Procedimento para a análise e dimensionamento de estruturas de edifícios em aço leve

Abstract

O presente estudo teve como objetivo principal avaliar a viabilidade da aplicação de ferramentas CAD (neste caso, o programa de cálculo Autodesk® ROBOT™ Structural Analysis Professional 2014) nas fases de conceção, modelação, análise e dimensionamento de estruturas em aço “leve”, nomeadamente, aquelas cujos sistemas estrutural e construtivo são, respetivamente, em gaiola e stick-built. Pretendia também avaliar-se, se as ferramentas, quando conjugadas com o método dos coeficientes parciais (normalização europeia), podem constituir uma alternativa ao procedimento mais habitual para este tipo de estruturas, o método prescritivo (especificação norte-americana), e no caso afirmativo, se essa alternativa é vantajosa. Concluise que as ferramentas são viáveis, que constituem uma alternativa ao método prescritivo e que podem ser mais eficazes e versáteis que aquele método. Estas conclusões foram apoiadas pelo estudo em três fases desenvolvido nesta dissertação: (i) modelação computacional de estruturas de edifícios em aço “leve”, (ii) conceção, analise e dimensionamento de elementos estruturais de edifícios em aço “leve” e, por último, (iii) conceção, análise e dimensionamento de estruturas de edifícios em aço “leve”. A primeira fase permitiu sistematizar um método cujo objetivo é a elaboração de modelos computacionais de estruturas em aço “leve” para a sua posterior análise e dimensionamento. Este método consiste no estabelecimento de regras para modelação dos diferentes elementos que constituem a estrutura. Essas regras foram desenvolvidas tendo em conta, entre outros, o “percurso” das cargas, as condições de apoio e as vinculações entre elementos estruturais (“in line” e distribuídas). A segunda fase consistiu no estudo individualizado dos macro-elementos constituintes de uma estrutura de um edifício em aço “leve” (paredes e pavimentos), de modo a testar a aplicação da metodologia de modelação computacional e comparar metodologias de dimensionamento. A terceira fase tratou a verificação de segurança, tendo também sido consideradas as condicionantes à conceção do edifício e ainda dificuldades e complexidade na sua modelação

The main objective of this study was to assess the possibility of applying CAD tools (more particularly, Autodesk® ROBOT™ Structural Analysis Professional 2014) to the modelling, analysis and design phases of light steel structures of the stick-built type. Another objective was to determine if such tools, when combined with the European partial factor method, may be an alternative to the prescriptive method, which is the most common procedure used for this type of structures and, in the positive case, if it is more advantageous that the method. The conclusions withdrawn from the dissertation, are that this type of tools can be used, they are an alternative to the prescriptive method and they appear to be more effective and robust than that method. These conclusions were supported in the three phase study developed in the dissertation: (i) computational modelling of light steel structures, (ii) idealisation, analysis and design of structural members of light steel buildings, and (iii) idealisation, analysis and design of light steel structures. In the first phase a method was established for the development of computational models of light steel structures, based on procedures and practical rules for modelling their members. These procedures and rules consider the load paths, the support conditions and the connections between structural members (distributed and in line philosophy). The second phase consisted in the individual study of the macro-elements which form this type of structures, i.e. wall plates and floor slabs, in order to assess the application of the computational modelling methodology and compare the two alternative design methodologies. The last phase dealt with safety, having into account the constraints due to the building spatial idealization and also other difficulties and complexities associated to its modelling