A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

DECivil LESSLOSS SP7 – Técnicas e métodos para redução da vulnerabilidade sísmica IST – Metodologia de projecto de grandes estruturas subterrâneas de betão.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "DECivil LESSLOSS SP7 – Técnicas e métodos para redução da vulnerabilidade sísmica IST – Metodologia de projecto de grandes estruturas subterrâneas de betão."— Transcrição da apresentação:

1 DECivil LESSLOSS SP7 – Técnicas e métodos para redução da vulnerabilidade sísmica IST – Metodologia de projecto de grandes estruturas subterrâneas de betão armado em solos brandos Mário Lopes LESSLOSS Workshop - Lisboa, 24/Maio/2007

2 DECivil ANTECEDENTES Sismos recentes mostraram que as estruturas subterrâneas podem ser vulneráveis aos sismos.

3 DECivil COMPORTAMENTO DINÂMICO Devido à grande massa de solo, o comportamento dinâmico do sistema solo+estrutura é controlado pela rigidez e amortecimento do solo. A estrutura acompanha o movimento do solo e as suas zonas mais flexíveis ficam sujeita a deslocamentos horizontais semelhantes aos do solo. A estrutura não precisa de resistir a forças de inércia horizontais, que são tansferidas directamente para o solo dos lados da estação.

4 DECivil O colapso das estações de metropolitano durante o sismo de Kobe foi devido ao colapso dos pilares dos alinhamentos flexíveis, que não suportaram os deslocamentos transversais impostos pelo solo envolvente superfície R R F R estrutura Solo brando estrutura solo rígido PLANO CORTE VERTICAL R – alinhamento rígido F – alinhamento flexível

5 DECivil DESADEQUAÇÃO DOS PROCEDIMENTOS REGULAMENTARES As estruturas subterrâneas não têm de resistir a forças de inércia horizontais. No contexto regulamentar corrente isto é equivalente a considerar o qoeficiente de comportamento infinito (q= ), o que mostra a a sua desadequação, EC8 incluido.

6 DECivil METODOLOGIA DE PROJECTO Aplicação dos princípios de Capacity Design para maximizar a ductilidade 1 – Escolher o mecanismo de deformação plástica apropriado tendo em conta os potenciais perfis de deslocamento do solo. 2 – Dimensionar as rótulas plásticas com capacidade resistente à flexão necessária para resistir às restantes acções (os momentos flectores devidos à acção sísmica são nulos). 3 – Dimensionar as zonas que se pretende fiquem em regime elástico com excesso de resistência. Dimensionar as rótulas plásticas com armadura de confinamento.

7 DECivil CAPACITY DESIGN F F F y Elo 2,3,4 Projecto Directo Elo 2,3,4 Capacity Design F F u1=20 y Elo 1 4 y y Projecto Directo u=4 y Capacity Design u=3 y+ u1=3 y+20 y=23 y

8 DECivil CONCEPÇÃO Objectivo: projectar estrutura com capacidade de deformação para deslocamentos horizontais relativos ao longo da altura. 1 – Contrafortes ou outros elementos rígidos, como vigas curtas, devem ser evitados. 2 – Deve usar-se aço e betão de resistência elevada. 3 – A espessura do recobrimento de solo sobre a estrutura deve ser minimizada (para reduzir os esforços axiais nos pilares). 4 – Elementos estruturais secundários (por exemplo escadas) e elementos não estruturais (por exemplo paredes de alvenaria) não devem restringir a deformação da estrutura principal.

9 DECivil ANÁLISE Cálculo da capacidade de deformação da estrutura comportamento plástico pós-cedência analise não linear conhecimento prévio de quantidades e detalhes de armaduras

10 DECivil METODOLOGIA DE PROJECTO Prática corrente (i)Concepção da estrutura (ii)Análise estrutural global baseada em rigidez constante (iii)Verificação da segurança ao nível das secções ou dos materiais. Em estruturas de BA isto corresponde ao cálculo de armaduras. Metodologia proposta A terceira fase é uma fase real de verificação, pois as armaduras têm de ser conhecidas antes da análise não linear. (i)Projectar a estrutura para as outras acções pelos procedimentos correntes (ii)Acrescentar armaduras para aumentar a ductilidade (iii)Verificação da segurança Resultado não aceitável repetir (ii) e (iii) procedimento iterativo

