Vigas de acoplamento de paredes estruturais : procedimento de modelação para análise sísmica de estruturas de betão armado

João Miguel Damião Bezelga

Key information

Authors:

João Miguel Damião Bezelga (João Miguel Damião Bezelga)

Supervisors:

Rita Maria Do Pranto Nogueira Leite Pereira Bento (Rita Maria Do Pranto Nogueira Leite Pereira Bento); João Carlos De Oliveira Fernandes de Almeida (João Carlos De Oliveira Fernandes de Almeida)

Published in

07/23/2015

Abstract

Os sistemas de paredes com vigas de acoplamento são utilizados em diversos edifícios como sistema resistente às cargas laterais. Estas vigas possuem características próprias, das quais se destacam elevadas exigências de capacidade de deformação e um potencial de rotura por corte. A correta avaliação sísmica de uma estrutura está fortemente dependente das hipóteses de modelação adotadas para essas regiões críticas. Atualmente, a maior parte das prescrições regulamentares não tem em conta, de forma específica, o comportamento das vigas de acoplamento. A presente dissertação tem como objetivo o estudo e a proposta, com base numa análise crítica e comparativa da literatura existente, de um procedimento de modelação para a representação do comportamento de vigas de acoplamento em betão armado, para utilização no dimensionamento e avaliação do desempenho sísmico de estruturas. Para o efeito, (i) desenvolve-se um procedimento de modelação com base nos ensaios laboratoriais de Breña & Ihtiyar (2007), e (ii) avalia-se o desempenho sísmico de uma estrutura pórtico-parede em betão armado, onde se utiliza o procedimento proposto. Constata-se (i) que a rigidez efetiva indicada nos regulamentos atuais é excessiva quando aplicada a vigas de acoplamento, (ii) que as prescrições do Eurocódigo 2 (EC2) e Eurocódigo 8 (EC8) são adequadas para vigas sem problemas de corte, e (iii) que o procedimento proposto, ao ter em conta a deformação e rotura por esforço transverso, é principalmente importante na avaliação do desempenho sísmico das estruturas cujas vigas de acoplamento apresentem um dimensionamento insuficiente ao esforço transverso, nas quais se inclui o parque habitacional dos edifícios antigos. Reinforced concrete (RC) shear walls with couplings beams are used in many buildings as primary lateral load-bearing elements. This type of beams has special characteristics, such as large deformation demands and a shear-dominated response. An accurate seismic assessment of such structural system is decisively influenced by the model adopted for those discontinuity (D) regions. Currently, many technical and normative seismic design documents do not take into account the distinctive behavior of coupling beams. The aim of this dissertation is the study and development, based on a critical and comparative analysis of the existing literature, of a modelling procedure for the behavior of RC coupling beams, to be used in the seismic design/assessment of structural systems. To achieve this goal, (i) a modelling procedure is proposed, based on the experimental studies by Breña & Ihtiyar (2007), and (ii) the seismic performance of a RC “coupled shear walls – frame” system is evaluated, in which the proposed procedure is used. It is shown (i) that the effective stiffness suggested in the current design documents is in excess when applied to coupling beams, (ii) that the methods recommended in Eurocode 2 (EC2) and Eurocode 8 (EC8) are adequate to coupling beams without shear problems, and (iii) that the proposed modelling procedure, by taking into account shear behavior and shear failure, is mainly relevant in the seismic performance assessment of structures that possess coupling beams with inadequate transverse reinforcement. This is the case of several RC existing old buildings.