Este trabalho teve como objetivo estudar numericamente a influência das paredes de alvenaria no comportamento sísmico de um edifício de betão armado com 15 pisos elevados, situado no Nepal. Inicialmente, caracterizaram-se e discutiram-se alguns assuntos relacionados com o Nepal. A situação e características do país, bem como a sua sismicidade foram matérias abordadas na fase inicial do trabalho. Também se apresentaram, em relação ao Nepal, e já com maior relevo, o tipo de construção usada, os regulamentos em vigor associados às estruturas de betão armado e uma síntese dos principais danos observados neste tipo de estruturas quando sujeitas à ação sísmica, em particular ao sismo de Gorkha. O grande papel deste capítulo passa por enquadrar e situar o leitor no contexto específico em que surge o edifício alvo de estudo.
De seguida, apresentou-se o caso de estudo caracterizando com algum detalhe a descrição estrutural e arquitetónica do edifício em questão. Complementarmente, foi feita também uma caracterização dos painéis de alvenaria nele presentes, em relação à sua constituição, disposição e tipologia. Com base nos registos fotográficos adquiridos pela equipa da FEUP na sua deslocação ao Nepal, foi ainda feita uma recolha e análise dos principais danos verificados na estrutura em questão, em particular, nas paredes de alvenaria que a integram. Por fim, discutiu-se a identificação dinâmica do edifício, com base nos ensaios in situ realizados pela equipa da FEUP.
Os resultados obtidos nesta campanha experimental foram pouco claros e concisos levantando algumas dificuldades na caracterização dos vários modos de vibração que compõem a estrutura em estudo. Ainda assim, os mesmos resultados permitiram que se conseguissem obter gamas de valores de frequências naturais de vibração com os três modelos utilizados no estudo, concordantes com as frequências obtidas numericamente. Esses valores foram uma valiosa informação uma vez que permitiram aceitar que os modelos numéricos podem reproduzir satisfatoriamente o comportamento dinâmico do edifício, pese embora as incertezas associadas à caracterização das paredes de alvenaria com e sem dano.
No capítulo 4, procedeu-se à modelação numérica associada ao caso de estudo anteriormente descrito. Para tal, com base nos dados e informação recolhidos pela equipa da FEUP, modelou-se o edifício no software SAP2000 de modo a representarem-se três situações distintas: o edifício sem paredes de alvenaria, o edifício com paredes de alvenaria e o edifício com paredes de alvenaria “danificadas” (representando a última, a situação atual do edifício). Os pormenores associados à modelação dos vários elementos constituintes da estrutura, como é o caso dos elementos de betão armado e das paredes de alvenaria, são igualmente abordados neste capítulo. As paredes de alvenaria passaram por um processo
de seleção e de agrupamento (de acordo com as suas tipologias e dimensões) muito importante, antes de serem modeladas pelo método da biela equivalente (Método de Al-Chaar).
No capítulo 5, foram realizadas análises modais e análises dinâmicas elásticas lineares, com recurso a acelerogramas reais do sismo de Gorkha, de forma a avaliar a influência das paredes de alvenaria na resposta sísmica do edifício. As principais conclusões deste estudo foram as seguintes:
A contribuição das paredes de alvenaria conduziu a um aumento bastante significativo das frequências naturais de vibração do edifício. Tendo em conta que nos vários modelos considerados a massa do sistema se manteve constante, esse aumento de frequências levou a um aumento de rigidez global na estrutura que, por sua vez, contribui para a redução dos deslocamentos horizontais da mesma;
De um modo geral, a contribuição das paredes de alvenaria resultou numa redução importante de deslocamentos e drift’s e, logicamente, num aumento de forças de corte e de forças sísmicas. É de notar que a redução de deslocamentos e drift’s reduz substancialmente o perigo de instabilidade estrutural e leva a um decréscimo significativo nos danos dos elementos não-estruturais, como aliás se verificou na comparação dos valores de drift’s obtidos para os vários modelos com os valores limite de drift’s sugeridos pelas normas internacionais FEMA 306 e FEMA 307;
Verificou-se que a consideração dos painéis de enchimento influenciou o comportamento dos modos de vibração do edifício (essa influência é notável quando se comparam os fatores de participação modal dos vários modos de vibração associados aos modelos com alvenarias e sem alvenarias);
A contribuição das paredes de alvenaria provocou um aumento do efeito de torção no edifício em estudo (efeito esse já bastante característico desta estrutura). Realça-se que este é um aspeto preocupante que deve ser tido em conta no projeto, uma vez que esse aumento do efeito de torção pode provocar distribuições de esforços na estrutura que sobrecarreguem determinados elementos estruturais, levando ao aparecimento de danos importantes ou até mesmo ao colapso da estrutura.
Os diferentes níveis de dano que se fizeram sentir ao longo do edifício, particularmente nas paredes de alvenaria, tornaram a estrutura irregular em altura, originando comportamentos distintos dos verificados na estrutura com paredes (sem dano) e sem paredes. De facto, no âmbito das análises dinâmicas lineares elásticas efetuadas aos modelos considerados, observou-se, no modelo da estrutura com paredes danificadas, um agravamento bastante significativo dos deslocamentos e drift’s na direção longitudinal (segundo x). Este comportamento, se não for previsto nem acautelado, é também bastante preocupante, estando muitas vezes na origem de mecanismos globais de rotura, como o mecanismo do soft-storey ou o mecanismo do pilar curto (como, aliás, se verificou no levantamento de danos realizado no subcapítulo 2.5).
Posto isto, concluiu-se que a presença das paredes de alvenaria influenciou positiva e negativamente a resposta estrutural do edifício estudado à ação sísmica. Captaram-se comportamentos que, devido à contribuição dos painéis de enchimento, prejudicam a resposta da estrutura e outros que a favorecem. Deste modo, evidencia-se a importância da consideração das paredes de alvenaria no dimensionamento de projetos de estruturas, conforme já foi realçado por outros estudos.
Salienta-se, por fim, que este é um estudo preliminar que permitiu conhecer propriedades e comportamentos dinâmicos e sísmicos do edifício, cujo conhecimento é fundamental para a realização de outras análises mais específicas.