Análise dos Deslocamentos

Figura 6.22 – Força de corte basal (kN) para os diferentes testes estudados com a respectiva ampliação com a indicação da redução máxima ocorrida em relação ao teste 0.

As alterações efectuadas da distribuição do parâmetro C ao nível de cada piso conseguiram melhorar ligeiramente o desempenho da estrutura, melhoria que é mais significativa na redistribuição através da comparação dos deslocamentos entre pisos correspondente ao teste 1. A partir desta análise, conclui-se que a força de corte basal beneficia de uma maior capacidade de dissipação nos últimos pisos, como definido no teste 1. As outras distribuições produzem resultados ligeiramente superiores em relação ao mesmo teste.

É relevante verificar, pela Figura 6.21, que todas as distribuições estudadas apresentam a força de corte basal segundo X para o sismo X idêntica ao valor inicial correspondente à estrutura sem dissipação de energia. Este comportamento demonstra que independentemente da configuração utilizada, devido aos modos de vibração complexo, não é possível reduzir este parâmetro.

6.6.3.2 Análise dos Deslocamentos

Nas figuras seguintes estão apresentados os resultados da análise dos vários testes relativos aos deslocamentos máximos (absolutos e relativos) ao nível de cada piso em cada uma das direcções.

Os resultados correspondem aos valores médios face à acção sísmica dos 10 acelerogramas em estudo e são registados no ponto 1 da estrutura ao longo da sua altura. Em relação ao ponto 2, os resultados apresentam-se no Anexo IV, uma vez que as conclusões a retirar são idênticas, sendo, no entanto, realizada uma análise conjunta do desempenho nestes dois pontos.

Numa primeira fase são apresentados, na Figura 6.23 e Figura 6.24, as evoluções dos deslocamentos absolutos em altura, para cada direcção sísmica e para os vários testes realizados, incluindo a resposta original da estrutura sem qualquer tipo de amortecimento. Para facilitar a sua consulta, e uma vez que as reduções são ligeiras a nível dos deslocamentos

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absolutos, apresenta-se à direita dos gráficos uma ampliação dos últimos 4 pisos, correspondentes aos deslocamentos mais elevados.

Figura 6.23 – Evolução dos deslocamentos máximos absolutos em altura no ponto 1 da estrutura para acção sísmica na direcção X, para os vários casos de estudo.

Figura 6.24 - Evolução dos deslocamentos máximos absolutos em altura no ponto 1 da estrutura para acção sísmica na direcção Y, para os vários casos de estudo.

De um modo geral, o comportamento global da estrutura manteve-se inalterado, apresentando, no entanto, uma pequena redução nos deslocamentos ao nível dos últimos pisos, comparativamente com a disposição original (teste 0). Pela análise das figuras anteriores, é possível observar que os testes que têm por base as distribuições dos deslocamentos relativos

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(teste 1 a 4), provocam uma maior redução dos deslocamentos nos últimos pisos, comparando com a distribuição relativa às forças dos dissipadores em altura (teste 5).

Como a capacidade de dissipação global de energia da estrutura se mantém constante e apenas se conjuga a distribuição da constante característica dos dissipadores em altura, a variação dos deslocamentos absolutos em altura não é significativa.

No entanto, é possível optimizar a distribuição dos dispositivos de dissipação de energia de forma a melhorar o desempenho sísmico da estrutura, não só em termos de redução dos deslocamentos absolutos, mas principalmente a nível dos deslocamentos relativos entre pisos, pois são estes valores que são importantes na análise dos danos dos elementos não estruturais. Porém, este facto não se sobrepõe à análise antes efectuada ao longo do trabalho relativo aos deslocamentos absolutos, pois esta é uma excelente maneira de avaliar a evolução geral dos deslocamentos relativos em altura, principalmente para grandes variações dos deslocamentos. Assim, para uma melhor avaliação, de qual o teste que se traduz num melhor desempenho face à acção sísmica, apresentam-se de seguida, na Figura 6.25 e Figura 6.26, os gráficos com evolução dos deslocamentos relativos ao nível de cada piso, correspondentes aos deslocamentos absolutos exibidos anteriormente.

Figura 6.25 - Evolução dos deslocamentos máximos relativos em altura no ponto 1 da estrutura para acção sísmica na direcção X, para os vários casos de estudo.

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Figura 6.26 - Evolução dos deslocamentos máximos relativos em altura no ponto 1 da estrutura para acção sísmica na direcção X, para os vários casos de estudo.

Esta análise é sem dúvida mais simples e permite que se tirem bastantes conclusões relativas à optimização da distribuição dos dissipadores em altura.

