Vulnerabilidade Sísmica dos Edifícios porticados de Betão Armado da cidade de Lisboa

140 Pages·2017·29 MB·Portuguese

Vulnerabilidade Sísmica dos Edifícios porticados de Betão
Armado da cidade de Lisboa- décadas de 1960-80

Ana Carolina Saldanha Moniz Jarimba

Dissertação para Obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Civil

Orientadores: Professora Doutora Rita Maria do Pranto Nogueira Leite Pereira Bento
Professor Doutor Alexandre Bacelar Gonçalves

Júri
Presidente: Professor Doutor José Joaquim Costa Branco de Oliveira Pedro
Orientador: Professora Doutora Rita Maria do Pranto Nogueira Leite Pereira Bento
Vogal: Professor Doutor Jorge Miguel Silveira Filipe Mascarenhas Proença

Abril 2016
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Agradecimentos
Pelo papel que desempenharam para a conclusão deste objetivo, gostaria de agradecer:
À Professora Rita Bento, orientadora desta tese, pelo apoio, conhecimentos transmitidos e
disponibilidade prestada.
Ao Professor Alexandre Gonçalves, coorientador desta tese, pelo apoio, disponibilidade e
conhecimentos transmitidos.
À minha mãe, pai e irmão por todo o apoio dado ao longo curso.
A todos os meus amigos e amigas que me acompanharam ao longo destes anos e que tornaram
estes anos tão positivos e marcantes.
Ao meu amigo e colega, Duarte, por todo o apoio e troca de ideias ao longo destes meses de
trabalho.
À Residência Maria Imaculada pelo apoio e acolhimento que me deram ao longo do curso.
A todos os funcionários do Arquivo Municipal de Lisboa, que com os seus serviços permitiram um
recolha de dados mais eficaz.

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Resumo
A elevada densidade populacional da cidade de Lisboa, o histórico de ocorrências sísmicas com
elevada perda de vidas humanas e materiais, o valor histórico-cultural da cidade e a existência de
construções baseadas em materiais, técnicas construtivas e de projeto inadequados, tornaram clara a
necessidade de medidas que mitiguem os efeitos de uma ocorrência sísmica.
Os edifícios porticados de betão armado (BA) construídos entre 1960 e 1980, por marcarem uma fase
de transição regulamentar entre edifícios de BA com um regulamento sísmico pouco claro e os
edifícios dimensionados e construídos com base em regulamentos em que o desempenho estrutural
face às ações sísmicas é uma preocupação, tornou-os o ponto central deste trabalho. A existência de
um parque habitacional com um elevado número de edifícios correspondentes a esta fase construtiva
leva à necessidade de um estudo de vulnerabilidade e da criação de uma plataforma que permita a
fácil e rápida identificação destas estruturas, permitindo assim a implementação de medidas de
reforço, permitindo uma diminuição dos danos que a ação sísmica possa provocar. O Bairro de
Alvalade, resultante de um plano de expansão da cidade de Lisboa promovido pela câmara municipal
em 1944, torna-se a escolha adequada de área de estudo pela percentagem de edifícios
correspondentes a esta tipologia. Com este objetivo, e recorrendo a um sistema de informação
geográfica (SIG), desenvolveu-se uma base de dados com as informações que se identificaram como
essenciais para a avaliação sísmica do edificado correspondente a esta tipologia localizado na zona
de estudo. Posteriormente selecionou-se um edifício a partir do qual se desenvolveu um estudo
analítico detalhado, tendo-se desenvolvidos modelo numérico 3D, com base nas informações
disponíveis na plataforma SIG. Este modelo foi desenvolvido recorrendo ao software SAP2000 e
permitiu realizar análises dinâmicas lineares e estáticas não lineares.
As análises estáticas não lineares (pushover) desenvolvidas permitiram fornecer informações sobre a
distribuição do comportamento não linear nos diferentes elementos estruturais, assim como a
identificação das regiões críticas do edifício, permitindo identificar as zonas que deveriam ser sujeitas
a intervenções de reforço.
Para este edifício aplicou-se também a metodologia ICIST/ACSS de avaliação da vulnerabilidade
sísmica estrutural de edifícios de betão armado.
Todos as decisões tomadas neste trabalho foram com base no regulamento europeu o Eurocódigo 8-
Parte 1 e o respetivo anexo nacional e a Parte 3.

