MODELOS ESTRUTURAIS COMPLEXOSFUNDEC Reabilitao de Estruturas Antigas tendo em conta a Aco Ssmica

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MODELOS ESTRUTURAIS COMPLEXOS

Modelao, Avaliao e Reforo Ssmico de Edifcios Pombalinos. Referncia regulamentao existente

Rita BENTO e Mrio LOPESIST, Lisboa, Fevereiro 2008

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Regulamentao existente

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egislao existente omissa quanto obrigatoriedade do reforo L ssmico em edifcios existentes;DECivil !

egulamentos ssmicos esto vocacionados para novas construes; R Encontra-se em fase de adopo o novo EC8 e da parte 3, que se reporta a edifcios existentes.

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Regulamentao Internacional

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Regulamento Italiano. Regulamento de transio at aplicao do EC8;DECivil !

Documentos nos EUA. Vrias entidades a produzir documentao. Plano de mitigao de risco ssmico existe desde 1970.

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Eurocdigo 8 Parte 3

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Etapas de estudo para um edifcio existente, Diagnstico Necessidade de avaliar? Avaliao da Segurana Deciso de interveno

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EC8, parte 3 Avaliao e reforo de Aspectosedifcios existentes Critrios de Seleco do estruturais projecto das mtodo de solues de reabilitao reabilitao ssmica

composto por um corpo de aplicao geral complementado com os anexos referentes a diferentes tipos de estruturas. Anexo A estruturas de beto armado Anexo B estruturas de ao Anexo C estruturas de alvenaria

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Metodologia para avaliao e reabilitao ssmica de um edifcio existente 1 - Recolha de informao do edifcio 1.1 Definio do nvel de conhecimento 1.2 Factor de confiana 2 Seleco do nvel de segurana (exigncia de desempenho). 3 Escolha do mtodo de anlise. 3.1 Elaborao do modelo numrico.

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4 Anlise e avaliao de resultados 5 Deciso de interveno estruturalSIM

6 Dimensionamento da soluo de reabilitao

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1 - Recolha de informao do edifcio Informaes de carcter geral e histria do edifcioDECivil !

Dados dos edifcio (Geometria, Detalhes construtivos e estruturais, Materiais)Materiais Geometria Detalhes

Nvel dePara cada tipo de elemento principalConhecimento Limitado Extenso Completo Detalhes (Inspeces) Materiais (Testes)

conhecimentoNvel de conhecimento do edifcio Factor de confiana 1.35 1.20 1.00

20% 50% 80%

1 por piso 2 por piso 3 por piso

Factor de confiana

KL1 KL2 KL3

Limitado Normal Extenso

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Nvel de conhecimentoDECivil !

Geometria

Detalhes

Materiais

KL1 - Limitado

Full survey (exame total) Ou

Inspeces limitadas in situ ou Detalhessimilares na poca de construo

Testes limitados in situ ouValores usuais na poca da constr.

KL2 - Normal

Desenhos originais de construo com exame visual

Inspeces extensas in situ ou Desenhos deconstr. Incompletos + insp. limitadas

Testes extensos in situ ouEspecificaes do clculo inicial + testes limitados

KL3 - Extenso

Inspeces completas in situ ou Desenhos deconstr. Detalhados + insp. limitadas

Testes completos in situ ouRelatrio de testes originais + testes limitados

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2- Seleco do nvel de seguranaA seleco do nvel de segurana est relacionado com a definio da exigncia de desempenho, que corresponde ao nvel de danos mximo que se pretende que a estrutura apresente quando sujeita a um determinado nvel de aco ssmica. O nvel de danos garantido com a verificao de determinados estados limites.

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Estados Limite

Descrio

Aco ssmica 2475 anos, 2% de prob. de exceder em 50 anos 475 anos, 10% de prob. de exceder em 50 anos 225 anos, 20% de prob. de exceder em 50 anos

Danos prximos do colapso. Estado Limite de Explorao completa da Colapso Eminente (Near collapse)

capacidade de deformao dos elementos estruturais.

Danos significativos. A estrutura ainda pode suportar aces (Significant Damage) ssmicas de intensidade moderada.

Estado Limite de Danos severos

Estado Limite de Danos Limitados(Damage Limitation)

Danos ligeiros. Elem. estrut. mantm capacidades resistentes. A estrutura no necessita de reparao.

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3 - Escolha do mtodo de anlise Mtodos LinearesDECivil !

