Le mode alternatif

Após a discussão feita anteriormente, torna-se importante perceber de que forma as estruturas de betão armado no Nepal se comportam perante a ação dos sismos. Deste modo, no presente subcapítulo, irão ser evidenciados os danos típicos neste tipo de estruturas através de fotografias tiradas na sequência do sismo que recentemente atingiu o Nepal, o sismo de Gorkha.

Como já referido, existe uma grande maioria de edifícios de betão armado concebidos sem qualquer tipo de intervenção ao nível da engenharia civil/sísmica (Chaulagain et al., 2013). Assim, quando sujeitos a forças sísmicas, sofrem danos e colapsos sistemáticos que se prendem diretamente com erros cometidos na conceção/dimensionamento dos mesmos (Aon Benfield Analytics, 2015). Na sua deslocação ao Nepal, a equipa da FEUP observou e registou esses danos que, efetivamente se agruparam em dois tipos: (a) danos associados a erros de conceção estrutural; (b) danos resultantes da influência das paredes de alvenaria.

Os erros de conceção estrutural surgem precisamente devido a falhas cometidas no âmbito do dimensionamento de elementos estruturais, originando nas estruturas de betão armado quando sujeitas à ação sísmica, vários efeitos/mecanismos que as danificam ou até mesmo provocam o seu colapso. Deste modo, efeitos/mecanismos como o pounding effect, inadequada capacidade resistente ao corte ou à flexão de vigas e pilares, inadequada capacidade resistente dos nós viga – pilar, mecanismos do tipo

pilar fraco – viga forte e o efeito do pilar curto são alguns exemplos das principais causas de dano que se verificaram nos edifícios de betão armado do Nepal após a incidência do sismo. Seguidamente apresentam-se alguns desses danos associados a erros de conceção estrutural.

Nas figuras seguintes demonstram-se fotografias onde são visíveis vários tipos de danos severos provocados pelo dimensionamento errado e diminuto de armaduras para os elementos estruturais e pela falta de detalhe no que diz respeito ao uso eficiente e correto de estribos e amarrações. Este tipo de erros de conceção estrutural resulta, tipicamente, na inadequada capacidade resistente de nós viga – pilar (Figura 2.7 (a)) e de elementos estruturais como vigas e pilares ( Figura 2.7 (b) e Figura 2.7 (c)).

(a) (b)

(c)

Figura 2.7 – (a) Inadequada capacidade resistente do nó viga – pilar; (b) Colapso de um pilar por insuficiente capacidade ao corte; (c) Colapso de um pilar por insuficiente capacidade à flexão

Verificou-se também, inúmeras situações de mecanismos resultantes do efeito do pilar curto. A ocorrência deste fenómeno (efeito do pilar curto) deve-se ao uso inadequado de pilares muito curtos comparativamente com os restantes. Ao ser mais curto e tendo a mesma secção, um pilar apresentará uma rigidez superior à dos restantes desenvolvendo esforços consideravelmente maiores. Ora, se não forem tomadas precauções, esse pilar poderá romper originando uma redistribuição de esforços na

estrutura que poderá provocar o colapso da mesma. Na Figura 2.8 apresentam-se situações correntes onde se verifica o uso de pilares curtos.

Figura 2.8 – Edifícios com pilares curtos (short columns) (http://www.nicee.org/EQTips.php, 2016)

Outro efeito, também muito observado, que consiste na colisão de edifícios com outros adjacentes apoiando-se neles e provocando danos ou até mesmo o seu colapso, designa-se de pounding effect (Aon Benfield Analytics, 2015) (Figura 2.9). Este efeito resulta do facto de se construírem edifícios muito próximos uns dos outros, aspeto esse bastante frequente no Nepal, em particular nas suas áreas mais urbanizadas em que o espaço é escasso.