Palavras-chave:
Vulnerabilidade sísmica; SIG; Edifícios porticados de betão armado 1960-1980; Análise sísmica;
Análise estática não linear (pushover); Metodologia ICIST/ACSS
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Abstract
The high population density of the city of Lisbon, the history of seismic occurrences with human and
material losses, the historical-cultural value of the city and the existence of constructions based on
inadequate materials and inappropriate design and constructive techniques, made clear the need for
measures to mitigate the effects of a seismic occurrence.
Reinforced concrete (RC) frame buildings built between 1960 and 1980 constitute the central point of
this work. These buildings mark a code transition, between RC buildings built under an unclear
seismic regulation and buildings designed and built with a regulation on which structural performance
to seismic actions is a concern. The existence of a housing stock with a high number of buildings
matching this constructive phase stresses the need for a vulnerability study and for a platform that
allows an easy and rapid identification of these structures, allowing a reduction of damage that a
seismic action may cause. The Bairro de Alvalade, resulting from an expansion plan of Lisbon
promoted by the municipality in 1944, is an adequate choice due to the percentage of this type of
buildings. With this objective, and using a geographic information system (GIS), a database was built,
maintaining most of the information required for the definition of seismic vulnerability relative to
buildings of this typology located on the study area.
Later, a building was selected as a study case and a numerical model was developed to analyse it,
taking into account the information available on the GIS platform. This model was developed using
SAP2000 software. The selected building was then submitted to linear and nonlinear static (pushover)
analyses. The latter type of analyses provide information about the structure characteristics that
cannot be provided by a linear analysis, such as the identification of critical regions, allowing a better
identification of the most vulnerable structural elements.
For the case study the existing ICIST/ACSS seismic vulnerability assessment methodology for
reinforced concrete structures was applied.
All the decisions made in this work are in accordance to the european regulation, Eurocode 8 – Part 1
and the respective national annex and Part 3.

Key-words:
Seismic vulnerability; GIS; Reinforced concrete frame buildings 1960-1980; Seismic analysis;
Nonlinear static analysis (pushover); ICIST/ACSS methodology

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Índice
1 Introdução ......................................................................................................................... 1
1.1 Enquadramento Geral ................................................................................................................ 1
1.2 Objetivos .................................................................................................................................... 2
1.3 Estrutura da dissertação ............................................................................................................ 2
2 Enquadramento ............................................................................................................... 5
2.1 Vulnerabilidade sísmica em Portugal ......................................................................................... 5
2.2 Evolução das Tipologias Construtivas ....................................................................................... 6
2.3 Estruturas Porticadas de Betão Armado de 60-80 ..................................................................... 9
3 Metodologia .................................................................................................................... 11
3.1 Introdução ................................................................................................................................ 11
3.2 Construção da base de dados SIG .......................................................................................... 12
3.2.1 Modelo da base de dados ................................................................................................. 12
3.3 Caso de Estudo ........................................................................................................................ 16
3.3.1 Introdução .......................................................................................................................... 16
3.3.2 Caracterização Geral ......................................................................................................... 17
3.3.3 Elementos estruturais ........................................................................................................ 20
3.3.3.1 Fundações .................................................................................................................. 20
3.3.3.2 Paredes ....................................................................................................................... 21
3.3.3.3 Elementos de betão armado ....................................................................................... 21
3.3.3.4 Pavimentos ................................................................................................................. 24
3.3.3.5 Escadas e Coberturas ................................................................................................. 24
3.4 Modelação Numérica ............................................................................................................... 24
3.4.1 Introdução .......................................................................................................................... 24
3.4.2 Propriedades Mecânicas dos Materiais ............................................................................. 25
3.4.2.1 Alvenaria de Tijolo ....................................................................................................... 25
3.4.2.2 Betão Armado ............................................................................................................. 26
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3.4.3 Massa dos Elementos ....................................................................................................... 27
3.4.4 Elementos Estruturais Considerados no Modelo ............................................................... 28
3.4.4.1 Pilares e vigas ............................................................................................................. 28
3.4.4.2 Lajes de Betão Armado ............................................................................................... 29
3.4.4.3 Paredes de Betão Armado .......................................................................................... 30
3.4.4.4 Paredes de Alvenaria de Tijolo ................................................................................... 31
3.5 Calibração do Modelo Numérico .............................................................................................. 32
3.5.1 Introdução .......................................................................................................................... 32
3.5.2 Ensaios de Caracterização Dinâmica In Situ ..................................................................... 33
3.5.3 Modelo Isolado .................................................................................................................. 33
3.5.4 Modelo Integrando os Edifícios Adjacentes ....................................................................... 35
3.5.5 Influência da Consideração das Paredes de Alvenaria de Tijolo ...................................... 36
3.5.6 Análise da Caraterização Dinâmica do Modelo ................................................................. 37
3.6 Avaliação do comportamento sísmico do edifício em estudo .................................................. 39
3.6.1 Definição da Ação Sísmica ................................................................................................ 39
3.6.2 Análise estática não linear (pushover) ............................................................................... 44
3.6.2.1 Introdução ................................................................................................................... 44
3.6.2.2 Método N2, EC8-1 ...................................................................................................... 45
3.6.2.3 Aplicação do método N2 à estrutura em análise ........................................................ 49
3.6.3 Combinação de Ações ....................................................................................................... 52
3.7 Metodologia ICIST/ACSS ......................................................................................................... 53
4 Resultados ...................................................................................................................... 55
4.1 Plataforma SIG: Base de dados do edificado .......................................................................... 55
4.2 Análise estática não linear (pushover) ..................................................................................... 62
4.2.1 Curva de capacidade ......................................................................................................... 63
4.2.1.1 Danos para deslocamentos últimos na direção X ....................................................... 64
4.2.1.2 Danos para deslocamentos últimos na direção Y ....................................................... 68
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