Anlise esttica linear (Foras laterais); Anlise dinmica linear - modal por espectro resposta elstico;

Mtodos No lineares

Anlise esttica no linear (Pushover); Anlise dinmica no linear (Time history);

Recurso ao coeficiente de comportamento (q-factor approach) com anlises lineares (espectro de resposta reduzido).

Linear vs. No linear ?

Esttica vs. Dinmica?

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+ simples

Prtica corrente

Mtodos Lineares

+ rpidos + conhecidos -Capacidade computacional

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Aplicabilidade de mtodos linearesDECivil !

No geral: Critrios de regularidade em planta e altura (EC8, parte1); Condies complementares indicadas no quadro anterior. Em particular para edifcios de alvenaria: Pisos a funcionarem como diafragmas (no se verifica para a grande maioria dos edifcios existentes de alvenaria); Pisos em faces opostas de uma parede comum encontram-se mesma cota; Em cada piso, o coeficiente entre a rigidez lateral da parede principal mais rgida e a parede principal mais fraca no excede 2,5.

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3.1 Elaborao do modelo numrico Simular caractersticas e comportamento estrutural real;DECivil !

Nvel

de conhecimento - para KL1 Modelo Linear;

Regularidade em planta possvel modelos planos; feitos de toro; E Elementos Secundrios; Valores mdios para as propriedades dos materiais; Paredes de alvenaria considerar rigidez elstica

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4 - Anlise e avaliao de resultadosResultados obtidos da anlise efectuada ao modelo numrico; Redistribuio de esforos quando possvel e necessrio; Ajustes nos resultados dependendo do estado Limite a verificar.

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Anlise de resultados

Verificaes de segurana Exigncias < Capacidades

Estrutura no Global Elementos Particulares

ontrole de deslocamentos C globais; ontrole de corte na base. C ontrolo de rotaes e C deslocamentos relativos; ontrolo de tenses. C

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Verificao da segurana em edifcios de alvenaria existentes

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5 - Deciso de interveno estrutural Influenciada por:DECivil !

Tipo e nvel de danos iniciais apresentado pela estrutura; Resultado da avaliao ssmica efectuada; Relao Custo-Benefcio da interveno em termos econmicos, sociais, tempo de interrupo de utilizao durante interveno. Critrios tcnicos para a escolha: Corrigir os maiores problemas (danos); Melhorar a regularidade em planta e altura; Aumentar a Ductilidade local ou global; Aumentar a resistncia local ou global, sem diminuir a ductilidade global.

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6 - Dimensionamento da soluo de reabilitao Deve incluir os seguintes passos:DECivil !

1. Concepo 2. Anlise 3. Verificaes

Da soluo de reparao e/ou reforo Com execuo de modelo numrico e escolha de mtodo de anlise Da segurana para a estrutura no Global e para os Elementos isolados

No Anexo C do EC8 apresentada uma listagem de solues de reforo com uma abordagem qualitativa. Permite uma viso alargada das diversas tcnicas de interveno. Esta listagem pode ser vista como uma base de trabalho no invalidando outras solues, que melhor se adequam ao caso de estudo. De facto nova solues so continuamente estudadas e aplicadas ao longo dos anos.

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Eurocdigo 8 Parte 3 Comentrios: Nvel de conhecimento KL1DECivil !

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S Anlises Lineares Piso flexvel S Anlises no lineares

Pavimentos de madeira

Edifcios antigos com pavimentos de madeira

Obrigatoriamente Anlises no Lineares Nvel de conhecimento KL2 ou KL3

Mais caro Maiores danos impostos Maior n de testes in situ

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Regulamento Italiano

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OPCM 3274 de Maio de 2003 - Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione ssmica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona ssmica OPCM 3431 de Maio de 2005 - Ulteriori modifiche ed integrazioni all'Ordinanza n.3274 del 20/3/2003.

Novo Regulamento Ssmico, documento de transio at a aplicao final do EC8 em Itlia. Baseado no EC8, remete para o captulo 11 a avaliao e reforo de edifcios existentes. Apresenta um anexo com elementos de clculo complementares.

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Regulamento Italiano

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Alterao na necessidade de avaliar e na definio da aco ssmica 1) Ao contrrio do EC8, define as condies que implicam a obrigatoriedade de aplicar o cdigo: Aumento do edifcio em altura ou em planta; Alterao do tipo de utilizao do edifcio, decorrente da interveno, que envolva o aumento das cargas iniciais (permanentes e variveis); A execuo de intervenes estruturais com vista a transformar o edifcio noutro diferente do original; A execuo de intervenes estruturais que envolvam alteraes substanciais no comportamento global do edifcio (renovaes, substituies de partes estruturais, etc.). 2) Para intervenes de reabilitao e de reforo que reduzam a vulnerabilidade, a aco ssmica pode ser reduzida at 65% da aco usada para estruturas novas.

