Avaliação da Vulnerabilidade Sísmica de Edifício da Década de 1960 com Piso Vazado

Abstract

Fenómenos naturais de origem sísmica, estão constantemente a ocorrer, habitualmente com baixa magnitude e, no caso de Portugal, baixa intensidade, o que os torna quase impercetíveis à população, o que contribui para a baixa perceção do risco sísmico. A principal estratégia disponível para reduzir o risco sísmico incide sobre campo da engenharia, através da avaliação de edifícios e reforço dos que apresentem vulnerabilidade inaceitável, chamando à atenção, nomeadamente para os anteriores à década de 1980, altura em que a atenção à ação sísmica ao nível de projeto de estabilidade, era insuficiente ou ignorada.A presente dissertação tem como principal objetivo a avaliação da vulnerabilidade sísmica de um bloco de um edifício existente em betão armado, da década de 1960 (construção concluída na década seguinte), afeto aos Departamentos de Física e Química da Universidade de Coimbra. Nesse sentido, foi utilizada a nova legislação relativa à avaliação da vulnerabilidade sísmica de estruturas existentes, a Portaria n. º302/2019, que reporta para a Parte 3 do Eurocódigo 8. Numa fase inicial, são apresentadas as condições avançadas na regulamentação nacional que foram necessárias para este estudo.De modo a cumprir o objetivo foi necessário reunir um conjunto de informação abrangente, que permitisse caracterizar e interpretar o edifício de forma o mais aproximada possível à realidade. Para tal, ao longo do estudo, sobretudo na fase inicial, foi recolhida documentação no Arquivo da Universidade de Coimbra e foram realizadas inspeções ao edifício. Este estudo, teve por base o projeto estrutural de 1962, que devido ao prolongamento da fase de construção sofreu alterações (sobre as quais não foi encontrada documentação direta). Neste projeto original, apesar de incluir detalhes curiosos, é notável uma pormenorização dos elementos estruturais que procura proporcionar alguma ductilidade ao betão armado, mas não aquela que hoje se sabe ser possível de conseguir e ser conveniente conseguir para se ter um comportamento sísmico adequado. Além disso, apresenta irregularidades estruturais que afetam a resposta do edifício durante uma ação sísmica, reduzindo a previsibilidade da resposta sísmica para grandes deformações.Reunida a informação, procedeu-se à modelação numérica da estrutura no programa “SeismoStruct”, dedicado à análise sísmica no domínio não linear. Para a avaliação, aplicou-se uma análise estática não linear (método de referência para projeto corrente da Parte 3 da EC8). Este programa monitoriza a capacidade resistente, tanto em termos de esforços como de deformações, ao longo do processo de “incremento” das cargas laterais (o parâmetro que normalmente incrementa é o deslocamento do nó de controlo, as cargas laterais podem aumentar ou baixar). Por último, são estudadas duas soluções de reforço que visam conseguir uma melhor compreensão das fragilidades da estrutura existente, mais do que propor soluções realistas de reforço.

Natural seismic phenomena are constantly occurring, usually with low magnitude and, in the case of Portugal, low intensity, which makes them almost imperceptible to the population, contributing to a low perception of seismic risk. The main available strategy to reduce seismic risk focuses on the field of engineering, through the assessment of buildings and the strengthening of buildings with unacceptable vulnerability, particularly highlighting those built before the 1980s when attention to seismic action at the design project level was insufficient or igonored.The main objetivee of this dissertation is to assess the seismic vulnerability of a block of an existing reinforced concrete building from the 1960s (construction completed in the following decade) that houses the Department of Physics and Chemistry at the University of Coimbra. In this regard, the new legislation concerning the assessment of seismic vulnerability of existing structures, Portaria n.º 302/2019, referencing Part 3 of Eurocode 8 was used. In the initial phase, the conditions in national regulation necessary for this study are presented.To fulfill the objective, it was necessary to gather comprehensive information that would allow for a characterization and interpretation of the building as close to reality as possible. To achieve this, throughout the study, especially in the initial phase, documentation was collected from the University of Coimbra Archives, and inspections of the building were carried out. This study was based on the structural project design from 1962, which underwent changes due to the extended construction phase (for which no direct documentation was found). In this original project design, despite including interesting details, there is a noticeable detailing of structural elements that seeks to provide some ductility to reinforced concrete but not to extent that is now known to be achievable and advisable for proper seismic behavior. Additionally, it exhibits structural irregularities that affect the building’s response during a seismic action, reducing the predictability of the seismic response for large deformations.Once the information gathered, the structure was numerically modeled using the “SeismoStruct” software, dedicated for nonlinear domain analyses. For the assessment, a nonlinear static analysis was applied (the reference method for current design project in Part 3 of EC8). This program monitor the resistance capacity, both in terms of forces and deformations, throughout the “increment” process of lateral loads (the parameter that typically increases is the displacement of the control node, while lateral loads may increase or decrease). Finally, two strengthening solutions are studied to gain a better understanding of the weaknesses of the existing structure, rather than proposing realistic reinforcement solutions.