O EC8 distingue no art.º 5.2.1 três classes de ductilidade diferentes:
Classe de Ductilidade Baixa – DCL (Ductility Class Low);
Classe de Ductilidade Média – DCM (Ductility Class Medium);
Classe de Ductilidade Alta – DCH (Ductility Class High).
Na classe DCL, recomendada apenas nos casos de baixa sismicidade, encontram-se as estruturas dimensionadas em regime elástico, em que a sua resistência à acção sísmica é efectuada apenas pela capacidade resistente dos elementos, não tendo em consideração a sua capacidade de dissipação de energia.
A classe DCM corresponde a estruturas para as quais o seu projecto, dimensionamento e pormenorização está de acordo com as disposições do projecto de resistência aos sismos, possibilitando que a resposta da estrutura se desenvolva em regime não elástico sem a ocorrência de roturas frágeis. Por fim, a Classe DCH caracteriza estruturas projectadas, dimensionadas e pormenorizadas com critérios que garantem altos níveis de plasticidade, através de uma análise mais minuciosa quando comparada com a classe DCM.
4.4.1 Classe de Ductilidade DCM
Uma vez que os elementos que constituem a estrutura do edifício vão ser dimensionados para a classe de ductilidade média, torna-se essencial analisar os processos de dimensionamento para as estruturas desta classe. O conjunto de requisitos para a classe DCM encontra-se no art.º 5.4 do EC8.
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4.4.1.1 Dimensionamento
O dimensionamento de uma estrutura que não se encontre numa zona de sismicidade baixa e permaneça em regime elástico durante a acção sísmica de projecto, resulta em elementos estruturais com dimensões superiores às realmente necessárias e consequentemente, em custos económicos mais elevados. Torna- -se assim muito importante saber tirar proveito do comportamento não linear de uma estrutura perante a acção sísmica, desde que asseguradas as suas deformações inelásticas, ou seja, não comprometendo, de todo, a integridade da estrutura e dos seus elementos. Estas deformações inelásticas ajudam a dissipar a energia absorvida pela estrutura devido ao sismo e localizam-se normalmente nas chamadas “zonas críticas”. Deste modo, estas zonas devem ser adequadamente pormenorizadas, de maneira a que seja garantida a ductilidade necessária para estas deformações.
Infelizmente, pelos mais diversos motivos, não é possível prever o comportamento que uma estrutura terá durante toda a sua vida útil. No entanto, adoptando um dimensionamento em termos de capacidade real, “capacity design”, é possível prever o comportamento de uma estrutura perante um sismo. Impondo valores de ductilidade maiores em zonas críticas, onde se pretende a formação de rótulas plásticas, é possível garantir que nessas zonas a estrutura tenha uma capacidade de deformação superior para além da cedência. De maneira a garantir que estas rótulas plásticas dissipam energia de uma maneira estável durante a ocorrência de um sismo, é importante garantir que estas se formam em flexão com cedência das armaduras. No entanto, após a cedência destas armaduras dá-se uma redução significativa de ductilidade, podendo ocorrer uma rotura frágil, por esforço transverso, que pode originar uma repentina transmissão de esforços elevados aos outros elementos da estrutura e levar, consequentemente, ao seu colapso. Deve, portanto, garantir-se que as armaduras de esforço transverso se mantêm em regime elástico, dimensionando as zonas críticas para as forças de corte máximas que se poderão desenvolver nestas zonas. Este princípio, para a classe DCM, é abordado no art.º 5.4.2.1 do EC8, onde se encontram definidos os vários processos para a determinação dos valores de cálculo do esforço transverso dos elementos sísmicos primários.
Para que a estrutura tenha uma boa capacidade de dissipação de energia é necessária a formação do maior número possível de rótulas plásticas. Deste modo, é objectivo do projectista que as rótulas plásticas se formem nas vigas junto aos nós viga-pilar, zona de momentos máximos, tal como ilustra a seguinte figura, e não nos pilares:
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4.4.1.2 Materiais
Analisando o art.º 5.4.1.1 do EC8, verifica-se que os requisitos relativos aos materiais para a classe DCM nos elementos sísmicos primários são os seguintes:
Betão de classe superior a C16/20;
Nas zonas críticas é apenas permitido o uso de varões nervurados na armadura, excepto para estribos fechados e ganchos;
Nas zonas críticas devem ser utilizados aços da classe B ou C.
