ANALYSIS AND PERFORMANCE METRICS

3.4.1. INTRODUÇÃO

No presente capítulo expõem-se os principais mecanismos de rotura cinemática de edifícios de alvenaria. Embora, como anteriormente referido, a reabilitação destes edifícios se torne dificultada pela falta de documentação e elevada dispersão de materiais e técnicas construtivas aplicadas, muitas vezes acompanhadas de intervenções desadequadas e gananciosas ao longo do tempo, é através da compilação de informação de danos causados por sismos passados que se torna visível a eficácia de medidas de reabilitação e reforço estrutural. Os seguintes tipos de mecanismos de colapso local ou global são referidos com base na bibliografia existente de danos reportados em edifícios análogos e, são aqui divididos em duas categorias: rotura segundo o plano da parede e rotura para fora do plano da parede. Referem-se também casos singulares como a importância da interfase da parede/cobertura, a importância de efeitos de quarteirão ou ainda a rotura devido a elementos sísmicos secundários.

3.4.2. ROTURA SEGUNDO O PLANO DA PAREDE:

Esta tipologia de rotura, é maioritariamente induzida por esforços de corte e tração segundo o plano das paredes e é bastante frequente em edifícios de alvenaria, pois, devido às capacidades precárias das argamassas ou da disposição dos seus agregados, estes carecem das condições necessárias para evitar este tipo de rotura.

Na eventualidade do atrito mobilizado por forças de compressão não impedir deslocamentos entre duas superfícies de contacto, dar-se-á a fendilhação segundo o mecanismo apresentado na Figura 8.

Da mesma forma, se o deslocamento relativo for elevado, poderá também dar-se o derrubamento, sendo este raciocínio melhor adequado a alvenarias de blocos regulares.

No piso térreo, onde as forças de corte assumem valores máximos, o fenómeno de deslizamento e perda de apoio da componente superior dos elementos, poderá criar um mecanismo de rotura global, como demonstrado na Figura 9.

Outro caso de rotura possível passa pelo surgimento de fendas diagonais com a orientação perpendicular à direção das tensões principais de tração. Semelhantemente, a acumulação destas fendas poderá conduzir ao colapso. [1]

Figura 8 – Rotura por corte para alvenarias 1- corte puro e 2- corte associado a tração diagonal [1] (à esquerda) Figura 9 – Mecanismo de corte ao nível do piso térreo [26] (à direita)

3.4.3. ROTURA PARA FORA DO PLANO DA PAREDE:

No caso de deformações para fora do plano da parede, a rotura da parede dá-se por flexão composta. A acumulação de tensões de compressão na interface entre duas paredes de pisos consecutivos pode levar ao esmagamento de material e consequente diminuição da base de apoio da parede superior, resultando no derrubamento da parede. [14]

Figura 10 – Rotura global por 1- flexão (esmagamento ao nível do piso inferior) e 2- derrubamento da parede [1]

3.4.3.1.Exemplos de mecanismos cinemáticos nas fachadas:

O primeiro caso, consiste na rotação total ou parcial da fachada sobre um eixo horizontal ao nível dos pisos ou sobre um eixo mais debilitado, pelo o qual a rotura seja facilitada por aberturas ou irregularidades, Figura 11. Este tipo de mecanismo pode ser proveniente da falta de rigidez do diafragma, da qualidade precária com que os diafragmas são conectados aos elementos verticais ou a inexistência de vigas de bordo. Refere-se ainda que, em paredes de dois panos, o colapso poderá apenas dar-se no pano exterior.

Figura 11 – Tipos de mecanismos para fora do plano da parede [15]

Visível na Figura 12, demonstra-se um caso em que as ligações têm uma construção cuidada e a fenda de rotura assume um caminho nas paredes às quais o elemento que sofre rotação está ligado. Este tipo de dano, embora sujeite uma das paredes à rotação para fora do seu plano, pode ser mitigado através do reforço ao nível do plano das paredes adjacentes.

Figura 12 – Roturas no plano proporcionadas por derrube das paredes ligantes [15]

Um outro tipo de mecanismo para fora do plano poderá passar pela formação de uma rótula numa zona intermedia de um elemento de parede, como demonstrado na Figura 13. É bastante característico de paredes não contraventadas, excessivamente esbeltas, que compadecem flexão ou simplesmente detêm uma fraca conexão entre os seus panos.

O gateamento desmedido e descontinuado ao longo da estrutura pode também criar mecanismos conforme demonstrado na Figura 14. Como é possível observar, a indução deste reforço, poderá proporcionar um novo caminho de vulnerabilidade levando rotura total ou parcial para fora do plano de determinada estrutura.

Figura 14 – Mecanismo para fora do plano da parede causado por acumulação de tensões [15]

3.4.3.2. Interface cobertura/parede

Uma das vantagens da cobertura passa por assumir características de mais um diafragma rígido na estrutura e, por isso, muitas intervenções passam pela substituição das coberturas originais por estruturas em betão armado. Lamentavelmente o excessivo peso da cobertura e consequente incremento de forças horizontais aquando de um sismo, pode ser condicionante para as paredes onde essa força é descarregada. Esse fenómeno é demonstrado na Figura 15. Salienta-se o recurso a vigas de bordo ou elementos congéneres como forma de evitar zonas pontuais de altas tensões nas paredes de alvenaria.

A introdução de vigas de bordo em coberturas mais pesadas pode ainda, mesmo numa situação exclusiva de carregamento por peso próprio, mitigar flexões para fora do plano da parede. A concretização desta solução é simplificadamente demonstrada através do modelo da Figura 16.

Figura 16 – Representação esquemática da solução enunciada [15]

3.4.3.3. Efeito quarteirão

É também importante sublinhar que, relativamente a estudos de comportamento face a sismos, muitos dos edifícios foram assentando e apoiando-se nos edifícios adjacentes promovendo um comportamento conjunto, efeito quarteirão, sistema altamente complexo e de difícil análise.

Figura 17 – Mecanismos cinemáticos causados pelo efeito quarteirão [15]

3.4.3.4. Danos provocados por elementos sísmicos secundários

Elementos com esta classificação não são considerados no dimensionamento face à ação sísmica, e são, por isso, ignorados no modelo global do projeto. Ora, essa desconsideração, pode até trazer alguma salvaguarda no que toca a resistência lateral do edifício, mas pode também originar imposições para as quais os elementos não foram dimensionados. Exemplo disso são roturas devidas a pilares curtos provenientes de escadas ou paredes de enchimento.

Figura 18 – Efeito short column, proporcionado por elemento sísmicos secundários