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CONGRESSO NACIONALCONGRESSO NACIONALCONGRESSO NACIONALCONGRESSO NACIONAL DADADADA PREFABRICAÇÃO EM BETÃOPREFABRICAÇÃO EM BETÃOPREFABRICAÇÃO EM BETÃOPREFABRICAÇÃO EM BETÃO

Comportamento de Edifícios Altos Construídos com Estrutura Parede Pré-Fabricada

Rui Marreiros Válter Lúcio

Lisboa, 6 e 7 de Março de 2008 Centro de Congressos, LNEC

1

Edifícios altos pré-fabricados frequentes noutros países

Edifício “Het Strijkizer”Haia, Holanda

Edifício ANZAuckland, Nova Zelândia

Edifício “The Paramount”São Francisco, EUA


Índice da apresentação:1. Introdução

2. Dissipação de Energia/Ligações

3. Regulamentação

4. Exemplo de aplicação a um Edifício Alto


2

4. Exemplo de aplicação a um Edifício Alto

5. Conclusões


Sistemas estruturais de betão armado para resistir à acção sísmica

Sistemas estruturais

1. Introdução


3

Estrutura em pórtico Estrutura em paredeEstrutura mista

pórtico-parede

Sistema em estudo → Estrutura em parede


Edifícios com painéis de parede na Holanda

Edifício “Het Strijkizer”

Haia, Holanda

1. Introdução


4

Edifício “Waterstadtoren”

Roterdão, Holanda


Numa estrutura de parede pode dissipar-se energia:- Por plastificação das armaduras longitudinais;

- Pelo efeito de “Rocking”;

- Nas ligações entre painéis de parede.



5

Ligações entre painéis de parede:- Juntas horizontais;

- Juntas verticais.


Rocking → dissipação de energia

Rocking



6

Figura apresentada por Restrepo (2006)

Rocking → dissipação de energia

desprezável

Sistema → dissipação de energia nos

híbrido dissipadores, que podem ser

armadura ordinária e

recentramento pós sismo


Ligação dissipadora de energia apresentada por Bora et al. (2007)



7

Dissipação de energia por atrito entre aço e cobre em juntas horizontais



Dissipar energia nas juntas verticais


8

Ligação em “U” para dissipar energia por corte

Paredes híbridas, com dissipação de energia na ligação da junta vertical

Figuras apresentadas por Pampanin (2002), na sequência do programa PRESSS


Dissipar energia nas juntas verticais



9

Investigação a decorrer na Grécia para estudar formas de dissipar energia nas juntas verticais com neoprene.


Estruturas de betão armado

Eurocódigos, que entram em vigor até 2010:

• Eurocódigo 2 (EN1992.1.1) – projecto de betão armado

3. Regulamentação


10

• Eurocódigo 2 (EN1992.1.1) – projecto de betão armado

• Eurocódigo 8 (EN1998.1) – projecto sismo-resistente

Regulamentação portuguesa ainda em vigor:

• RSA – Regulamento de Segurança e Acções

• REBAP – Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado


Colapso progressivo

- O EC2, no ponto 9.10, define um sistema de cintagem para evitar o colapso

progressivo de estruturas que não foram calculadas especialmente para situações de

acidente. As cintas poderão ser periféricas, interiores, horizontais de travamento para

pilares ou paredes e verticais.

3. Regulamentação

Manchester, 1960


11

Fotografia apresentada por Dr. Kim Elliott


Ligações referidas no EC8 (5.11.1.2), com diferentes influências na capacidade

de dissipar energia da estrutura:

- Ligações localizadas fora das regiões críticas (a);

- Ligações sobredimensionadas (b);

- Ligações dissipativas de energia (c e d).

3. Regulamentação


12

- Ligações dissipativas de energia (c e d).


Ligações dissipativas de energia – EC8

-A ligação deve ser dimensionada e pormenorizada para o aparecimento de

uma rótula plástica e para tal são impostas exigências de ductilidade (5.2.3.4)

M

3. Regulamentação


13

y

u

χ

χµφ

85.0=0.85Mu

Mu

My

M

0.85uy u

(Factor de ductilidade em curvatura)

( )

<−+≥

≥−≥

CC

C

TTseTTq

TTseq

110

10

/121

12

φ

φ

µ

µ


Coeficiente de comportamento – EC8

Coeficiente de comportamento, qP para estruturas pré-fabricadas:

5,1. ≥= qkq PP

=ligaçõesdetiposoutroscomestruturaspara5,0

8ECocomacordodeligaçõescomestruturaspara00,1kP

3. Regulamentação


14

Coeficiente de comportamento, q para estruturas betonadas no local:

5,10

≥= wkqq

⇒ As estruturas pré-fabricadas poderão, quanto muito, não ser prejudicadas no

coeficiente de comportamento, se cumpridas as exigências do EC8.

