Recentemente, comprei um apartamento em um prédio de 25 andares. Gostaria de saber qual é o limite prático para o número de andares em edifícios residenciais produzidos em massa e construídos em concreto armado monolítico?
Podemos esperar que o número de andares em edifícios típicos desse tipo aumente nos próximos anos ou esse seja o limite razoável da tecnologia? Em todas as referências que vi até agora, alegou-se que essa tecnologia não tem limites na altura dos edifícios. Mas duvido disso porque todos os arranha-céus que conheço foram construídos em aço.
Se o concreto armado monolítico não tem limitações, por que edifícios muito altos não foram construídos com esta tecnologia?
Respostas:
Qualquer limite será difícil de quantificar. Há muitos fatores que precisam ser pesados ao escolher o tipo de material básico.
A resposta curta é que o limite já foi escolhido para cada edifício. Isso foi feito durante o projeto pelos arquitetos e engenheiros que trabalharam no prédio. Algumas dessas decisões podem ter dependido das tecnologias disponíveis no momento em que o edifício foi projetado.
Alguns dos fatores que seriam levados em consideração:
Existem muitos fatores envolvidos no design de arranha-céus. Cada item acima tem um custo associado. O resultado final é pelo menos parcialmente controlado pelo preço estimado.
Os projetos modernos de arranha-céus às vezes incluem um núcleo de concreto que vai até o topo ou quase todo. Isso mostra que não há muito limite de altura para a construção em concreto, desde que você esteja de acordo com um volume utilizável reduzido.
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Esta afirmação é mais ou menos verdadeira.
A resposta de hazzey já fez um bom trabalho ao resumir as limitações reais da altura do edifício - ou seja, os fatores que, em qualquer aplicação real, controlam a decisão de quantos andares construir um edifício. No entanto, ainda existe a questão de quão alta uma estrutura poderia ser , supondo que fomos capazes de ignorar todos esses outros fatores.
Se fizermos uma suposição simplificadora (e muito ingênua) de que a única limitação da altura de uma estrutura é a resistência à compressão do próprio concreto, e também que a única carga transportada pelo concreto é a carga resultante do peso do coluna de concreto monolítico vertical acima (não há cargas vivas ou transferências de carga; o edifício é essencialmente um bloco maciço de concreto armado), o cálculo é bastante direto.
Isso é tão alto (3,64 mi ou 5,85 km) que a aceleração devido à gravidade seria visivelmente diferente no topo da estrutura; o peso unitário do concreto no topo seria aproximadamente 99,82% do que está no fundo - ou seja, cerca de 149,73 pcf.
Além disso, a incrível tensão aplicada ao concreto resultaria em tensões apreciáveis. Uma equação para o módulo de elasticidade do concreto de alta resistência (da ACI) é:
De acordo com a lei de Hooke, a tensão máxima na parte inferior da estrutura seria de cerca de 0,3%:
Para encontrar a tensão em toda a altura da estrutura, simplesmente integramos:
f(z)=γcz⋅g(z)gz
Isso significa que a altura reduzida da estrutura, após levar em conta a tensão do concreto, seria em torno de 19170 pés (3,63 mi ou 5,84 km).
De acordo com este artigo da Contruction Week Online, em 92 andares (423 m ou 1388 pés), o Trump International Hotel and Tower é atualmente o edifício de concreto mais alto do mundo (por definição), e é o 9º edifício mais alto do mundo. Isso representa cerca de 7% da altura possível (conforme definido pela análise simplificada acima). Embora a análise simplificada ignore todos os tipos de considerações práticas e não inclua fatores de segurança, é pelo menos um pouco instrutiva sobre o que seria possível com o uso de concreto armado de alto desempenho.
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