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DIMENSIONAMENTO PARA A ACO DO EC8ANLISE DAS PRESCRIES DA EN 1998-1 APLICADAS A ESTRUTURAS DE EDIFCIOS DE BETO ARMADO COM RECURSO A UM EXEMPLO PRTICO

Manuel Francisco Bacelar de Ornellas Ruivo Romozinho

Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

Engenharia Civil

JriPresidente: Prof. Jos Manuel Matos Noronha da Cmara Orientador: Prof. Jlio Antnio da Silva Appleton Vogal: Prof. Mrio Manuel Paisana dos Santos Lopes

Maio de 2008

DIMENSIONAMENTO PARA A ACO SSMICA DO EC8ANLISE DAS PRESCRIES DA EN 1998-1 APLICADAS A ESTRUTURAS DE EDIFCIOS DE BETO ARMADO COM RECURSO A UM EXEMPLO PRTICO

RESUMOEm Dezembro de 2004 publicou-se a verso final do Eurocdigo 8 (Dimensionamento de Estruturas aco ssmica) Parte 1 (Regras gerais, aces ssmicas e regras para edifcios), a qual dever substituir at Maro de 2010, aps inicial coexistncia, a actual regulamentao nacional anti-ssmica. A aplicao prtica desta nova regulamentao apresenta um significativo desafio, uma vez que algumas prescries so de difcil interpretao (existindo algumas omisses), assim como esta norma, ao contrrio da regulamentao portuguesa, trata a aco ssmica em documento separado. Porm, ser a complexidade do processo de clculo (para classes DCM e DCL), o qual aumentar significativamente o esforo do projectista, quer em tempo quer em dificuldade de clculo, que se apresentar como a maior dificuldade utilizao do EC8. Apesar da aplicao desta novel norma eventualmente implicar um agravamento de custos (aumento das dimenses dos elementos resistentes e das taxas de armadura), especialmente para a classe DCL, o qual implicar da parte de quem projecta uma grande sensibilidade para justificar tais agravamentos aos donos de obra e empreiteiros, o aumento de segurana que advir da sua utilizao ser claramente compensatrio. A presente dissertao tem ento como objectivo analisar as prescries da EN1998-1 aplicadas a edifcios de beto armado, sintetizando e sobrepondo os respectivos fundamentos com as prescries da EN1992-1-1. Alm de se fazer referncia aos conceitos tericos subjacentes ao EC8, procurou-se aplicar a metodologia apreendida a um exemplo de um edifcio em beto armado.

I

DESIGN OF SEISMIC ACTION OF THE EC8ANALYSIS OF THE EN 1998-1 CODE AS APPLIED TO REINFORCED CONCRETE BUILDINGS AND DEMONSTRATED THROUGH A PRACTICAL EXAMPLE ABSTRACTIn December 2004 the final version of the Eurocode 8 Part 1 was published, which will, after initial coexistence, substitute the current national anti-seismic regulations by March 2010. The codes practical application, however, will present a significant challenge, as some of the regulations are difficult to interpret (due to partial omissions), and contrary to the Portuguese norm, seismic activity is treaded in a separate document. Furthermore, the complex process of calculation will significantly increase the work of the designer (in the DCM and DCL ductility classes), be it in terms of time necessary to perform the calculations, or the difficulty of the calculations, which will be the most complicated aspect of using the EC8. Although the application of this new norm may imply an aggravation of costs (increase of the dimensions of the resistant elements and of the reinforcement rates), especially for the DCL ductility class, which will imply of the part from who designs a great sensitivity to justify such aggravations to the clients and contractors, the security increase which will result from its use will be clearly compensatory. This aim of this dissertation was to analyse the EN1998-1 regulations as applied to structures and reinforced concrete buildings, as well as synthesising and juxtaposing their respective fundaments with the EN 1992-1-1. In this manner, in addition to linking the theoretical concepts to the EC8, the methodology acquired, was applied to an example of a reinforced concrete building.

