Instrumentação e aquisição de dados

A instrumentação utilizada nos ensaios foi idealizada de modo a permitir a medição das grandezas físicas consideradas mais relevantes para a quantificação da resposta global dos modelos às acções sísmicas. Particularmente no que diz respeito aos modelos, o comportamento frágil da argamassa de que são feitas as paredes deve contribuir para uma resposta pouco dúctil dos modelos, ao mesmo tempo que é esperada a abertura de fendas irregulares delimitando blocos de parede chocando entre si cujas dimensões e geometria não é possível conhecer com rigor à partida. Por esse motivo não foram previstos transdutores de deslocamentos dado que, nestas condições, quaisquer medidas efectuadas seriam pontuais e a relação com a resposta global dos modelos em termos de deslocamentos seria difícil de

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estabelecer. Esta é uma limitação que é ultrapassada recorrendo a grandezas físicas relacionadas, por exemplo através da dupla integração de acelerações no tempo.

Por outro lado, a concentração de massa nas paredes, a flexibilidade dos pavimentos e a sua deficiente ligação às paredes fazem antever uma importante componente de resposta devida à actuação de forças de inércia na direcção perpendicular ao plano das paredes. Assim, previram-se acelerómetros em vários pontos dos modelos localizados ao nível dos pisos para medir o campo de acelerações horizontais perpendiculares ao plano das paredes, distribuídos por vários alinhamentos verticais principalmente junto aos cunhais e a meia largura das paredes. No caso dos acelerómetros colocados nos cunhais, as acelerações medidas podem ser utilizadas para caracterizar a resposta das paredes perpendiculares no seu próprio plano admitindo que, apesar de alguma fendilhação, a parede tem, mesmo assim, alguma continuidade e um comportamento rígido na direcção horizontal. Dadas as dimensões dos modelos, o número de acelerómetros disponíveis constitui naturalmente uma limitação à geometria e densidade da malha a realizar.

Por último, a utilização das diferentes técnicas de reforço tem impacto no comportamento dos modelos não só ao nível global, reflectindo-se nas medições acima mencionadas, mas também ao nível local, através da compatibilização de deslocamentos e da transmissão de forças entre os vários elementos construtivos. Estas grandezas podem ser utilizadas para avaliar localmente a eficácia das técnicas de reforço mas a sua medição é de difícil concretização dada a natureza das peças utilizadas. A técnica de reforço 1 possui vários conectores aparafusados e/ou colados onde não é possível efectuar medições, o mesmo sucedendo na técnica de reforço 3 onde são utilizadas faixas de fibras de vidro coladas com resinas epoxy. Na realidade, apenas nos tirantes utilizados no reforço dos modelos 2 e 3 será possível medir as forças instaladas. Para o efeito previu-se a colocação de extensómetros nalgumas das peças de fixação que, após calibração, permitirão utilizá-las como células de força, isto é, ler extensões e convertê-las directamente em forças.

A selecção dos diferentes instrumentos e a sua localização nos modelos foi guiada quer pelas indicações acima quer pelas limitações em termos de equipamento disponível. Dos 32 acelerómetros disponíveis para os modelos optou-se por instrumentar duas das paredes com um maior número de acelerómetros, a parede Norte com 16 e a parede Este com 12, e as restantes duas paredes, Sul e Oeste, apenas com 2 acelerómetros para servirem de referência na comparação das respostas com as paredes opostas, conforme se pode ver na Figura 3.26. Dada a dificuldade em aparafusar os acelerómetros directamente à parede, devido às

Capítulo 3: Descrição dos ensaios características das argamassas, optou-se por os prender aos tacos de madeira utilizados para fixar os pavimentos pelo exterior como se mostra na Figura 3.27.

