Comparação da Análise Sísmica de um Edifício em Betão Armado segundo a actual ...

507 Pages·2010·5.48 MB·Portuguese

I(cid:3)STITUTO SUPERIOR DE E(cid:3)GE(cid:3)HARIA DE LISBOA

Departamento de Engenharia Civil

ISEL

Comparação da Análise Sísmica de um Edifício em
Betão Armado segundo a actual regulamentação
portuguesa de Estruturas e segundo os
Eurocódigos Estruturais para diferentes
Tipologias, Terrenos e Localizações

HELOÍSA SOFIA FERREIRA CARDEIRA

Bacharel

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de
Especialização em Estruturas

Orientador:
Mestre António Carlos Teles de Sousa Gorgulho, Prof.
Adjunto (ISEL)

Júri:
Presidente: Representante da Área de Especialização
/Coordenador da CCM
Vogais:
Doutor Jorge Manuel Neto Pereira Gomes, Inv.
Auxiliar do LNEC
Mestre António Carlos Teles de Sousa Gorgulho, Prof.
Adjunto (ISEL)

Setembro de 2010
I(cid:3)STITUTO SUPERIOR DE E(cid:3)GE(cid:3)HARIA DE LISBOA

Departamento de Engenharia Civil

ISEL

Comparação da Análise Sísmica de um Edifício em
Betão Armado segundo a actual regulamentação
portuguesa de Estruturas e segundo os
Eurocódigos Estruturais para diferentes
Tipologias, Terrenos e Localizações

HELOÍSA SOFIA FERREIRA CARDEIRA

Bacharel

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de
Especialização em Estruturas

Orientador:
Mestre António Carlos Teles de Sousa Gorgulho, Prof.
Adjunto (ISEL)

Júri:
Presidente: Representante da Área de Especialização
/Coordenador da CCM
Vogais:
Doutor Jorge Manuel Neto Pereira Gomes, Inv.
Auxiliar do LNEC
Mestre António Carlos Teles de Sousa Gorgulho, Prof.
Adjunto (ISEL)

Setembro de 2010
Resumo

Infelizmente nos dias de hoje deparamo-nos, cada vez mais, com notícias de
ocorrência de sismos. Muitos destes sismos são de grande intensidade, provocando a
destruição de muitas cidades e causando inúmeras vítimas mortais.
Para evitar maiores danos, materiais e humanos, houve a necessidade de se
implementar medidas de segurança e prevenção no dimensionamento de estruturas,
tendo como base a acção sísmica.
Esta dissertação tem como objectivo a comparação do ponto de vista técnico e
económico entre a estrutura em betão armado de um edifício, considerado com 2 ou 5
pisos, com diferentes localizações no território nacional e com diferentes terrenos de
fundação, projectada segundo os actuais regulamentos nacionais (Regulamento de
Segurança e Acções em Estruturas de Edifícios e Pontes e Regulamento de Estruturas
de Betão Armado e Pré-Esforçado) e a mesma estrutura projectada de acordo com a
versão final dos Eurocódigos Estruturais (EC0, EC1, EC2 e EC8). Pretende-se
essencialmente quantificar as diferenças na análise estrutural para as diferentes
condições quando se considera a acção sísmica definida segundo o RSAEEP e segundo
o Eurocódigo 8.
A análise estrutural e dinâmica da estrutura foi feita através do programa de
análise estrutural por elementos finitos, Sap 2000.
Constata-se que existe um agravamento ao nível da armadura nas estruturas
dimensionadas segundo os Eurocódigos em relação às mesmas mas dimensionadas
pelos regulamentos nacionais, RSA e REBAP.

Palavras-chave

Análise sísmica, Regulamentos nacionais, Eurocódigos Estruturais, Diferentes
tipologias, Tipos de terreno e localizações.
i
Abstract

Unfortunately, nowadays we are stumbled upon with more news and reports of
earthquakes, many of them events of great intensity, causing the destruction of multiple
cities and causing a large number of mortal victims.
To avoid such destruction and to prevent major damages, both material and
human to happen, there was a need to implement security and prevention measures in
the structural dimensioning of building designs.
The goal of this dissertation is to compare, from an economical and technical
point of view, the design of concrete structured buildings, from two to five floors
height, differencing in location and subsequent foundation´s implementation terrain.
First, designed according to Portugal´s current national legislation on building and
construction design, published in the following documents: i) “Regulamento de
Segurança e Acções em Estruturas de Edifícios e Pontes(RSAEEP)”, ii) “Regulamento
de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado (REBAP)”. Second, the same buildings
but designed under the European construction codes, as indicated in the following
norms: EC0, EC1, EC2 and EC8.
The essential objective is to quantify the differences between the two types of
designs when we analyze their resulting structures and when we consider a seismic
action defined by the RSAEEP and by the Eurocode E8.
The structural analysis was made using the software application SAP 2000.
The conclusions show that there is a reinforcement of the concrete´s metal
structure in the structures when using the European codes versus the resulting structures
designed under the national Regulations.

