Acção e Comportamento Sísmico em Edifícios de Betão Armado

Os sismos são fenómenos de origem natural provocados, por exemplo, pelo movimento de placas tectónicas, deslizamentos em falhas geológicas, fenómenos vulcânicos ou deslizamentos de terras; podem ser provocados pelo ser humano como no caso de explosões. Os sismos materializam-se por oscilações na base da estrutura de amplitude pequena, mas com acelerações e velocidades elevadas e variáveis geram danos estruturais.

O comportamento de um edifício pode ser aproximado a um sistema de um grau de liberdade ou 1GDL (ver figura 1), que mediante as suas propriedades intrínsecas, a massa, rigidez e amortecimento, geram forças de inércia, restituição e de amortecimento, respectivamente como são apresentadas na equação (1). Este sistema pode ser utilizado para analisar o comportamento mais complexo de um edifício. As estruturas dos edifícios geralmente concentram a maioria da sua massa nos pisos, podendo ser aproximadas a vários osciladores de 1GDL dispostos em série, que apresentam várias configurações de deformação possíveis ou modos de vibração, como se apresenta na figura 1.

Figura 1 - À esquerda, equilíbrio dinâmico de um oscilador de um grau de liberdade, quando solicitado por uma  aceleração de base; à direita, 1º modo de vibração de um edifício de 3 pisos

Sendo o sismo um evento que varia ao longo do tempo, quando o período do movimento da base está próximo do período fundamental da estrutura dá-se o fenómeno de ressonância em que os efeitos da acção sísmica na estrutura são amplificados. A título de exemplo, no caso das estruturas de betão com um coeficiente amortecimento de 5%, e considerando uma oscilação harmónica simples na base, o factor de amplificação do deslocamento é na ordem de dez unidades [12]. Com base no que foi referido, os efeitos da acção sísmica são dependentes do período fundamental da estrutura, para relacionar o período da estrutura com acelerações e deslocamentos usam-se espectros de resposta, é apresentado um exemplo na figura 2.

Figura 2 - Espectro de resposta elástica à para acção tipo 1 [2] em Portugal para vários tipos de solo

Os efeitos dos sismos apresentando-se em função da rigidez e do amortecimento estrutural, o comportamento e os danos estão relacionados com o sistema estrutural adoptado e pela distribuição de rigidez, assunto que será abordado de forma mais alargada no capítulo seguinte.