Análise da influência do sistema de outrigger no projeto de edifícios altos em concreto armado no Brasil

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Main Author: Piccoli, Vitória da Cunha
Publication Date: 2023
Format: Bachelor thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UFSCAR
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Summary: The construction of tall buildings has emerged as a response to the scarcity of horizontal space in major urban centers. Wind action is a significant concern in the structural design of these buildings, given its generation of substantial displacements. Therefore, the choice of lateral bracing system directly influences the technical and economic feasibility of constructing such tall buildings. This study focuses on one such system, outriggers. These comprise walls or beams of high rigidity, positioned on specific floors, connecting the core to the exterior frame. The objective of this research is to analyze the influence of this system on the global stability of tall reinforced concrete buildings in Brazil. For this purpose, parameters influencing global stability are evaluated, namely: the basic wind speed V0 (30, 40, and 50 m/s); the characteristic concrete strength fck (30, 40, and 50 MPa); and the stiffness of beams simulating this system through variation in their sections (40, 60, and 80 cm). Using an initial structural configuration with a typical floor size of 15x25m and a height of 150m, 15 buildings were modeled in TQS® software full version LVP&S v23, provided by the company. The model was processed and resized to meet the instability parameter ᵞz ≤ 1.10. Following this assessment, the defined parameters were incorporated, and the results were compared in terms of the base moment of the core and the total horizontal displacement at the top of the building. In models where the outrigger system is present, three floors are braced by the system using beams of high rigidity positioned optimally based on the location of outriggers. It is concluded that the inclusion of the outrigger system significantly reduces horizontal displacements at the top of the structure and flexural moment stresses at the base of the rigid core. Quantitatively, this reduction exhibited rates between 6% and 8% for the direction of lesser rigidity and greater wind influence (90°), and between 1% and 3% for the 0° direction. Additionally, the system performed better for models with higher values of basic wind speed, wider outrigger beam sections, and intermediate fck of 40 MPa.
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This study focuses on one such system, outriggers. These comprise walls or beams of high rigidity, positioned on specific floors, connecting the core to the exterior frame. The objective of this research is to analyze the influence of this system on the global stability of tall reinforced concrete buildings in Brazil. For this purpose, parameters influencing global stability are evaluated, namely: the basic wind speed V0 (30, 40, and 50 m/s); the characteristic concrete strength fck (30, 40, and 50 MPa); and the stiffness of beams simulating this system through variation in their sections (40, 60, and 80 cm). Using an initial structural configuration with a typical floor size of 15x25m and a height of 150m, 15 buildings were modeled in TQS® software full version LVP&S v23, provided by the company. The model was processed and resized to meet the instability parameter ᵞz ≤ 1.10. Following this assessment, the defined parameters were incorporated, and the results were compared in terms of the base moment of the core and the total horizontal displacement at the top of the building. In models where the outrigger system is present, three floors are braced by the system using beams of high rigidity positioned optimally based on the location of outriggers. It is concluded that the inclusion of the outrigger system significantly reduces horizontal displacements at the top of the structure and flexural moment stresses at the base of the rigid core. Quantitatively, this reduction exhibited rates between 6% and 8% for the direction of lesser rigidity and greater wind influence (90°), and between 1% and 3% for the 0° direction. Additionally, the system performed better for models with higher values of basic wind speed, wider outrigger beam sections, and intermediate fck of 40 MPa.A construção de edifícios altos vem sendo uma resposta a escassez de espaço horizontal nos grandes centros urbanos. A ação do vento é uma das principais preocupações no projeto estrutural