Keywords

Seismic Analysis, Construction Regulations, Structural Eurocodes, types of terrains,
locations.
ii
Agradecimentos

Quero agradecer ao Engenheiro António Gorgulho pela sua simpatia e total
disponibilidade que apresentou para o0rientar este trabalho, pelos esclarecimentos que
me prestou e por tudo o que com ele aprendi.
iii
Índice de texto
Resumo .............................................................................................................................. i
Abstract ............................................................................................................................. ii
Agradecimentos ............................................................................................................... iii
Índice de texto .................................................................................................................. iv
Índice de figuras ............................................................................................................... vi
Índice de quadros ............................................................................................................ vii
Introdução ......................................................................................................................... 1
Capítulo II ......................................................................................................................... 3
Sismos. Caracterização da acção. ..................................................................................... 3
II.1-Generalidades ......................................................................................................... 3
II.2-Classificação da acção sísmica ............................................................................... 8
II.2.1-Segundo o RSA ............................................................................................... 9
II.2.2-Segundo o Eurocódigo 8 ............................................................................... 15
Capítulo III ...................................................................................................................... 22
Descrição do Modelo. Casos Analisados ........................................................................ 22
III.1-Caracterização do modelo de estudo................................................................... 22
III.1.1-Enquadramento............................................................................................. 22
III.1.2-Materiais ....................................................................................................... 23
III.1.3-Acções .......................................................................................................... 23
III.1.4-Solução estrutural ......................................................................................... 25
III.1.5-Características de Ductilidade ...................................................................... 35
Capítulo IV ..................................................................................................................... 37
Análise de Resultados ..................................................................................................... 37
IV.1-Fundações ........................................................................................................... 38
IV.2-Lajes .................................................................................................................... 43
IV.3-Vigas ................................................................................................................... 55
IV.3.1-Segundo o RSA/REBAP .............................................................................. 56
IV.3.2-Segundo os Eurocódigos .............................................................................. 59
iv
IV.4-Pilares e Paredes ................................................................................................. 62
IV.4.1-Segundo o RSA/REBAP .............................................................................. 62
IV.4.1.1-Pilares ..................................................................................................... 62
IV.4.1.2-Paredes ................................................................................................... 65
IV.4.2-Segundo os Eurocódigos .............................................................................. 68
IV.4.2.1-Pilares ..................................................................................................... 68
IV.4.2.2-Paredes ................................................................................................... 71
Capítulo V ....................................................................................................................... 74
Conclusões ...................................................................................................................... 74
Bibliografia ..................................................................................................................... 78
Anexos A
Anexos B

v
Índice de figuras
Figura II.1-Movimentação das particulas devido às ondas sísmicas; Fonte: “Terra, Universo de
Vida”, Porto Editora, 1999. ........................................................................................................... 6
Figura II.2- Delimitação das zonas sísmicas de acordo com o RSA; Fonte: RSA, 2005 ............ 10
Figura II.3-Espectro relativo à acção sísmica Tipo 1; Fonte: RSA,2005. ................................... 12
Figura II.4-Espectro relativo à acção sísmica Tipo 2; Fonte: RSA, 2005. .................................. 12
Figura II.5-Espectro relativo à acção sísmica Tipo 1; Fonte: RSA, 2005. .................................. 13
Figura II.6- Espectro relativo à acção sísmica Tipo 2; Fonte: RSA, 2005. ................................. 13
Figura II.7-Espectro relativo à acção sísmica Tipo 1; Fonte: RSA, 2005. .................................. 14
Figura II.8- Espectro relativo à acção sísmica Tipo 2; Fonte: RSA, 2005. ................................. 14
Figura II.9-Zonamento sísmico Portugal contimental; Fonte: EC8-Anexo Nacional, 2010. ...... 16
Figura II.10-Zonamento sísmico no Arquipélago da Madeira (Acção sísmica Tipo 1); Fonte:
EC8-Anexo Nacional, 2010. ........................................................................................................ 16
Figura II.11-Zonamento sísmico no Arquipelago dos Açores (Acção sísmica Tipo 2); Fonte:
EC8-Anexo Nacional, 2010. ........................................................................................................ 17
Figura II.12-Forma do espectro de resposta elástica; Fonte: Eurocódigo 8, 2010. ..................... 20
Figura III.1-Planta do edifício de dois pisos com identificação das vigas. ................................. 27
Figura III.2-Planta do edifício de cinco pisos com identificação das vigas. ............................... 28
Figura III.3-Planta do edifício de dois pisos com identificação dos pilares. ............................... 30
Figura III.4-Representação em 3D do edifício de dois pisos. ...................................................... 31
Figura III. 5- Representação em 3D do edifício de cinco pisos. .................................................. 32
Figura III.6-Planta do edifício de cinco pisos com identificação dos pilares e paredes. ............. 34
Figura III. 7- Planta do piso 0 do edifício de cinco pisos,para Faroe Lagos, Terreno D, EC8 com
identificação dos pilares e paredes. ............................................................................................. 35
Figura IV.1-Planta dos efifícios com identificação das lajes. ...................................................... 44
Figura IV.2-Momentos segundo x na laje do piso, edifício de dois pisos. .................................. 45
Figura IV.3-Momentos segundo x na laje de cobertura, edifício de dois pisos. .......................... 46
Figura IV.4-Momentos segundo y na laje do piso, edifício de dois pisos. .................................. 47
Figura IV.5-Momentos segundo y na laje de cobertura, edifício de dois pisos ........................... 48
Figura IV. 6-Momentos segundo x na laje do piso, edifício de cinco pisos. ............................... 51
Figura IV.7-Momentos segundo x na laje de cobertura, edifício de cinco pisos. ........................ 52
Figura IV.8-Momentos segundo y na laje do piso, edifício de cinco pisos. ................................ 53
Figura IV.9-Momentos segundo y na laje de cobertura, edifício de cinco pisos. ........................ 54