4.4.1.3 Restrições Geométricas
É referido no art.º 5.4.1.2.1(2)P do EC8, que devem ser tidas em consideração medidas para reduzir os desvios geométricos, que podem influenciar a resistência dos elementos constituintes de uma estrutura. Deste modo, nas estruturas projectadas para a classe DCM, as restrições geométricas relevantes para o edifício em estudo são as seguintes:
Vigas (art.º 5.4.1.2.1 do EC8)
Com vista a permitir uma transmissão eficaz de momentos cíclicos entre vigas e pilares, deve limitar-se a excentricidade do eixo da viga em relação ao pilar a que conflui para uma dimensão inferior a 𝑏𝑐/4, em que 𝑏𝑐 representa a maior dimensão em planta do pilar perpendicular ao eixo longitudinal da viga.
Esta condição, nos pisos elevados, não foi possível verificar nos nós dos pilares P9 e P34, devido às condições impostas pela solução arquitectónica. Nos pisos enterrados, a verificação desta condição não se revela necessária, uma vez que o art.º 5.8.1(5) do EC8 refere que se admite, para o tipo de solução estrutural deste edifício nestes pisos, que os pilares e vigas, incluindo os da cobertura da cave, se mantêm em regime elástico durante a actuação do sismo, podendo portanto ser projectados de acordo com 5.3.2(1)P do EC8, que menciona que estes elementos podem ser projectados de acordo com a EN 1992- 1-1:2004 (EC2).
Por outro lado, com o objectivo de tirar partido do efeito favorável da compressão de um pilar na aderência dos varões horizontais que atravessam o seu nó, deve ser satisfeita a seguinte largura da viga sísmica primária confluente ao nó:
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Em que:
o 𝑏𝑤 – Largura da viga;
o 𝑏𝑐 – Maior dimensão em planta do pilar perpenducular ao eixo longitudinal da viga; o ℎ𝑤 – Altura da viga.
Esta condição é verificada em todas as vigas sísmicas primárias.
Pilares (art.º 5.4.1.2.2 do EC8)
Caso o coeficiente de sensibilidade ao deslocamento relativo entre pisos 𝜃, definido no art.º 4.4.2.2 do EC8, seja superior 0,10, as dimensões da secção transversal dos pilares não devem ser inferiores a um décimo da maior distância entre o seu ponto de inflexão e as suas extremidades, para a flexão num plano paralelo à dimensão considerada.
Este coeficiente, como demonstrado detalhadamente no capítulo “7.7 – Efeitos de 2ª Ordem”, é inferior a 0,10, verificando assim a condição acima descrita.
Paredes dúcteis (art.º 5.4.1.2.3 do EC8)
Deverá ser satisfeita a seguinte expressão referente à espessura da alma de uma parede dúctil:
𝑏𝑤𝑜≥ max {0,15 ; ℎ𝑠/20} (4.2)
Em que:
o 𝑏𝑤𝑜 – Espessura da alma da parede (em metros); o ℎ𝑠 – Altura livre do piso (em metros).
Para as partes confinadas da secção da parede, elementos de extremidade, devem ainda ser satisfeitos os critérios referidos no art.º 5.4.3.4.2(10) do EC8 que são os seguintes:
𝑏𝑤≥ 200 mm (4.3)
𝑙𝑐 ≥ ℎ𝑠/15 𝑠𝑒 𝑙𝑐 ≤ 𝑚𝑎𝑥{2𝑏𝑤 ; 0,2𝑙𝑤 ; 𝑏𝑤} (4.4)
𝑙𝑐 ≥ ℎ𝑠/10 𝑠𝑒 𝑙𝑐 > 𝑚𝑎𝑥{2𝑏𝑤 ; 0,2𝑙𝑤 ; 𝑏𝑤} (4.5) Sendo:
o 𝑏𝑤 – Espessura da parte confinada;
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o 𝑙𝑐 – Comprimento da parte confinada; o ℎ𝑠 – Altura do piso.
Estas condições são verificadas em todas as paredes estruturais.