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Figura 3.27 – Esquema de fixação dos acelerómetros ao modelo

A plataforma sísmica foi também instrumentada com acelerómetros segundo as duas direcções definidas na Figura 3.25, um na direcção longitudinal (NS) e outro na direcção transversal (EW), para medir os movimentos impostos. Ao todo foram utilizados, portanto, 34 acelerómetros de três tipos distintos identificados na Figura 3.28 e na Figura 3.29.

Variable Capacitance (MEMS) Accelerometers: DC Response, 1 V/g,

Low-Level Acceleration, Field Test

Variable Capacitance (MEMS) Accelerometers: DC Response, 200 mV/g,

Low-Level Acceleration, Field Test

a) Modelo 7290A-2 b) Modelo 7290A-10

Figura 3.28 – Acelerómetros ENDEVCO [ENDEVCO, 2005]

Industrial ceramic shear ICP® accel., 100 mV/g, 0.5 to 5000 Hz, 2-pin top connector

a) Modelo 337A26 b) Curva de sensibilidade com a temperatura

Capítulo 3: Descrição dos ensaios Relativamente à medição de forças nos tirantes nos modelos 2 e 3, procurou-se

instrumentar as peças de fixação apresentadas anteriormente na Figura 3.19 com

extensómetros, ficando com a aparência da apresentada na Figura 3.30a). Dado o limitado número de extensómetros disponíveis, as peças originais foram modificadas como se mostra na Figura 3.30b) por forma a poderem ser instrumentadas apenas com 2 extensómetros cada. As peças de fixação foram colocadas no Modelo 2 de acordo com a disposição indicada na Figura 3.31 e no Modelo 3 de acordo com a disposição indicada na Figura 3.32. Cada uma das peças assim instrumentadas foi posteriormente calibrada [CIC-NSE, 2003] de modo a se poder converter o valor das extensões medidas em forças nos tirantes.

a) Peça original utilizada na posição H1 b) Peça modificada utilizada nas posições H2, H3, H4, N1, L1, L2, L3 e L4 Figura 3.30 – Pormenor das peças instrumentadas com extensómetros utilizadas na ligação de

paredes opostas por meio de tirantes

Considera-se que a instrumentação assim prevista permite uma identificação adequada dos diferentes parâmetros de controlo do comportamento dos modelos à acção sísmica, designadamente, a evolução das frequências e modos de vibração entre os vários ensaios bem como os perfis de acelerações nas paredes e a resposta em deslocamento nos vários ensaios. Ficam de fora, como se referiu, a avaliação de fenómenos locais relacionados com as técnicas de reforço com excepção das forças nos tirantes nos ensaios dos modelos 2 e 3.

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Figura 3.31 – Identificação das peças instrumentadas com extensómetros no Modelo 2

Figura 3.32 – Identificação das peças instrumentadas com extensómetros no Modelo 3

A leitura dos sinais foi efectuada através de placas de aquisição da National Instruments, modelos 1530 para os acelerómetros e 1520 para os extensómetros, ligadas a sistemas SCXI. A frequência de amostragem utilizada em todos os sinais foi de 400 Hz o que assegura, por

Capítulo 3: Descrição dos ensaios um lado, uma boa resolução no domínio do tempo para o registo das grandezas físicas e, por outro lado, uma largura de banda adequada para análises no domínio da frequência. Foram utilizados três postos independentes para a aquisição dos dados, designados PCI_MIO, POSTO 1 e POSTO 2, cuja sincronização dos registos foi assegurada através de um impulso eléctrico comandado pelo operador. O primeiro destes postos registou os 2 canais de aceleração na plataforma sísmica enquanto o segundo posto registou os 32 canais de aceleração nos modelo. O terceiro posto foi utilizado apenas nos modelos 2 e 3, tendo registado as extensões medidas nas peças utilizadas na ligação de paredes opostas por meio de tirantes. Relativamente à convenção de sinal adoptada para cada um destes registos, as acelerações foram consideradas positivas nos sentidos NS e EW, enquanto as forças positivas nos tirantes, deduzidas a partir das extensões, correspondem a tracção.