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DECivil WORKSHOP ON TECHNIQUES AND METHODS FOR VULNERABILITY REDUCTION LESSLOSS – SP7 Protecção de Estruturas com Isolamento de Base Modelo de dimensionamento.

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1 DECivil WORKSHOP ON TECHNIQUES AND METHODS FOR VULNERABILITY REDUCTION LESSLOSS – SP7 Protecção de Estruturas com Isolamento de Base Modelo de dimensionamento com base em deslocamentos aplicados a estruturas antigas com isolamento de base Luís Guerreiro 24 de Maio, 2007 LNEC, Lisboa

2 DECivil Isolamento de Base - Introdução De acordo com o conceito de Isolamento de Base o edifício (ou estrutura) é “separado” das componentes horizontais do movimento do solo através da interposição de uma camada com baixa rigidez horizontal entre a estrutura e a fundação. Camada deformável estrutura solo A consequência imediata da interposição de uma camada deformável é a redução da frequência própria de vibração. Outra consequência é o aumento dos deslocamentos. Mas os deslocamentos concentram-se ao nível dos dispositivos para isolamento.

3 DECivil Isolamento de Base - Introdução Um sistema de isolamento de base deve apresentar:  Capacidade de suporte para cargas verticais  Baixa rigidez horizontal  Capacidade de dissipar energia  Força restituição Exemplos de dispositivos para isolamento de base HDRB High Damping Rubber Bearing Bloco de Borracha de Alto Amortecimento LRB Lead Rubber Bearing Bloco de Borracha com Núcleo de Chumbo FPS Friction Pendulum System Sistema Pendular com Atrito

4 DECivil Isolamento de Base – Protecção de Edifícios Existentes Oakland City Hall S. Francisco City Hall Los Angeles City Hall Salt Lake City and County Hall Mackay School of Mines Adaptado de

5 DECivil 1º Modo2º Modo3º Modo4º Modo Base Fixa Isolada Deformação no Isolamento de Base Deformação na Estrutura Comparação entre os modos de vibração para estruturas de Base Fixa e com Isolamento de Base. Isolamento de Base – Dimensionamento com Base em Deslocamentos

6 DECivil Base fixa Isolada  = 5%  = 15% “Capacity spectrum” com estrutura isolada Isolamento de Base – Dimensionamento com Base em Deslocamentos

7 DECivil Deformação Global  I = m I = Deformação da Estrutura D S = D T - D I  S = m S = (deslocamento efectivo) (massa efectiva) (deslocamento efectivo) (massa efectiva) Isolamento de Base – Dimensionamento com Base em Deslocamentos

8 DECivil Base Fixa Isolada  = 5%  = 15% “Capacity spectrum” com estrutura isolada Ponto 1 Ponto 2 Ponto 1: (S d, S a ) Ponto 2: (S d,eq, S a,eq ) S a,eq = S a Isolamento de Base – Dimensionamento com Base em Deslocamentos

9 DECivil Farol dos Capelinhos O Farol dos Capelinhos é uma estrutura emblemática da Ilha do Faial, Açores. A Torre do Farol tem cerca de 30m de altura e apresenta secção octogonal com 2.32m de largura de face na base e 2.00m no topo. As janelas e as portas estão dispostas segundo duas faces opostas do octógono. A estrutura é composta por alvenaria de pedra aparelhada e tem um reforço interior constituído por um anel de betão com 0.20m de espessura. ModoFrequencia (Hz) Observações o modo na direcção X o modo na direcção Y o modo na direcção X o modo na direcção Y o modo de torção Frequências Modais para a solução de base Fixa ModoFrequencia (Hz) Observações o modo de torção o modo na direcção Y o modo na direcção X o modo na direcção Y o modo na direcção X Frequências Modais para a solução com Isolamento Isolamento de Base – Dimensionamento com Base em Deslocamentos

10 DECivil Modelo de Fibras (Corte) Modelo Não Linear Simplificado Definição das curvas Momento-curvatura Isolamento de Base – Dimensionamento com Base em Deslocamentos

11 DECivil Deformação com Base Fixa Deformação da Estrutura com Isolamento de Base Isolamento de Base – Dimensionamento com Base em Deslocamentos

12 DECivil Resposta Não Linear do modelo com Base Fixa Deslocamento Efectivo D EFF = 0.56 D max Massa Efectiva M EFF = 0.65 M tot Isolamento de Base – Dimensionamento com Base em Deslocamentos

13 DECivil Deslocamento Efectivo D EFF = 0.95 D max Massa Efectiva M EFF = 1.00 M tot Base Isolada Resposta Não Linear do modelo com Isolamento de Base Isolamento de Base – Dimensionamento com Base em Deslocamentos

14 DECivil SoluçãoFrequencia (Hz)Coeficiente de Amortecimento (%) Características das soluções de isolamento de base Solução 1 Solução 3 Solução 2 Isolamento de Base – Dimensionamento com Base em Deslocamentos

15 DECivil Isolamento de Base – Procedimento Passos a executar: 1 – Definição da Curva de Capacidade para o edifício com base fixa. 2 – Definição da capacidade máxima da estrutura em função da força de corte basal. 3 – Cálculo da massa e do deslocamento efectivo para as estruturas com base fixa e com isolamento. 4 – Converter o esforço de corte basal obtido na estrutura de base fixa para o valor equivalente na estrutura isolada. 5 – Escolha das características do isolamento de base.

16 DECivil Isolamento de Base – Conclusões • A metodologia proposta pode ser uma ferramenta útil no dimensionamento do isolamento de base para a protecção de estruturas existentes. • A curva de capacidade calculada para a estrutura de base fixa pode ser utilizada para caracterizar o comportamento sísmico da estrutura isolada acima da camada de isolamento. • O isolamento de base é uma solução eficaz na protecção sísmica de estruturas de baixa ductilidade.


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