(a) (b)

Para além dos danos associados a erros de conceção estrutural (discutidos e apresentados anteriormente) observaram-se também danos resultantes da influência das paredes de alvenaria. De facto, conforme já referido, deve ter-se em conta a consideração das paredes de enchimento no dimensionamento de projetos de estruturas já que as mesmas têm um contributo relevante na resposta estrutural de um edifício quando sujeito a ações horizontais cíclicas, como as induzidas pelos sismos. A influência dos painéis de alvenaria na resposta sísmica dos edifícios pode ser positiva ou negativa, dependendo de um elevado número de parâmetros, no entanto, a sua não consideração no dimensionamento poderá originar alterações na resposta estrutural e, consequentemente, provocar mecanismos/efeitos pouco expectáveis com consequências muito graves para os edifícios. De um modo geral, os mecanismos de rotura globais mais comuns, que tipicamente se verificam devido à influência das paredes de alvenaria e do seu desprezo no dimensionamento de estruturas são os efeitos do pilar curto, do soft-storey e da torção. O efeito do pilar curto caracteriza-se, conforme referido, pela existência de pilares consideravelmente mais curtos do que outros, apresentando, por isso, uma maior rigidez que resulta num desenvolvimento de esforços consideravelmente maiores. A presença de painéis de enchimento com aberturas (ou seja, painéis que não preencham a altura total entre pisos) acaba por deixar uma parte do pilar exposta (pilar curto) originando maiores esforços nessa fração o que pode desencadear o mecanismo de comportamento tipo pilar curto (Figura 2.10 (a)). Já o efeito do soft-storey resulta da irregularidade em altura em termos de rigidez, provocada por uma distribuição não uniforme dos painéis de alvenaria de enchimento. Tipicamente, esta situação verifica-se nos pisos térreos, muitas vezes usados para fins comerciais ou parques de estacionamento. Desta forma, a necessidade de espaço desincentiva o uso de paredes de alvenaria (grandes contribuintes de rigidez) no respetivo piso, originando, os já mencionados soft-storeys (pisos flexíveis) (Aon Benfield Analytics, 2015) (Figura 2.10 (b)).

Os mecanismos acima descritos estiveram fortemente presentes nas estruturas de betão armado após a incidência do sismo de Gorkha e foram responsáveis por grande parte dos danos observados. Realça-se ainda que o efeito do soft-storey foi a principal causa do colapso de edifícios entre 2 a 5 pisos presentes nas regiões do Nepal visitadas pela equipa da FEUP. Na Figura 2.10 (a) e na Figura 2.10 (b) apresentam- se exemplos de registos fotográficos onde se comprovam a presença destes dois mecanismos.

(a) (b)

Figura 2.10 – (a) Exemplo do efeito do pilar curto; (b) Exemplo do colapso de uma estrutura devido ao efeito do soft-storey

Complementarmente, verificou-se um outro efeito caracterizado pela distribuição assimétrica em planta de paredes de alvenaria, ou seja, o efeito de torção. Este é outro mecanismo de rotura global que contribuiu fortemente para os danos que se fizeram sentir nas estruturas de betão armado nepalesas após o sismo. O efeito de torção provoca uma distribuição de esforços na estrutura sobrecarregando elementos estruturais (nomeadamente os de fachada) que não foram dimensionados para tal podendo levá-los à rotura e, consequentemente, ao colapso da estrutura.

Para além dos mecanismos apresentados anteriormente (mecanismos globais de rotura), observaram-se, igualmente, mecanismos de rotura locais associados às paredes de alvenaria. Conforme já foi dito, os painéis de enchimento de alvenaria contribuem para a resposta estrutural do edifício perante a incidência de forças sísmicas pelo que também são sujeitas a esforços e tensões que muitas vezes levam ao aparecimento de danos severos ou até mesmo ao seu colapso. No âmbito da avaliação e reconhecimento de danos efetuados pela equipa da FEUP, observaram-se vários tipos de mecanismos de rotura locais associados às paredes de alvenaria tais como: (i) rotura no próprio plano com aparecimento de fissuração diagonal (Figura 2.11 (a)) ou de fissuração por corte (Figura 2.11 (ii)); (b) destacamento do painel em relação aos elementos estruturais que o confinam (Figura 2.11 (c)); (iii) colapso para fora do plano (Figura 2.11 (d)); (iv) esmagamento dos cantos.

(a) (b)

(c) (d)

Figura 2.11 – Mecanismos de rotura observados nas paredes de alvenaria: (a) Rotura do painel no próprio plano com aparecimento de fissuração diagonal; (b) Rotura do painel no próprio plano com aparecimento de fissuração

por corte; (c) Destacamento do painel em relação aos elementos estruturais que o confinam; (d) Colapso do painel para fora do plano

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