11 DECivil COMPARAÇÃO EC8 – METODOLOGIA PROPOSTA 9m 9m9m 5m 6m 5m 6.5m Solo brando Solo rígido Laje de topo - espessura: 1.20m Laje de fundo – espessura: 2.00m Paredes periféricas – espessura: 1.20m Pilares: 0.7 x (1.4) m2 Vigas: 0.9 x (1.4) m2 Distância entre alinhamentos flexíveis: 7.0 m Estrutura exemplo Acção sísmica deslocamentos impostos = / H H

12 DECivil EC8, Classe de Ductilidade Baixa, q=1.5 25// // // // // x 25// // // //0.20// //0.20// //0.20//0.30 A A B B C C D D E E //0.20 2x 32// // // // //0.20 2x 32// // // / // // // // // // // // // Section A-A Section B-B Section C-C Section D-D Section E-E

13 DECivil Metodologia proposta 1– escolha de mecanismo de deformação plástica É inevitável a formação de rótulas plásticas nas extremidades de vigas e pilares Perfis de deslocamentos irregulares (devido a extractos de solo com rigidez diferentes) rótulas plásticas nos pilares são inevitáveis (3) escolher o mecanismo 2 Não há necessidade de evitar o mecanismo de soft-storey como em edifícios 1 2 3

14 DECivil Metodologia proposta Paredes periféricas : não há necessidade de conferir resistência adicional à flexão (q= Msd=0). Adicionar armadura de confinamento. Lajes : aumentar a resistência à flexão junto às paredes para garantir que não plastificam (Msd slab = 0.MRd wall ) Vigas : 1- extremidades: adicionar armadura de confinamento nas rótulas plásticas 2 – junto aos nós pilar/viga: aumentar resistência à flexão Pilares : adicionar armadura de confinamento junto aos nós

15 DECivil Metodologia proposta

16 DECivil ANÁLISE Cálculo da capacidade de deformação regime plástico (pós cedência) análise não linear (considerando os efeitos do endurecimento das armaduras, do confinamento do betão, etc.) RESULTADOS EC8, análise linear, q=1.5 max = 8.2x10 -3 EC8, análise não linear max = 5.0x10 -3 Metodologia proposta, análise não linear max = 14.6x10 -3

17 DECivil CONCLUSÕES A análise de acordo com o EC8 é contra a segurança, pois sobrestima a capacidade de deformação da estrutura. A razão deve-se ao facto de que aumentar a resistência de secções de betão armado à flexão não aumenta a sua capacidade de deformação, como se assume nas metodologias regulamentares baseadas na divisão dos resultados das análises elásticas pelo coeficiente de comportamento. y M 1 22 EI sec 1 EI sec 2

18 DECivil A aplicação do EC8 pode induzir o projectista em erro se se usar um coeficiente de comportamento baixo, pois cria a ilusão de que a estrutura resiste em regime elástico. Na realidade há uma clara penetração na fase plástica, como se observa nos diagramas de curvaturas. CONCLUSÕES

19 DECivil 1 – A estrutura projectada de acordo com a metodologia proposta permite uma muito melhor exploração da ductilidade em toda a estrutura, como se constata pela comparação dos diagramas curvaturas na rotura. CONCLUSÕES

20 DECivil CONCLUSÕES 2 – A ductilidade disponível em curvatura é muito superior na estrutura projectada de acordo com a metodologia proposta a estrutura projectada de acordo com a metodologia proposta tem uma capacidade de deformação ( max = 14.6x10 -3 ) 3 vezes superior à da estrutura projectada de acordo com o EC8 ( max = 5.0x10 -3 ) Num projecto real a diferença tenderia a ser bastante superior, pois o projectista não conceberia e pormenorizaria a estrutura para ser flexível e dúctil, pois estaria na ilusão de que esta resistiria em regime elástico.

21 DECivil CONCLUSÕES A estrutura projectada de acordo com a metodologia proposta é ligeiramente mais barata do que a projectada de acordo com o EC8.

22 DECivil Aplicações a outros elementos e estruturas Alguns dos conceitos descritos podem ser parcialmente aplicados ao projecto de pontes, estacas e alguns elementos de estruturas de edifícios, conduzindo a projectos mais uniformes e económicos.


Carregar ppt "DECivil LESSLOSS SP7 – Técnicas e métodos para redução da vulnerabilidade sísmica IST – Metodologia de projecto de grandes estruturas subterrâneas de betão."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google