1/40 DECivil ICIST Vulnerabilidade Sísmica de Edifícios Antigos de Alvenaria da Cidade de Lisboa Rafaela Cardoso - Assistente – ICIST DECivil, Secção de Geotecnia Mário Lopes - Professor Auxiliar – ICIST DECivil, Secção de Mecânica Aplicada Rita Bento - Professora Auxiliar – ICIST DECivil, Secção de Mecânica Aplicada Instituto Superior Técnico Lisboa, 2 de Julho de 2003 COLÓQUIO
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ICISTVulnerabilidade Sísmica de
Edifícios Antigos de Alvenaria da Cidade de Lisboa
Rafaela Cardoso - Assistente – ICIST DECivil, Secção de Geotecnia
Mário Lopes - Professor Auxiliar – ICIST DECivil, Secção de Mecânica Aplicada
comportamento dos edifícios de alvenaria para as acções
dinâmicas
justificam a preocupação com
a segurança destas estruturas
Utilização actual
Estado de conservação
Ausência de manutenção
Alterações estruturais
Avaliação da vulnerabilidade sísmica
Políticas de mitigação do risco sísmico
Lisboa:
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2. Acções sísmicas
• Acção Dinâmica 3D variável no tempo
• Acção Cíclica (Grandes sismos em Lisboa: T200-300 anos)
Sismo:
A acção sísmica pode ser quantificada através de:
• Espectros de resposta
f (Hz)
Sa (cm/s2) Sismo 1
Sismo 2
t
ü(t)
• Acelerogramas
• Forças estáticas
equivalentes
FE
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Edifícios de alvenaria: Mecanismos de colapso
[Carvalho e Oliveira, 1997]
As paredes B são resistentes mas não apoiam as paredes A
Neste caso, as paredes B suportam as paredes A
As paredes A têm pouca resistência e, na falta de ligação, não se
podem apoiar nas paredes B, melhor
dispostas para resistir
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3. Edifícios antigos de alvenaria de Lisboa
LEGENDA:A - EDIFÍCIOS DE ALVENARIA (<1755)B - EDIFÍCIOS POMBALINOS E SEMELHANTES (1755 a 1880)C - EDIFÍCIOS ALTOS DE ALVENARIA COM PAVIMENTOS DE MADEIRA OU DE BETÃO E PAREDES RESISTENTES DE ALVENARIA (1880 a 1940)D – EDIFÍCIOS DE ALVENARIA, COM PAVIMENTOS EM BETÃO OU COM ESTRUTURA PORTICADA DE BETÃO (1940 a 1960) E – EDIFÍCIOS RECENTES DE BETÃO ARMADO (>1960)
[in Mendes-Victor et al, 1993]
Baixa
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Edifício de alvenaria da Baixa: Edifício de Rendimento Pombalino
águas
furtadas
paredes
interiores
de frontal
Cruzes de Santo André
com várias geometrias possíveis
Número máximo de pisos: 3 + piso térreo
Fundações indirectas
através de estacas
curtas de pequeno
diâmetro
Abóbadas de
alvenaria de
blocos cerâmicos
e arcos de pedra
pavimentos
de madeira
Parede
corta-fogo
[Mascarenhas, 1997]
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Gaiola Pombalina: Estrutura anti-sísmica de madeira
Tabique
Estrutura 3D
da gaiola
Tectos e
pavimentos
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Edifícios Pombalinos
(1755 a 1880)
Gaiola Pombalina Estrutura 3D de madeira
• Estrutura 3D de madeira:
Gaiola Pombalina
• Pavimentos em madeira
• Paredes exteriores de
alvenaria
[Mascarenhas, 1997]
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Edifícios Gaioleiros
(1800 a 1940)
• Paredes interiores (Frontais
pombalinos) substituídas por
alvenaria ou por tabiques de
madeira.
• Pavimentos em madeira.
• Maior nº de pisos.
• Marquises em ferro fundido.
Tabiques
[Mascarenhas, 1997]
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Edifícios de ‘Placa’
(1940 a 1960)
Lajes
finas
de
betão
[Mascarenhas, 1997]
• Paredes interiores de
alvenaria.
• Pavimentos de madeira
substituídos por lajes
finas de betão.
• Marquises e varandas
em B.A.
Paredes
de alvenaria
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4. Estudo de um Edifício-exemplo
Rua da Prata, 210 a 212
Cobertura
Entrada principal
. Peças desenhadas
existentes sobre o
edifício-exemplo
. Técnicas construtivas
correntes na época da
sua construção
. Modelos de
comportamento dos
materiais estruturais
Elementos
consultados:
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Peças desenhadas: in [Santos, 2000]
Alçado principal do quarteirão
Planta-tipo
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Objectivo: análise da vulnerabilidade sísmica
Viabilidade
em Projecto
. Programa de cálculo comercial (SAP2000®)
. Cálculo linear da estrutura
. Acção sísmica - espectros de resposta (RSA)
Recurso a técnicas de inspecção
e a ensaios in situ
• Levantamento
(geometria real da estrutura)
• Caracterização dos materiais estruturais
(resistência e deformabilidade)
não destrutivos
ou
semi destrutivos
Calibração do modelo:
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Modelo Numérico (SAP2000®)
Abóbadas
(cruzes)
Travamentos
Pavimentos
Elementos finitos 2D (shell) Elementos de Barra
Alvenaria Frontais
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f=0,942Hz
com gaiola
f=0,398Hz
sem gaiola
1º Modo de Vibração
Sem a gaiola,
as paredes de
alvenaria vibram
independentemente
umas das outras.
Com a gaiola,
as paredes de
alvenaria
vibram em
conjunto.Corte Lateral
Planta
Planta
Presença da Gaiola: Aumento da Rigidez Global do Edifício
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Presença da Gaiola: Contraventamento das paredes de alvenaria
Contraventamento das paredes de alvenaria
Evolução dos deslocamentos da fachada para fora do seu plano no alinhamento vertical M e no alinhamento vertical P, com e sem a gaiola de madeira