Em relação ao teste 5, confirmou-se que não apresenta praticamente melhorias em relação à configuração inicial (teste 0), pois as curvas dos deslocamentos relativos para estes testes são semelhantes. Este comportamento pode ser explicado pelo facto da distribuição do teste 5 ser idêntica à distribuição uniforme, apresentando pouca variação em altura da capacidade de dissipação.

Os benefícios da introdução do sistema de dissipação de energia com base na distribuição dos deslocamentos relativos em altura são bem visíveis pela redução dos deslocamentos relativos da estrutura, principalmente ao nível dos últimos pisos. Deve-se salientar que o objectivo de melhorar o desempenho sísmico, traduzido na redução dos deslocamentos de forma global na estrutura, é mais significativo nos últimos pisos, uma vez que é nestes que os deslocamentos são mais elevados.

As alterações efectuadas da distribuição do parâmetro C, ao nível de cada piso, conseguiram melhorar ligeiramente o desempenho da estrutura, melhoria que é mais significativa na redistribuição através da comparação dos deslocamentos entre pisos correspondente ao teste 1, seguido do teste 2. Estes testes, além de apresentarem menores deslocamentos, sobretudo a nível dos últimos pisos, apresentam uma maior homogeneidade dos deslocamentos relativos em altura (a curva aproxima-se da vertical), conseguindo obter um comportamento mais regular do edifício em altura.

Este fenómeno, além de ser explicado pela redistribuição do valor do parâmetro C em altura em função dos deslocamentos relativos, deve-se ao facto da distribuição do teste 1 apresentar a

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maior variação em altura da capacidade de dissipação, onde os últimos pisos possuem dissipadores mais potentes.

Assim, consegue-se uma maior redução de deslocamentos ao nível dos pisos com maiores deslocamentos iniciais (últimos pisos).

Contudo, ao longo da altura da estrutura é curioso observar que, de maneira geral, a redução dos deslocamentos dos vários testes estudados são semelhantes. Apenas se verificam diferenças significativas nos últimos pisos.

Para uma melhor interpretação do grau de desempenho do teste 1, apresenta-se no Quadro 6.13 uma análise quantitativa relativa às percentagens de redução dos deslocamentos relativos deste teste face àquele que corresponde à distribuição uniforme (teste 0).

Quadro 6.13 - Análise quantitativa da redução dos deslocamentos relativos do teste 1 em relação ao teste 0.

Pontos

Sismo X Sismo Y

Teste 0 Teste 1 Redução Teste 0 Teste 1 Redução

Ponto 1 ∆rx (mm) 6,62 6,26 6% 3,52 3,35 5%

∆ry (mm) 1,98 1,65 17% 5,18 4,8 7%

Ponto 2 ∆rx (mm) 6,35 6,09 4% 4,79 4,14 5%

∆ry (mm) 4,78 4,28 10% 3,31 3,13 8%

Como se verifica pela análise da tabela, a distribuição usada no teste 1 garante um melhor desempenho sísmico da estrutura, traduzida numa redução entre 4 a 17 % dos deslocamentos relativos. Esta análise é válida para as duas direcções dos deslocamentos, independentemente da direcção da acção do sismo, existindo, no entanto, uma menor diminuição dos resultados para os deslocamentos segundo X. Este comportamento deve-se, por um lado por ser a direcção com menor rigidez, mas justifica-se principalmente pelo facto de os dissipadores estarem colocados nas fachadas do edifício na direcção Y.

Além disso, a distribuição do teste 1 consegue ser mais eficaz para o deslocamento segundo Y na direcção contrária da actuação do sismo, com uma redução de 17 e 10%, para o ponto 1 e 2 respectivamente.

Tal como acontece na análise realizada com a força de corte basal, a distribuição do teste 1 é mais eficaz para o deslocamento segundo Y na direcção contrária da actuação do sismo.

Assim, e em jeito de conclusão, apresenta-se na Figura 6.27, a evolução da constante característica de dissipação de energia correspondente ao teste 1.

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Figura 6.27 – Evolução do valor de C em altura.

Pela análise da figura, observou-se que a solução optimizada que traduz um melhor desempenho sísmico na estrutura coincide com um aumento aproximadamente linear nos primeiros 20 pisos da constante característica do dissipador (entre 2000 e 4000). A excepção acontece no primeiro piso, uma vez que necessita de uma capacidade de dissipação superior em relação ao piso seguinte, devido ao deslocamento elevado ao qual está sujeito, além dos esforços na base da estrutura.

A partir do vigésimo piso, notou-se uma ampliação exponencial das capacidades dos dissipadores utilizados em altura, que se justifica pelo facto de a deformada da estrutura, correspondente a uma estrutura tipo de parede, caracterizar-se pelo aumento significativo dos deslocamentos em altura.