segunda-feira, 1 de dezembro de 2014

PRINCÍPIOS BÁSICOS DO COMPORTAMENTO SÍSMICO DE ESTRUTURAS

O  sistema  estrutural  corrente  de  edifícios  é  constituído  por  elementos  verticais,  os  pilares,  e horizontais,  as  vigas  e  as  lajes.  É  ao  nível  dos  pisos  que  se  encontra  a maior  percentagem  de massa  do  edifício,  razão  pela  qual  o RSA  considera  sistemas  discretos  em  que  se  concentra  a totalidade da massa nestes níveis. 

O efeito que os  sismos provocam nos edifícios  consiste numa deformação  imposta na base  com características dinâmicas que  introduz acelerações  transmitidas aos vários pisos. Segundo a 2ª  lei de Newton, o produto de uma massa pela sua aceleração gere uma força aplicada. A acção sísmica pode assim ser  interpretada como um conjunto de forças horizontais variáveis no  tempo   e que se  desenvolvem ao nível dos pisos, denominadas por forças de inércia, sendo a capacidade resistente de uma estrutura à acção sísmica associada à resposta a estes efeitos. 

Convém realçar que, à parte da acção sísmica, deverão ser sempre verificados os estados  limites para o carregamento vertical, pelo que o dimensionamento e concepção estrutural terão de garantir um correcto encaminhamento das cargas para estes dois casos. No mesmo sentido, efeitos como a  variação de temperatura e a retracção do betão também devem ser tidos em consideração aquando da concepção da estrutura e da verificação especialmente aos estados limite de serviço.

Para qualquer material estrutural utilizado,  terão de ser asseguradas a resistência e a rigidez para  cargas verticais e horizontais. A resistência prende-se com a capacidade de transmissão de cargas  desde  o  ponto  de  aplicação  até  às  fundações  sem  que  a  capacidade  resistente  dos  elementos  estruturais  seja ultrapassada, ao passo que a  rigidez é necessária para controlar as deformações  nos  elementos  estruturais  sujeitos  ao  carregamento  gravítico  e  os  deslocamentos  entre  pisos provocados  pelas  acções  horizontais. Para  dotar  as  estruturas  com  estas  características  existem soluções  estruturais  alternativas  cuja  adequabilidade  depende  das  características  do  edifício  em causa.

Os sistemas estruturais disponíveis são o pórtico, as paredes e as soluções mistas. O sistema em  pórtico  é  anterior  e  quase  que  é  contemporâneo  da  própria    introdução  do  betão  como material  estrutural. Neste  sistema as  cargas  gravíticas  são  transmitidas às  lajes, que apoiam nas vigas, e  que por  sua  vez  transmitem essas  cargas aos pilares e  fundações.  Inicialmente este  sistema era  apenas dimensionado para as cargas verticais, verificando-se que este era suficiente para transmitir  as cargas horizontais equivalentes ao sismo que a regulamentação da altura considerava. 

O  aparecimento  do  RSA  em  1983  veio  introduzir  uma  nova  filosofia  na  quantificação  da  acção  sísmica agravando os  seus efeitos, verificando-se então que o  sistema em pórtico era em muitos  casos  insuficiente  para  resistir  a  estes  esforços  em  estruturas  de  dimensões  consideraveis.  Generalizou-se  assim  a  utilização  do  sistema  de  estrutura mista  pórtico/parede,  que  consiste  na  substituição  de  alguns  espaços  entre  pilares  e  vigas  anteriormente  ocupados  por  alvenaria,  por  paredes resistentes de betão armado. De modo a não afectar demasiado a compatibilização com a  arquitectura, é frequente materializar estas paredes nas caixas de elevadores ou de escadas ou nas empenas.

Por último, surge o sistema estrutural  tipo parede,  “em que os elementos verticais  resistentes são  todos ou quase todos paredes de betão armado” [2]. A reduzida utilização deste sistema estrutural  deve-se à dificuldade de compatibilização com a arquitectura e a algum acréscimo de custos. A sua  utilização compensa em edifícios com geometria muito regular em que o processo construtivo pode  ser  facilitado  ou  em  edifícios  bastante  altos  onde  é  necessário  conferir  uma  elevada  resistência  sísmica.

Na  grande maioria  dos  edifícios  correntes  com  um  porte  considerável  constata-se  que  o  sistema  estrutural  mais  eficaz  para  a  acção  sísmica  é  o  sistema  misto  pórtico-parede.  Os  pórticos  ,apresentam  um  maior  grau  de  redundância  estrutural,  maximizando-se  assim  a  capacidade  de  dissipação de energia através de formação de rótulas plásticas como se  refere posteriormente. Por  ,outro  lado,  as  paredes  conferem  às  estruturas  não  só  uma  boa  capacidade  resistente  a  cargas  horizontais,  mas  também  uma  elevada  rigidez  o  que  possibilita  o  controlo  dos  deslocamentos  relativos  entre  pisos.  Como  as  lajes  apresentam  elevada  rigidez  no  plano  horizontal,  os  deslocamentos das paredes são os mesmos que os pilares vão sofrer, sendo possível deste modo limitar os danos nos elementos não estruturais, e reduzir os efeitos de 2ª ordem na estrutura.

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