⇒ No ponto 5.11.1.3.2 do EC8, é referida a possibilidade de dissipar energia nas juntas

de corte, referindo a possibilidade de influenciar a escolha de q, não quantificando.


Características gerais dos edifíciosModelaram-se dois edifícios idênticos em planta, tendo um 10 pisos e outro 20 pisos:

- pé-direito do piso 0 com 3.8 m e os restantes com 2.85 m;

- estrutura com grandes painéis de parede de 15 cm de espessura;

- lajes maciças com 20 cm de espessura;

- dimensões em planta de 28x15 m2;

4. Exemplo de edifícios altos


15

- betão C25/30 e aço A500NR.

Planta de dimensionamento do piso 0 Planta de dimensionamento dos pisos 1 a 10/20


Modelação:

- Ligações entre painéis de parede rotuladas na menor inércia;

- Ligações entre painéis de parede e lajes rotuladas;

- Fundações com apoios fixos.



16

Edifício de 10 pisos Edifício de 20 pisos

Vista 3D do modelo


Acções

- Acções consideradas:

- carga permanente total de 7.5kN/m2;

- sobrecarga de 2kN/m2;

- acção sísmica.



17

- A acção sísmica foi aplicada através de espectros de resposta.

RSA/REBAP EC8

Zona A 1.3 e 2.3

Terreno II C

Majoração da acção 1.5 1.0

Coeficiente de comportamento: q

1.5 3.0


Comparação entre os espectros de resposta

Comparação entre sismos próximos

300,0

350,0

400,0

450,0

EC8-S2_TC_Z1

RSA-S1_TII_ZA

Comparação entre sismos afastados

200,0

250,0

300,0

EC8-S1_TC_Z3



18

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

T [s]

a [

cm

/s^

2]

RSA-S1_TII_ZA

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

T [s]

a [

cm

/s^

2] RSA-S2_TII_ZA

Nota: Nestas comparações já estão incluídos os diferentes coeficientes de comportamento e os respectivos coeficientes de majoração


Comparação da acção sísmica no edifício de 10 pisos



19

Comparação da acção sísmica no edifício de 20 pisos

Destaca-se a diferença EC8/RSA no 1º modo para o edifício de 20 pisos


Limitação de dano- O EC8 apresenta uma limitação de dano para um sismo com maior probabilidade de

ocorrência que para o sismo de dimensionamento.

A limitação de dano é efectuada através do controlo dos deslocamentos relativos entre

pisos.

- Considerando a situação de elementos não estruturais frágeis, os deslocamentos relativos



20

- Considerando a situação de elementos não estruturais frágeis, os deslocamentos relativos

entre pisos são limitados a:

hd r 005,0≤υ

Sendo:

- dr, o deslocamento relativo de cálculo entre pisos, calculado como a diferença entre os

deslocamentos médios dos pisos;

- νννν, o factor de redução dependendo da classe de importância do edifício;

- h, a altura do piso.


Deslocamentos relativos médios no piso 0 do edifício de 10 pisos




21


0.00059m < 0.019m => cumpre a limitação de dano

dr ≤ 0.005h = 0.005 x 3.8 = 0.019m


RSA EC8

RSA EC8

Análise dos Esforços



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Comparação de esforços axiais no edifício de 10 pisos Comparação de esforços axiais no edifício de 20 pisos

Destaca-se a diferença no edifício de 20 pisos, onde o RSA apresenta esforços de tracção numa zona significativamente maior devido à diferença já registada na acção para os respectivos modos de vibração (sismo afastado)


Conclusões- Existe um elevado nível de conhecimento sobre o comportamento das estruturas pré-fabricadas para as acções sísmicas, nomeadamente noutros países, como a Nova Zelândia e os EUA (onde se desenvolveu por 10 anos o PRESSS);

- As estruturas pré-fabricadas possuem diversas possibilidades de dissipação de energia, designadamente nas ligações;

- Edifícios altos com estruturas de painéis de parede pré-fabricados são perfeitamente

5. Conclusões


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- Edifícios altos com estruturas de painéis de parede pré-fabricados são perfeitamente exequíveis em zonas onde a acção sísmica condicione o dimensionamento das estruturas;

- O EC8 permite que o coeficiente de comportamento para estruturas pré-fabricadas seja, na melhor das hipóteses, igual ao de uma estrutura idêntica betonada no local;

- Existem diferenças no tratamento da acção sísmica entre o RSA/REBAP e o EC8, que nalguns casos podem ser significativas.

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