Projeto de reforço de um edifício de habitação

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Estruturas

O parque habitacional em Portugal Continental possui uma quantidade significativa de edifícios antigos, nomeadamente os edifícios designados de “placa”, constituídos por paredes em alvenaria e pavimentos em betão, que apresentam fraca resistência à ação sísmica e dos quais existe muito pouca informação sobre o seu sistema construtivo. Existem no mercado várias soluções para reforço estrutural destes edifícios, mas nem todas são técnica e economicamente viáveis. Assim, é essencial a elaboração de um estudo que permita verificar a viabilidade técnica de cada solução ou soluções de reforço aplicadas a fim de se avaliar corretamente se as escolhas para o reforço são adequadas e se melhoram de forma considerável a resposta do edifício face à ação sísmica. Neste trabalho são apresentadas as características construtivas de um edifício de “placa”, bem como algumas das técnicas possíveis de utilizar para o seu reforço sísmico. A vulnerabilidade sísmica do edifício é verificada, a partir de uma análise estática não linear (análise pushover) e recorrendo à metodologia mecanicista norteamericana FEMA & NIBS, alterada de acordo com a regulamentação europeia e com a realidade dos sistemas construtivos dos edifícios nacionais. Aplicaram-se algumas técnicas de reforço sísmico ao modelo numérico do edifício em estudo e verificou-se o seu desempenho sísmico tendo em conta as duas ações sísmicas de referência do regulamento europeu previstas para o território português. Verificou-se que os danos sísmicos para o edifício em estudo são elevados para a ação sísmica tipo 1 (Sismo próximo), tendo uma grande probabilidade de ocorrência de dano elevado e colapso. As técnicas de reforço analisadas foram: Reboco armado, tirante passivo, fibras de carbono, e viga de contraventamento. Destas, as que apresentaram melhores resultados foram: Reboco armado e a conjugação das fibras de carbono com a viga de contraventamento. Finalmente, foi realizada uma análise comparativa da viabilidade técnica e económicade cada uma das soluções de reforço aplicadas, o que permitiu identificar qual das soluções escolhidas tem a melhor relação custo/benefício. Ao longo do trabalho é descrita e exemplificada a metodologia desenvolvida para as finalidades pretendidas, sobretudo no que respeita à análise da vulnerabilidade sísmica do edifício, à obtenção de valores de custos de trabalhos em edifícios existentes a partir de bases de dados nacionais, e por último à quantificação da eficiência económica e do desempenho das soluções de reforço sísmico.

Abstract: The stock housing in mainland Portugal includes a significant number of old buildings, namely the “plate” buildings consisting of masonry walls and concrete floors, with lowresistance to earthquakes, in addition to the fact that there is little information abouttheir constructive system. There are several solutions for the structural reinforcement of these buildings, but not all of them are technically and economically feasible. Therefore, it is essential the development of studies to check the technical viability of each in order to evaluate whether the choices made for reinforcement are appropriate and improve the building response to seismic actions. This work presents some characteristics of “plate” buildings and possible techniques to their seismic reinforcement. The seismic vulnerability of a medium-height residential building is verified from a non-linear static analysis (pushover analysis) with the application ofusing the American FEMA&NIBS mechanistic methodology, modified in accordance with European regulations and also with the reality of Portuguese building. Some seismic reinforcement techniques were simulated at the numerical model of the analyzed building and the seismic performance verified, taking into account the two seismic actions referred to European regulations for Portuguese territory. It was observed that the higher seismic damage to the studied building is from the “near” scenario of the seismic, with a large probability of collapse and high damage. The reinforcement techniques analyzed were reinforced concrete, passive tie, carbon fiber and bracing beam, with the best results from the reinforced concrete and from a combination of carbon fibers with bracing beam. Finally, a comparative analysis will be carried out as regards the technical and economic viability of each reinforcement solution simulated, which will make it possible to identify the solution with the best cost/benefit ratio. The developed methodology is described and exemplified throughout the work, particularly the seismic vulnerability analysis, the national rehabilitation costs and the quantification of the economic efficiency and performance of the solutions for seismic reinforcement.