classe solo		q	I	T (s)	W (kN)	λ	a_g	S	T_B	T_C	T_D	S_d	H (kN)
(DC) Solo rígido	3,6		1	0,484	5220	1	0,1	1,15	0,2	0,6	2	0,08	417
(DC) Rocha		3,6	1	0,484	5220	1	0,1	1	0,15	0,4	2	0,06	300
(DS) Solo rígido		5,4	1	0,484	5220	1	0,1	1,15	0,2	0,6	2	0,05	278
(DS) Rocha		5,4	1	0,484	5220	1	0,1	1	0,15	0,4	2	0,04	200

	Andar	h_x (m)	W_x (kN)	NBR		ASCE		Eurocódigo
	Andar	h_x (m)	W_x (kN)	F_x (kN)	H_x (kN)	F_x (kN)	H_x (kN)	F_x (kN)	H_x (kN)
Solo rígido	3	12	1740	348	348	378	378	208	208
	2	8	1740	232	580	252	630	139	347
	1	4	1740	116	696	126	756	69	417
Rocha	3	12	1740	200	200	184	184	150	150
	2	8	1740	133	333	123	307	100	250
	1	4	1740	67	399	61	368	50	300

Modo	Frequência circular (ω) [rad/s]	Período [s]	Frequência cíclica [Hz]	Participação de massa de cada modo em relação ao total
Modo	Frequência circular (ω) [rad/s]	Período [s]	Frequência cíclica [Hz]	% translação eixo x	% translação eixo y	% translação eixo z	% rotação eixo x	% rotação eixo y	% rotação eixo z
1	119.322	0,5266	18.991	0,8815	0,0000	0,0000	0,0000	0,1152	0,0000
2	322.666	0,1947	51.354	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,8464
3	349.009	0,1800	55.546	0,0871	0,0000	0,0000	0,0000	0,7666	0,0000
4	533.548	0,1178	84.917	0,0162	0,0000	0,0000	0,0000	0,0434	0,0000
5	983.627	0,0639	156.549	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,1022
6	1.570.494	0,0400	249.952	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0245
Somatório				0,9847	0,0000	0,0000	0,0000	0,9252	0,9730

	NBR MFE		NBR MER		ASCE MFE		ASCE MER		EUROCÓDIGO MFE		EUROCÓDIGO MER
	Solo	Rocha	Solo	Rocha	Solo	Rocha	Solo	Rocha	Solo	Rocha	Solo	Rocha
Desl. (mm)	33,50	19,25	28,50	13,50	36,50	17,75	31,00	12,50	28,80	20,88	24,48	16,20
H base (kN)	62	36	55	27	67	33	60	25	37	27	33	22
Desvio do deslocamento em relação à NBR					9,0%	-7,8%	8,8%	-7,4%	-14,0%	8,5%	-14,1%	20,0%
Desvio da cortante na base em relação à NBR					8,6%	-7,7%	8,8%	-7,2%	-39,9%	-24,7%	-39,9%	-15,5%

	DC						DS
	NBR		ASCE		EUROCODE		NBR		ASCE		EUROCODE
	Solo	Rocha	Solo	Rocha	Solo	Rocha	Solo	Rocha	Solo	Rocha	Solo	Rocha
Desl. (mm)	28,5	13,5	34,6	16,7	24,5	16,2	23,7	11,6	28,7	12,1	24,8	16,2
H base (kN)	55	30	67	33	33	22	21	13	25	15	23	16
Desvio deslocamento			22%	24%	-14%	20%	-	-	21%	5%	5%	40%
Desvio esforço cortante			21%	9%	-40%	-26%	-	-	19%	12%	5%	22%