Avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios de alvenaria

facilmente adaptáveis caso a caso, que pudessem ser aplicadas em larga escala? Em 2001 a SPES e o GECoRPA apresentaram uma proposta conjunta [SPES & GECoRPA, 2001] de um plano de redução da vulnerabilidade sísmica do edificado que contemplava esta hipótese. Efectivamente, operações de reforço das construções em larga escala já ocorreram no passado, embora despoletadas por eventos sísmicos com efeitos devastadores. Tais foram os casos dos sismos de 1 de Janeiro de 1980 [Oliveira et al., 1985] e de 9 de Julho de 1998 [Carvalho et al., 1998], ambos no Arquipélago dos Açores, donde resultaram danos avultados e, por isso mesmo, se procuraram soluções de reforço que, mais do que resolver casos individuais, fornecessem regras gerais para aplicação colectiva. A reabilitação em larga escala das tipologias construtivas mais vulneráveis é uma da soluções que mais contribui para a mitigação do risco sísmico global [Appleton, 2001], justificando-se, por isso mesmo, a procura de soluções de reforço genéricas e a identificação das mais eficazes. Com esta ideia em mente, está definido o enquadramento para o plano de trabalhos da tese.

1.3. Avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios de alvenaria

A presente tese dedica-se ao estudo do comportamento sísmico dos edifícios “gaioleiros”, sem e com reforço sísmico, recorrendo a ensaios experimentais e a simulações numéricas, tendo em vista a avaliação da vulnerabilidade sísmica destes edifícios de alvenaria. A motivação para realizar tal estudo resultou não só do desafio de dar resposta às questões colocadas anteriormente, como também da possibilidade de contribuir para estudos complementares no domínio da engenharia sísmica. O trabalho desenvolvido na presente tese insere-se, por isso, numa actividade de âmbito mais lato de avaliação da perigosidade, da vulnerabilidade e do risco sísmico que vem sendo realizada desde longa data no LNEC [Carvalho, 2001] e da qual as suas expressões mais recentes se reflectem, mas não se esgotam, nas Teses de Doutoramento de [Sousa, 2006] e [Carvalho, 2007].

Os edifícios antigos de alvenaria têm merecido a atenção da comunidade científica e técnica nacional, espelhada nos estudos que têm vindo a ser realizados sob vários aspectos e que, numa listagem claramente não exaustiva, incluem a avaliação da vulnerabilidade sísmica e estudo de soluções de reforço dos edifícios Pombalinos [Silva, 2001b] [Cardoso, 2002] [Valluzzi et al., 2006] e “gaioleiros” [Silva & Soares, 1997] [Branco, 2007] [Jesus, 2007] e ainda o efeito de quarteirão [Silva et al., 2001] [Ramos & Lourenço, 2004] [Neves et al., 2006] [Monteiro et al., 2006]. As paredes de alvenaria, um dos componentes fundamentais destes edifícios, têm sido estudadas sob o ponto de vista da caracterização [Pinho, 2000] e reabilitação estrutural de paredes antigas de alvenaria [Roque, 2002], da determinação das

Capítulo 1: Introdução propriedades mecânicas de paredes de alvenaria tradicional [Costa, 2002] e da investigação

experimental e numérica na mecânica da alvenaria de pedra [Oliveira, 2003]

[Vasconcelos, 2005]. Em relação ao comportamento dinâmico podem mencionar-se a análise modal de estruturas antigas com modelos de blocos rígidos [Lemos, 2003] e a detecção do dano através de técnicas de medição de vibrações [Ramos, 2007]. Num domínio diferente refere-se a análise de edifícios monumentais [Gago, 2004], a modelação de monumentos com reforços estruturais [Lemos, 2000] ou a utilização de indicadores para avaliação expedita da vulnerabilidade de edifícios antigos [Lourenço & Roque, 2006]. Para concluir, a caracterização dos sistemas construtivos e sua reabilitação também têm merecido atenção, referindo-se a reabilitação de edifícios antigos [Appleton, 2003] e de edifícios “gaioleiros” [Appleton, 2005] e a caracterização dos sistemas construtivos dos edifícios Pombalinos [Mira, 2007].

