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Modelos Numéricos do Comportamento de Estruturas

03/10/2011 14:55

Modelo estrutural de edifício

É durante a ocorrência de um sismo que melhor são postas em evidência as deficiências do comportamento das estruturas, deficiências que se reflectem directamente nos danos que podem ser observados nas construções. O reconhecimento dos danos provocados por um sismo permite obter um vastíssimo conjunto de informações directamente relacionadas com o desempenho estrutural das construções.

 

A análise e o estudo aprofundado desta informação permitem extrair lições importantes, que possibilitam identificar e corrigir deficiências, quer ao nível da concepção quer dos próprios critérios de dimensionamento utilizados no passado. Por outro lado, servem também como mola impulsionadora para o desenvolvimento e a adopção de novas metodologias que visem melhorar os níveis de desempenho das estruturas face à futura ocorrência deste tipo de eventos, cabendo naturalmente à comunidade técnica e científica da área da Engenharia Sísmica o desempenho do papel mais importante neste domínio.

A ocorrência de um sismo de média ou elevada intensidade determina, por si só, factores de enorme perturbação social, produzindo efeitos significativos a vários níveis. O impacto de um evento deste tipo revela-se de uma forma directa e imediata na sua zona de incidência, traduzindo-se por um conjunto de danos com implicações sociais extremamente importantes. De facto os efeitos de destruição, afectando as construções e todo um conjunto de infra-estruturas como sejam as vias de comunicação, afectam de uma forma imediata as populações directamente envolvidas. De uma forma mais abrangente os seus efeitos acabam por se reflectir ao longo de vários anos em todo o país onde ocorre, tanto em termos sociais como em termos económicos, pelo que é fundamental que se retirem todos os ensinamentos possíveis da experiência decorrente de um sismo intenso.

Fases de assemblagem estrutural

É essencial que os modelos numéricos consigam simular com grande realismo o comportamento das estruturas, em particular quando têm lugar acentuadas incursões no domínio do comportamento não-linear dos materiais. Efectivamente, na perspectiva de uma análise sísmica este é um aspecto fundamental, pois é neste domínio que ocorre uma importante fonte de dissipação de energia, responsável por uma significativa atenuação dos efeitos da acção.
Assim, modelos numéricos suficientemente refinados que demonstrem elevada eficácia na simulação do comportamento sísmico, envolvendo o comportamento não-linear dos materiais, assumem um interesse evidente.

No âmbito do comportamento sísmico das estruturas de edifícios, uma das formas mais eficientes de actuação ao nível da sua concepção é sem dúvida a incorporação de paredes estruturais. Neste contexto, são designadas por paredes estruturais as paredes de betão armado, que para além de desempenharem uma função portante relativamente às cargas verticais, desempenham simultaneamente uma função resistente relativamente às acções horizontais. A observação do desempenho evidenciado por estes elementos estruturais durante a ocorrência de sismos recentes, que se reflectiu num bom comportamento sísmico global das estruturas que integram, revelou efectivamente que a sua utilização como elementos fundamentais na resistência sísmica de edifícios é uma boa opção.

Assemblagem de estrutura

Uma metodologia de análise que envolva uma componente de modelação numérica e que vise o estudo do comportamento sísmico de estruturas deve ser estabelecida dentro dos seguintes princípios:

1) É essencial que os modelos numéricos envolvidos traduzam de uma forma adequada o comportamento não-linear dos materiais. No entanto, a metodologia de análise deve permitir ainda ter em consideração outros factores associados a particularidades do próprio elemento estrutural como sejam: a geometria, as ligações ao exterior, a disposição e pormenorização das armaduras (como a eventual interrupção ao longo do elemento) e ainda alterações locais do comportamento dos materiais (efeito do confinamento).

2) Ao nível do comportamento dinâmico da estrutura importa realçar dois aspectos que podem condicionar, em muitos casos, a estratégia de modelação a adoptar.
O primeiro aspecto prende-se com resolução do problema dinâmico não-linear. Surge aqui uma natural vantagem em se proceder à resolução da equação que rege o equilíbrio dinâmico através do recurso a uma integração no domínio do tempo, pelo facto de por esta via se poder atender de uma forma simples aos efeitos da degradação da rigidez que ocorre na estrutura durante a actuação do sismo. Efectivamente esta degradação, associada fundamentalmente à evolução da fissuração do betão e à cedência das armaduras, pode ser captada directamente pelos modelos que simulam o comportamento não-linear dos materiais. Um segundo aspecto que deve ser equacionado no estabelecimento da estratégia de modelação prende-se com o amortecimento. O amortecimento material, associado aos mecanismos de dissipação de energia que decorrem do comportamento não-linear dos materiais, tem uma influência extremamente importante na resposta da estrutura, em particular quando este comportamento é fortemente explorado.

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