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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
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Edifícios altos pré-fabricados frequentes noutros países
Edifício “Het Strijkizer”Haia, Holanda
Edifício ANZAuckland, Nova Zelândia
Edifício “The Paramount”São Francisco, EUA
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Índice da apresentação:1. Introdução
2. Dissipação de Energia/Ligações
3. Regulamentação
4. Exemplo de aplicação a um Edifício Alto
Lisboa, 6 e 7 de Março de 2008 Centro de Congressos, LNEC
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4. Exemplo de aplicação a um Edifício Alto
5. Conclusões
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Sistemas estruturais de betão armado para resistir à acção sísmica
Sistemas estruturais
1. Introdução
Lisboa, 6 e 7 de Março de 2008 Centro de Congressos, LNEC
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Estrutura em pórtico Estrutura em paredeEstrutura mista
pórtico-parede
Sistema em estudo → Estrutura em parede
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Edifícios com painéis de parede na Holanda
Edifício “Het Strijkizer”
Haia, Holanda
1. Introdução
Lisboa, 6 e 7 de Março de 2008 Centro de Congressos, LNEC
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Edifício “Waterstadtoren”
Roterdão, Holanda
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Numa estrutura de parede pode dissipar-se energia:- Por plastificação das armaduras longitudinais;
- Pelo efeito de “Rocking”;
- Nas ligações entre painéis de parede.
2. Dissipação de Energia/Ligações
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Ligações entre painéis de parede:- Juntas horizontais;
- Juntas verticais.
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Rocking → dissipação de energia
Rocking
2. Dissipação de Energia/Ligações
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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
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Ligação dissipadora de energia apresentada por Bora et al. (2007)
2. Dissipação de Energia/Ligações
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Dissipação de energia por atrito entre aço e cobre em juntas horizontais
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2. Dissipação de Energia/Ligações
Dissipar energia nas juntas verticais
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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
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Dissipar energia nas juntas verticais
2. Dissipação de Energia/Ligações
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Investigação a decorrer na Grécia para estudar formas de dissipar energia nas juntas verticais com neoprene.
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Estruturas de betão armado
Eurocódigos, que entram em vigor até 2010:
• Eurocódigo 2 (EN1992.1.1) – projecto de betão armado
3. Regulamentação
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• 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
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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
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Fotografia apresentada por Dr. Kim Elliott
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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
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- Ligações dissipativas de energia (c e d).
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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
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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
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Coeficiente de comportamento – EC8
Coeficiente de comportamento, qP para estruturas pré-fabricadas:
5,1. ≥= qkq PP
=ligaçõesdetiposoutroscomestruturaspara5,0
8ECocomacordodeligaçõescomestruturaspara00,1kP
3. Regulamentação
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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.
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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
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- betão C25/30 e aço A500NR.
Planta de dimensionamento do piso 0 Planta de dimensionamento dos pisos 1 a 10/20
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Modelação:
- Ligações entre painéis de parede rotuladas na menor inércia;
- Ligações entre painéis de parede e lajes rotuladas;
- Fundações com apoios fixos.
4. Exemplo de edifícios altos
Lisboa, 6 e 7 de Março de 2008 Centro de Congressos, LNEC
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Edifício de 10 pisos Edifício de 20 pisos
Vista 3D do modelo
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Acções
- Acções consideradas:
- carga permanente total de 7.5kN/m2;
- sobrecarga de 2kN/m2;
- acção sísmica.
4. Exemplo de edifícios altos
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- 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
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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
4. Exemplo de edifícios altos
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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
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Comparação da acção sísmica no edifício de 10 pisos
4. Exemplo de edifícios altos
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Comparação da acção sísmica no edifício de 20 pisos
Destaca-se a diferença EC8/RSA no 1º modo para o edifício de 20 pisos
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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
4. Exemplo de edifícios altos
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- 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.
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Deslocamentos relativos médios no piso 0 do edifício de 10 pisos
Deslocamentos relativos médios no piso 0 do edifício de 20 pisos
4. Exemplo de edifícios altos
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Deslocamentos relativos médios no piso 0 do edifício de 20 pisos
0.00059m < 0.019m => cumpre a limitação de dano
dr ≤ 0.005h = 0.005 x 3.8 = 0.019m
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RSA EC8
RSA EC8
Análise dos Esforços
4. Exemplo de edifícios altos
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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)
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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.