Author(s): Teixeira, Diogo Miguel Guerreiro
Date: 2014
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/4671
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Subject(s): Análise estática não linear; Análise Pushover; Análise fisicamente não linear; Método N2; Nonlinear static analysis; Pushover analysis; Physically nonlinear analysis; N2 method
Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil
A crescente preocupação com os efeitos da atividade sísmica nas construções a par das novas formas que a arquitetura moderna proporciona, impõe à engenharia desafios cada vez mais interessantes. No decorrer dos últimos anos, foi incontestavelmente reconhecido que o projeto sísmico de estruturas não pode deixar de considerar a capacidade de dissipação da energia por parte destes. No dimensionamento sísmico, de maneira a não encarecer o projeto e/ou obra, admite-se que as estruturas podem deformar para além do seu limite elástico, controlando o seu nível de deslocamentos local e global. No EC 8-1 [60] são apresentados diversos métodos de análise sísmica, sendo uns mais complexos e mais morosos do que outros. Dependendo das características e do tipo deestruturas, os métodos de análise possíveis são os métodos de análise linear, destacandose as análises estáticas equivalentes e as dinâmicas por espetro de resposta; e os métodos de análise não linear, destacando-se as análises estáticas de aplicação progressiva de cargas laterais e/ou deslocamentos e as análises dinâmicas de avaliação da resposta estrutural ao longo do tempo. Em termos de dimensionamento sísmico, as análises lineares apresentam-se como as mais correntes. No entanto, as análises estáticas não lineares têm vindo ao longo dos anos a ganhar maior relevo nesta área por apresentarem vantagens, como por exemplo, determinação de zonas frágeis e possíveis mecanismos de colapso não identificáveis na aplicação de uma análise linear, sobrepondo-se às análises dinâmicas não lineares, devido a estas serem bastante morosas, não sendo viáveis relativamente aos habituais prazos de execução de projetos. Devido às dificuldades da implementação de análises dinâmicas não lineares e, na tentativa de obter esses resultados mas através de análises estáticas, considerando também o comportamento não linear dos materiais, desenvolveram-se várias metodologias de análise Pushover. A modelação do comportamento não linear dos materiais pode ser realizada admitindo que este é descrito em termos das deformações inelásticas concentradas nas extremidades dos elementos (modelação com não linearidadeconcentrada) ou, por outro lado, considerando a distribuição de deformações inelásticas ao longo do comprimento do elemento (modelação com não linearidade distribuída). No presente trabalho, tem-se como objetivo o estudo da aplicação da análise Pushover, segundo o Método N2 presente no EC 8 [60], a um edifício escolar de betão armado, por forma a estabelecer-se a sua capacidade resistente. A partir desta análise poder-se-á caracterizar o desempenho estrutural do edifício, a localização e desenvolvimento das rótulas plásticas nos seus elementos, avaliando-se os danos face à consideração do sismo.
Abstract: The increasing concern about the effects of seismic activity due to modern architecture provides the most interesting engineering challenges. Over the past few years, was undoubtedly recognized that seismic design couldn’t disregard the structural capacity of energy dissipation. In seismic design, in order to not endear the structural project, it’s assumed that the structures can deform beyond its elastic limit, controlling the level of local and global shifts. According to Eurocode [60], several methods of seismic analysis were displayed, being some of them more complex and consuming a lot of time. Depending of structures characteristics, the analysis are characterized by: linear analysis methods, highlighting the equivalent static analysis and dynamic using response spectrum, and nonlinear analysis methods, highlighting the static analysis by progressive application of lateral loads and dynamic analyzes for assessing the structural response over time. In terms of seismic design project, the linear analysis are the most common. However, the nonlinear static analysis have been gaining more prominence in this area due to advantages such as determination of fragile areas and possible collapse mechanisms that aren’t identified in the application of a linear analysis, overlapping to nonlinear dynamic analysis because they consume a lot of time, being difficult to ensure dealines. Due to the difficulties of implementation of non-linear dynamic analyzes, several Pushover analysis methodologies had been developed in an attempt to achieve results through static analysis, considering non-linear behavior of materials. The modeling of non-linear behavior of the materials can be performed assuming it’s described in terms of inelastic deformations concentrated in the extremity (concentrate nonlinear modeling) or, considering the inelastic distribution along the length (distributed nonlinear modeling). In this work, the main objective was the study of the application of Pushover analysis, using N2 Method present in the Eurocode 8 [60], to a concrete school building, in order to obtain the structure bearing capacity. From this analysis we could obtain the structural performance of the building, the location and development of plastic hinges, evaluating the damage due to earthquake.