vi
Índice de quadros
Quadro II.1-Escala de Mercalli Modificada; Fonte: “Sismos e Edifícios”, Mário Lopes et al.,
2008 ............................................................................................................................................... 7
Quadro II.2-Valores do coeficiente de sismicidade, α; Fonte: RSA,2005. .................................. 11
Quadro II.3-Tipos de Terreno EC8; Fonte: Eurocódigo 8, 2010. ................................................ 18
Quadro II.4- Aceleração máxima de referência agR (m/s2) nas várias zonas sísmicas; Fonte:
EC8-Anexo Nacional, 2010. ........................................................................................................ 21
Quadro II.5- Valores dos parâmetros definidores do espectro de resposta elástico para a Acção
sísmica Tipo 1; Fonte: EC8-Anexo Nacional, 2010. ................................................................... 21
Quadro II.6- Valores dos parâmetros definidores do espectro de resposta elástico para a Acção
sísmica Tipo 2; Fonte: EC8-Anexo Nacional, 2010. ................................................................... 21
Quadro III.7-Zonas sísmicas das cidades em estudo. .................................................................. 22
Quadro III.8-Tipos de terreno do RSA e EC8 utilizados. ............................................................ 23
Quadro III.9- Secção dos pilares do edifício de dois pisos. ......................................................... 29
Quadro III.10- Secção dos pilares do edifício de cinco pisos. ..................................................... 31
Quadro III.11- Alterações a serem feitas no piso 0 da estrutura para Faro e Lagos, terreno D em
relação ao EC8. ............................................................................................................................ 33
Quadro III.12- Secção das paredes do edifício de cinco pisos. ................................................... 33
Quadro III.13-Classes de Ductilidade.......................................................................................... 35
Quadro IV.1-Cálculo de sapatas para edifício de dois pisos. ...................................................... 40
Quadro IV.2- Cálculo de sapatas para edifício de cinco pisos. ................................................... 41
Quadro IV.3-Armadura principal nas lajes do edíficio de dois pisos, face superior, direcção x. 43
Quadro IV.4-Armadura principal nas lajes do edíficio de dois pisos, face superior, direcção y. 46
Quadro IV.5-Armadura principal nas lajes do edíficio de dois pisos, face inferior, direcção x. . 48
Quadro IV.6-Armadura principal nas lajes do edíficio de dois pisos, face inferior, direcção y. . 49
Quadro IV.7-Armadura principal nas lajes do edíficio de cinco pisos, face superior, direcção x.
..................................................................................................................................................... 50
Quadro IV.8-Armadura principal nas lajes do edíficio de cinco pisos, face superior, direcção y.
..................................................................................................................................................... 52
Quadro IV.9-Armadura principal nas lajes do edíficio de cinco pisos, face inferior, direcção x.
..................................................................................................................................................... 54
Quadro IV.10-Armadura principal nas lajes do edíficio de cinco pisos, face inferior, direcção y.
..................................................................................................................................................... 55
Quadro V.1-Percentagem de agravamento em área de aço para vigas do edifício de dois pisos 75
vii
Quadro V.2-Percentagem de agravamento em área de aço para pilares e paredes do edifício de
dois pisos ..................................................................................................................................... 75
Quadro V.3-Percentagem de agravamento em área de aço para vigas do edifício de cinco pisos
..................................................................................................................................................... 76
Quadro V.4-Percentagem de agravamento em área de aço para pilares e paredes do edifício de
cinco pisos ................................................................................................................................... 76

viii