desses edifícios, visto que gera deslocamentos significativos. Dessa forma, a escolha do sistema de contraventamento influência diretamente na viabilidade técnica e econômica para a construção desses edifícios. Sendo assim, este trabalho versa sobre um desses sistemas, os outriggers. Este é constituído de paredes ou vigas de elevada rigidez, posicionados em determinados pavimentos, que ligam o núcleo ao pórtico exterior. O objetivo deste trabalho é analisar a influência deste sistema na estabilidade global de edifícios altos em concreto armado no Brasil. Para isso, avalia-se paramentos que influenciam na estabilidade global, sendo eles: a velocidade básica do vento V0 (30, 40 e 50 m/s); a resistência característica do concreto fck (30, 40 e 50 MPa) e a rigidez das vigas que simulam este sistema por meio da variação de suas seções (40, 60 e 80 cm). Dessa forma, a partir de uma concepção estrutural preliminar com pavimento tipo de 15x25m e 150m de altura, foram modelados 15 edifícios no software TQS® versão Pleno LVP&S v23, licença fornecida pela empresa. Assim, esse modelador foi processado e redimensionado até apresentar o parâmetro de instabilidade ᵞz ≤ 1,10. Após esta avaliação realizou-se a inserção dos parâmetros definidos e comparou-se os resultados apresentados quanto ao momento na base do núcleo e o deslocamento total horizontal no topo do edifício. Nos modelos em que há o sistema de outrigger, 3 pavimentos são contraventos pelo sistema, por meio de vigas de elevada rigidez posicionados de acordo com a localização ótima dos outriggers. Conclui-se que a inserção do sistema apresenta redução significativa nos deslocamentos horizontais no topo da estrutura e nos esforços de momento fletor na base do núcleo rígido. Quantitativamente, essa redução apresentou taxas entre 6% e 8% para direção de menor rigidez e maior influência de vento, 90º, e entre 1% e 3% para a direção de 0º. Ademais, o sistema se desempenhou melhor para os modelos com maiores valores de velocidade básica do vento e seção da viga outrigger e o fck intermediário de 40 MPa.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Civil - ECivUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEdifícios altosEstabilidade globalConcreto armadoSistemas de contraventamentoGama-zOutriggerENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURASAnálise da influência do sistema de outrigger no projeto de edifícios altos em concreto armado no BrasilAnalysis of the Influence of the Outrigger System in the Design of Tall Reinforced Concrete Buildings in Brazilinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis60060077f25346-bc48-49b3-a3e1-bf4b0e0fab52reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARTHUMBNAILTCC_Análise da Influência do Sistema de Outrigger no Projeto de Edifícios Altos em Concreto Armado no Brasil_Vitória Piccoli (2).pdf.jpgTCC_Análise da Influência do Sistema de Outrigger no Projeto de Edifícios Altos em Concreto Armado no Brasil_Vitória Piccoli (2).pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4214https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/54d7b7b2-48ba-4498-bb7f-7efb919939d9/download4e2c2f9936a42c3a2018a05d5e7dbe18MD54falseAnonymousREADORIGINALTCC_Análise da Influência do Sistema de Outrigger no Projeto de Edifícios Altos em Concreto Armado no Brasil_Vitória Piccoli (2).pdfTCC_Análise da Influência do Sistema de Outrigger no Projeto de Edifícios Altos em Concreto Armado no Brasil_Vitória Piccoli (2).pdfTCC - Vitória da Cunha Piccoliapplication/pdf2106295https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/483a2345-959c-4bd3-b5cb-8be9cfcdb19b/downloadf122f96ef7720ccd171d0ab24d865f61MD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/9ba7081a-e7f3-4bfc-bdc3-c13594e08640/downloadf337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52falseAnonymousREADTEXTTCC_Análise da Influência do Sistema de Outrigger no Projeto de Edifícios Altos em Concreto Armado no Brasil_Vitória Piccoli (2).pdf.txtTCC_Análise da Influência do Sistema de Outrigger no Projeto de Edifícios Altos em Concreto Armado no Brasil_Vitória Piccoli (2).pdf.txtExtracted texttext/plain134959https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/f7f97616-2497-4c0a-a2ed-6a61df17f18c/downloada8cac6d93b28476f6d65f8136994d4fbMD53falseAnonymousREAD20.500.14289/184712025-02-06 00:15:02.189http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/18471https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-06T03:15:02Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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