Avaliação da segurança sísmica de edifícios antigos de alvenaria

Abstract

A conservação de edifícios antigos é um tema que tem suscitado um interesse crescente na comunidade em geral, contribuindo para a preservação do património edificado português. As construções antigas de alvenaria não reforçada constituem de forma predominante várias cidades mundiais, e devido à sua vulnerabilidade às ações sísmicas, a avaliação da sua segurança torna-se essencial. O principal objetivo deste trabalho consiste na avaliação da segurança sísmica de edifícios antigos de alvenaria segundo a metodologia inovadora presente no Eurocódigo 8 parte 3, estabelecendo se a segurança sísmica com base na definição da capacidade do edifício baseado num modelo numérico e na abordagem do desempenho estrutural em termos de deslocamento. É realizada uma caracterização arquitetónica e estrutural de forma detalhada do edifício em estudo. Este caso de estudo foi obtido através da literatura, sendo um caso realista, mas não real. A análise do comportamento sísmico aborda a resposta global da estrutura, governada principalmente pela capacidade das paredes no seu plano. A avaliação compreende a comparação entre a capacidade de deslocamento da estrutura e a exigência da ação sísmica, expressa por um espetro de resposta devidamente reduzido segundo o período de retorno identificado para os diferentes estados limites. O comportamento global é determinado através de análises estáticas não-lineares (pushover) considerando um modelo numérico global. Estas análises são realizadas para definir a capacidade da estrutura. Estas análises estáticas não-lineares podem ser avaliadas para diferentes níveis de desempenho para sismos com diferentes períodos de retorno e são realizadas por meio de um modelo numérico do software 3Muri. De forma a compreender a influência da sismicidade nacional na segurança do edifício, realiza se uma análise paramétrica variando a localização. Com o intuito de melhorar o comportamento estrutural do edifício são estudados dois tipos de reforço estrutural, com a colocação dos mesmos apenas numa direção ou nas duas analisando-se a variação dos resultados.

The conservation of ancient buildings is a topic that has raised a growing interest in the community in general, looking at preserving the Portuguese built heritage. Ancient unreinforced masonry buildings constitute a large part of the building stock in several cities worldwide and, due to their vulnerability to seismic actions, the evaluation of their seismic safety becomes essential. The main objective of this work is to evaluate the seismic safety of ancient masonry buildings according to the innovative methodology present in Eurocode 8 part 3. The seismic safety evaluation is grounded on the definition of the building capacity through a numerical model and the structural performance approach in terms of displacement. A detailed architectural and structural characterization of the building under study is performed. This case study was obtained from the literature, being a realistic but not a real building. The seismic behaviour analysis addresses the overall response of the structure, governed mainly by the capacity of the walls in its plane. The evaluation comprises the comparison between the displacement capacity of the structure and the seismic demand, expressed by a response spectrum properly reduced according to the return period identified for the different limit states. The global behavior is determined through nonlinear static (pushover) analyses considering a detailed numerical model of the structure, allowing to define the capacity of the structure. Different performance levels are assessed for earthquakes with different return periods the 3Muri structural analysis software. To understand how the seismic region where the building is located influences its safety, a parametric analysis is carried out considering the variation of the location. Moreover, to improve the structural behavior of the building, two different types of reinforcements are studied analysing how their placement (one direction or in both directions) affects the results.