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Regulamento Italiano

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Alterao na recolha de informao e nveis de conhecimento Testes Limitados in situDECivil !

Levantamento Limitado in situ

Caractersticas mecnicas dos materiais

Tabelas Dados experimentais de outros edifcios

Correspondncia entre materiais e detalhes do edifcio em estudo

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Alterao no coeficiente de comportamento Edifcios de alvenaria no reforada ; regular em elevao q = 2,0 u/1 = 2,8 no regular em elevao q = 1,5 u/1 = 2,7 EC8, parte 1 1,5 a 2,5 1,5 a 2,0

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Em que u/1 o OSR (coeficiente de sobreresistncia), para o qual so sugeridos os seguintes valores: Edif de alvenaria no reforada de um piso u/1 = 1,4 Edif de alvenaria no reforada de dois ou mais pisos u/1 = 1,8

EC8, parte 3 no d indicao do valor de q a considerar para edifcios de alvenarias. EC8, parte 1 no d valores de u/1 para edifcios de alvenaria

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Alterao na verificao da segurana Considera somente dois Estados Limite:DECivil !

Estado Limite ltimo = Estado Limite de Danos Severos (EC8, parte 3) Estado Limite de Danos = Estado Limite de Danos Limitados A avaliao da segurana feita separadamente para aces no plano e fora do plano. No plano, tal como no EC8, considera 2 tipos de mecanismos de rotura: ao corte e flexo Fora do plano, considera a formao de um mecanismo de colapso local:

Verificao do primeiro modo de colapso mecanismo local de rotura para fora do plano (anexo 11C);

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Documentos Americanos

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Standard ASCE/SEI 31-03, Seismic Evaluation of Existing Building que apresenta critrios e procedimentos para a avaliao ssmica de estruturas existentes, Standard ASCE/SEI 41-06, Seismic Rehabilitation of Existing Buildings para a reabilitao dos edifcios existentes aco ssmica, Documento FEMA 547, Techniques for the Seismic Rehabilitation of Existing Buildings que apresenta uma compilao de tcnicas de reabilitao ssmica incluindo pormenores, detalhes e indicaes prticas bem como indicaes sobre as tcnicas adequadas para mitigar tipos especficos de anomalias em vrios tipos de estruturas.

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Documentos Americanos

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Documentos FEMA 395 a 399 Incremental Seismic Rehabilitation of (...) buildings, fornecem a informao necessria para a avaliao da vulnerabilidade ssmica de cada tipo de edifcio e implementar um programa de reabilitao ssmica incremental para esses edifcios (escolas, hospitais, de escritrios, apartamentos para habitao, de comrcio). Documento FEMA 420,The Engineering Guideline for Incremental Seismic Rehabilitation, sugere uma metodologia de reabilitao e reforo incremental de edifcios como alternativa execuo do reforo numa s fase.

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Documentos Americanos

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Seguem uma filosofia baseada no desempenho da estrutura. Apresentam os conceitos:DECivil !

Objectivo de Reabilitao = Desempenho do edifcio + Aco ssmica Desempenho do edifcio ou estado de danos que depende de:a) segurana dos ocupantes do edifcio durante e aps o sismo; b) custo e exequibilidade de repor o edifcio nas condies existentes antes do sismo; c) o perodo de tempo durante o qual o edifcio se encontra fora de servio para efeitos de reabilitao e d) efeitos na comunidade em termos econmicos, arquitectnicos ou histricos

Relaes Custo-Benefcio que podem ser a base de um programa de mitigao de risco ssmico.

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Comentrios Finais

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Adopo do EC8 ANEXOS NACIONAIS;DECivil !

Metodologia do EC8 com alguns problemas. Devem ser resolvidos na elaborao dos Anexos Nacionais; Aprender com a evoluo do Regulamento Italiano; Introduzir alguns conceitos dos Documentos Americanos (e.g. relaes C-B, essenciais para a definio de um programa de mitigao de risco ssmico nacional); Adequar EC8 realidade Nacional, tendo em conta as tipologias construtivas; Focar a Questo do efeito do Quarteiro e dos edifcios Mistos.

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