No que diz respeito aos edifícios “gaioleiros”, e apesar dos exemplos citados, há aspectos que se considera não terem sido ainda investigados ou que se julga necessário aprofundar. Nesse sentido, foi elaborado um plano de trabalhos, abrangendo vários domínios, que permitisse analisar o comportamento sísmico destes edifícios, avaliar a influência de diferentes soluções de reforço, e contribuísse para a avaliação da vulnerabilidade sísmica. Para começar, refere-se a necessidade de relacionar as características da tipologia construtiva com o comportamento sísmico observado noutros edifícios de alvenaria no passado de modo a obter um protótipo representativo dos edifícios “gaioleiros” que reproduzisse simultaneamente o seu comportamento sísmico global. Depois, o planeamento e realização de ensaios na plataforma sísmica triaxial do LNEC com modelos em escala reduzida, sem e com reforço, e interpretação da sua vulnerabilidade sísmica a partir dos resultados experimentais

[Coelho et al., 1999] [Coelho, 2004] constituiu um grande estímulo e uma oportunidade

única. Em paralelo, destaca-se o desafio de procurar soluções de reforço aplicáveis numa reabilitação sísmica em larga escala de estruturas de edifícios [Coelho, 2003] e a avaliação da sua eficácia e influência no comportamento sísmico e nos mecanismos de colapso observados nos ensaios experimentais. Para terminar, não menos importante é a passagem da experimentação para a modelação numérica [Lourenço, 2004], com a possibilidade aliciante de proceder à avaliação do estado inicial e à simulação do comportamento sísmico global dos modelos experimentais, abrindo o caminho à aplicação prática dos resultados alcançados [Lourenço, 2002].

A presente tese está estruturada em seis Capítulos nos quais se descrevem as actividades realizadas e se apresentam os resultados alcançados. No segundo Capítulo, já a seguir a esta

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introdução, é feita uma revisão dos conhecimentos mais relevantes para o trabalho realizado. Aí serão descritos, genericamente, os edifícios de alvenaria com interesse para o presente trabalho e, de forma mais pormenorizada, os edifícios “gaioleiros”, nomeadamente a sua estrutura típica, as principais deficiências construtivas e o modo como elas afectam o comportamento sísmico. Adicionalmente será revisto o comportamento sísmico típico de edifícios de alvenaria bem como as soluções de reforço aplicáveis com o objectivo de reduzir a sua vulnerabilidade. A terminar este Capítulo são resumidos os aspectos mais relevantes de vários ensaios experimentais com edifícios de alvenaria, sem e com reforço, realizados num passado recente.

No terceiro Capítulo descrevem-se os ensaios realizados na plataforma sísmica triaxial do LNEC. São definidos, em primeiro lugar, os protótipos representativos da tipologia construtiva, com base em informação detalhada sobre edifícios “gaioleiros”, e deduzidos, a partir deles, os modelos físicos que, atendendo às capacidades da plataforma sísmica, são em escala reduzida. São apresentadas as soluções de reforço consideradas e os conceitos por detrás da sua idealização. O processo de construção dos modelos é ilustrado e são apresentados os dados relativos às propriedades dos materiais empregues. A fechar este Capítulo é descrito todo o procedimento de ensaio e estabelecida a equivalência entre ensaios no que diz respeito às acções impostas.

No quarto Capítulo são apresentados e analisados, segundo a metodologia que é descrita logo no início, os principais resultados experimentais obtidos nos ensaios realizados na plataforma sísmica. Entre eles contam-se os danos observados, o comportamento dinâmico, e a resposta global em termos de força na base, deslocamento no topo e energia dissipada. Os modelos reforçados e não reforçados são comparados entre si de modo a se poder apreciar os efeitos e a eficácia das diferentes soluções de reforço sísmico.

No quinto Capítulo procede-se à transposição dos resultados experimentais para o domínio das simulações numéricas. Em primeiro lugar são apresentados os resultados de análises lineares realizadas com o intuito de avaliar o estado inicial dos modelos físicos, antes da realização dos ensaios na plataforma sísmica, e de avaliar a importância de alguns factores no seu comportamento dinâmico. Posteriormente, os resultados em termos de comportamento global dos modelos físicos obtidos nos ensaios experimentais na plataforma sísmica são tomados como referência para a realização de análises não lineares utilizando modelos contínuos e modelos de macroelementos comummente utilizados na avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios

Capítulo 1: Introdução No sexto e último Capítulo são passadas em revista as principais conclusões retiradas do trabalho realizado e, porque se detectaram aspectos que vão para além do âmbito da presente tese mas merecem uma análise mais aprofundada, são apontadas novas direcções a tomar na investigação da vulnerabilidade sísmica de edifícios de alvenaria.