Procedimento de ensaio

O procedimento de ensaio adoptado tem em vista alcançar o duplo objectivo, delineado na secção 3.2, de quantificar e qualificar o comportamento da tipologia de edifícios “gaioleiros” face à acção dos sismos de modo a permitir uma posterior avaliação da sua vulnerabilidade baseada nas informações obtidas de acordo com as hipóteses simplificativas admitidas na secção 3.5. A quantificação do comportamento é realizada através da identificação das propriedades dinâmicas dos modelos ao longo do ensaio e por meio da medição da resposta dos modelos à solicitação sísmica simulada através de acelerações impostas na base com

amplitude crescente [Coelho et al., 1999]. No que diz respeito à qualificação do

comportamento dos modelos, esta é obtida através da interpretação dos mecanismos de dano observados ainda no decorrer dos ensaios ou, numa fase posterior, com recurso aos registos efectuados em fotografia e vídeo.

Nos ensaios realizados na plataforma sísmica triaxial são utilizados fundamentalmente dois tipos de sinais, o sinal de solicitação sísmica propriamente dito, já referido na secção 3.5 e relativamente ao qual se pretende avaliar o comportamento dos modelos, e outro destinado à sua identificação modal. Ambos têm de ser preparados, particularmente o primeiro, atendendo à acção que se considera mais relevante para o estudo em causa e aos efeitos de eventuais factores de escala utilizados nos modelos, entre outros aspectos. Considerou-se que a acção sísmica à qual os protótipos estão sujeitos é a definida nos espectros de resposta regulamentares [RSA, 1983] previstos para a zona A e terreno tipo I, que se apresentam na Figura 3.33 para os sismos tipo 1 e tipo 2 já majorados pelo factor de 1,5. Como os modelos são em escala reduzida, o espectro de resposta dos protótipos tem de ser escalado para ter em

Avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios de alvenaria

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consideração as relações impostas pela aplicação da lei de semelhança seleccionada, apresentada anteriormente no Quadro 3.2, resultando daí uma compressão do tempo para 1/3 e uma ampliação da aceleração para o triplo. Os espectros escalados para os modelos e majorados pelo factor de 1,5 são apresentados também na Figura 3.33 onde são visíveis as alterações decorrentes do efeito de escala. Face às características dinâmicas dos protótipos considerou-se que a acção sísmica condicionante era a do sismo tipo 1 pois apresenta valores de aceleração espectral mais elevados para a gama de períodos de vibração deste tipo de estruturas. Assim, foi utilizado nos ensaios de solicitação sísmica um sinal artificial representativo de um sismo real e compatível com aquele espectro de resposta. Devido à lei de semelhança entre o protótipo e o modelo a sua duração é comprimida pelo mesmo factor de 1/3 enquanto as acelerações são ampliadas para o triplo. A amplitude da solicitação sísmica é definida, numa primeira instância, através dos valores de pico da aceleração imposta na plataforma sísmica (PGA). Comparativamente, o sinal utilizado na identificação modal dos modelos é caracterizado por ter banda larga e baixa amplitude, equivalente a um ruído branco numa gama de frequências entre 0,1 Hz e 40 Hz. O sinal é totalmente artificial pois destina-se a permitir a identificação das frequências e modos de vibração dos modelos aplicando técnicas de análise estocástica. Neste caso a duração do sinal e a amplitude da aceleração não são afectados pelo factor de escala, pois não está em causa a simulação de qualquer fenómeno físico, sendo ambos influenciados apenas pela necessidade de gerar séries temporais longas e com uma amplitude tal que não interfiram com os resultados dos ensaios de solicitação sísmica.

Espectro de resposta (5% ) Zona A, sismo tipo 1, terreno tipo I, majoração 1,5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 0.01 0.1 1 10 Período [s] P seu d o ace le ração [ g ] Protótipo Modelo Espectro de resposta (5% ) Zona A, sismo tipo 2, terreno tipo I, majoração 1,5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 0.01 0.1 1 10 Período [s] P seudo a cel er ação [ g ] Protótipo Modelo

Figura 3.33 – Espectros de resposta regulamentares majorados para o protótipo [LNEC, 2007] e para o modelo

Capítulo 3: Descrição dos ensaios Em primeiro lugar é imposto na plataforma sísmica o sinal de identificação modal, para determinar as propriedades dinâmicas do modelo antes do primeiro ensaio, e em seguida é realizado um ensaio impondo a solicitação sísmica. O processo repete-se, alternando o sinal de identificação modal com a solicitação sísmica com PGA crescente, até se atingir um estado de dano de pré-colapso nos modelos, altura em que os ensaios terminam. As sequências de ensaios realizadas nos vários ensaios são apresentadas no Quadro 3.12 e no Quadro 3.13 onde é indicado o valor de PGA nominal. No caso particular dos modelos 00 e 3 não foram realizados ensaios de identificação modal após o último ensaio de solicitação sísmica pois estes modelos ficaram bastante danificados.

Quadro 3.12 – Sequência de ensaio do Modelo 0

Número Ensaio PGA nominal* Ficheiro Amostras

0 Identificação modal 0 ** cat_00.bin 48000

1 Solicitação sísmica 0 10% fct_00.bin 8192

2 Identificação modal 1 ** cat_01.bin 48000

3 Solicitação sísmica 1 20% fct_01.bin 8192

4 Identificação modal 2 ** cat_02.bin 48000

5 Solicitação sísmica 2 40% fct_02.bin 8192

6 Identificação modal 3 ** cat_03.bin 48000

7 Solicitação sísmica 3 60% fct_03.bin 8192

8 Identificação modal 4 ** cat_04.bin 48000

9 Solicitação sísmica 4 80% fct_04.bin 8192

10 Identificação modal 5 ** cat_05.bin 48000

11 Solicitação sísmica 5 100% fct_05.bin 8192

12 Identificação modal 6 ** cat_06.bin 48000

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Quadro 3.13 – Sequência de ensaio dos modelos 00, 1, 2, e 3

Número Ensaio PGA nominal* Ficheiro Amostras

0 Identificação modal 0 ** cat_00.bin 48000

1 Solicitação sísmica 0 20% fct_20.bin 8192

2 Identificação modal 1 ** cat_20.bin 48000

3 Solicitação sísmica 1 50% fct_50.bin 8192

4 Identificação modal 2 ** cat_50.bin 48000

5 Solicitação sísmica 2 75% fct_75.bin 8192

6 Identificação modal 3 ** cat_75.bin 48000

7 Solicitação sísmica 3 100% fct_100.bin 8192

8^§ Identificação modal 4 ** cat_100.bin 48000

* Relativamente ao máximo ** Sinal de caracterização § Só nos modelos 1 e 2

Os danos observados nos modelos, embora pudessem ocorrer em qualquer tipo de elementos, concentraram-se sobretudo nas paredes. Por este facto, é possível utilizar esquemas idênticos aos da Figura 3.34 para registar os danos, directamente a partir dos modelos ou indirectamente a partir dos registos em fotografia e vídeo, o que permite acompanhar a progressão do dano e a formação dos mecanismos, locais ou globais, em cada modelo.

Capítulo 3: Descrição dos ensaios

Figura 3.34 – Esquema para registo de danos nos modelos