II

PALAVRAS-CHAVE- Eurocdigo 8 - Dimensionamento em Capacidade (Capacity Design) - Ductilidade - Espectro de Resposta - Confinamento - Beto Armado

III

KEY-WORDS- Eurocode 8 - Capacity Design - Ductility - Response Spectrum - Confinement - Reinforced Concrete

IV

AGRADECIMENTOSAinda que a realizao da presente dissertao seja de carcter individual, no posso deixar de referir, com profundo agradecimento, as pessoas que ao longo destes extensos meses contriburam, de uma forma directa ou indirecta, para a realizao desta tese:

O Professor Jlio Appleton, meu orientador, no s pela eficiente forma com que me direccionou para a preparao e elaborao desta dissertao, mas acima de tudo pelo seu contagiante entusiasmo para com a profisso de Engenheiro Civil.

O Professor Mrio Lopes, verdadeiro Co-Orientador, pela simpatia, amizade e disponibilidade que sempre demonstrou em todas as vezes em que o procurei para esclarecer dvidas da mais variada espcie.

O Professor Antnio Costa, que na elaborao do exemplo prtico me apoiou na resoluo dos mais diversos problemas que surgiram na aplicao prtica do Eurocdigo 8.

Os Engenheiros Hugo Dias e Gonalo Viana, que, respectivamente na rea do Eurocdigo 8 e na rea da modelao e anlise estrutural muito contriburam para levar esta tese a bom porto.

Os Amigos e Engenheiros Eduardo Madeira, Joo Correia, Tomz Grilo e Tiago Vargas que com sugestes e apoios de toda a espcie me ajudaram a concluir esta dissertao.

A minha famlia e namorada, que sempre me apoiaram e deram carinho nos momentos mais difceis, pedindo-lhes desculpa pelas horas que lhes roubei na elaborao desta dissertao.

A todos os meus restantes amigos, em especial Lilian Lehmann pela preciosa ajuda prestada na traduo, deixo ainda uma palavra de grande considerao e de amizade pois a eles se deve, tambm, muito deste trabalho.

O Sporting Clube de Portugal, pelas alegrias intermitentes que me foi dando ao longo destes meses, e por me lembrar que na vida nada se consegue sem esforo, dedicao e glria.

V

NDICE NDICE ..................................................................................... VI NDICE DE FIGURAS ............................................................ XIII NDICE DE QUADROS .......................................................... XVI ACRNIMOS E NOTAES ............................................... XVIII 1 INTRODUO .....................................................................11-1- MOTIVAO.................................................................................................................................... 1 1- 2- OBJECTIVOS E SNTESE DA DISSERTAO ............................................................................ 2 1-3- EFEITOS DOS SISMOS EM ESTRUTURAS DE BETO ARMADO .............................................. 2 1-3-1- Danos resultantes da Topografia Local ............................................................................... 4 1-3-1-1- Liquefaco ..................................................................................................................... 4 1-3-1-2- Deslizamento de Terrenos ............................................................................................. 4 1-3-1-3- Solos Aluvionares........................................................................................................... 5 1-3-1-4- Falhas geolgicas ........................................................................................................... 5 1-3-2- Danos resultantes de Problemas Estruturais ..................................................................... 6 1-3-2-1- Rotura das fundaes .................................................................................................... 6 1-3-2-2- Ligao s fundaes .................................................................................................... 6 1-3-2-3- Soft Storey ....................................................................................................................... 6 1-3-2-4- Efeito da Toro .............................................................................................................. 7 1-3-2-5- Colunas Curtas ............................................................................................................... 7 1-3-2-6- Choque entre edifcios adjacentes (Pounding) ........................................................... 8 1-3-2-7- Ligao viga/pilar............................................................................................................ 8 1-3-2-8- Confinamento .................................................................................................................. 9VI

1-3-2-9- Pormenorizao .............................................................................................................. 9 1-4- REGULAMENTAO SSMICA PORTUGUESA .......................................................................... 11 1-5- OS EUROCDIGOS ESTRUTURAIS ........................................................................................... 12 1-6- O EUROCDIGO 8 ....................................................................................................................... 14

2 O EUROCDIGO 8 PARTE 1 ........................................... 152-1- INTRODUO ............................................................................................................................... 15 2-2- COMPORTAMENTO NO LINEAR DE ESTRUTURAS DE BETO ARMADO........................... 15 2-2-1- Introduo ............................................................................................................................. 15 2-2-2- Beto Confinado ................................................................................................................... 16 2-2-3- Ductilidade ............................................................................................................................ 18 2-2-4- Capacity Design.............................