Modelação tridimensional de estruturas sujeitas a sismos utilizando o OpenSees

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Estruturas

Os sismos são fenómenos que podem ter consequências socioeconómicas elevadas, pelo que é necessário estudar os seus efeitos nas estruturas. Assim, nos últimos anos têm sido estudados e desenvolvidos, matematicamente e numericamente, modelos capazes de reproduzir fielmente o comportamento de estruturas em aço sujeitas a sismos, o que permitiu uma evolução da modelação dessas estruturas. Neste trabalho, são apresentadas várias técnicas de modelação não-linear de estruturas em aço, tendo sido aplicadas, com o programa de elementos finitos Open System for Earthquake Engineering Simulation (OpenSees), a vários exemplos e a dois casos de estudo de forma a serem avaliadas. No primeiro caso de estudo, estudou-se o comportamento sísmico da estrutura de betão armado com parede de alvenaria de enchimento, descrita em Hashemi e Mosalam (2007), com o objetivo de validar o modelo de fibras, que simula o comportamento de paredes de enchimento. Através dos resultados obtidos, e comparando com os resultados experimentais, foi possível validar o comportamento desse modelo no plano, após a calibração de alguns parâmetros. No segundo caso de estudo, foi estudado o comportamento sísmico do edifício de quatro pisos com estrutura em aço testado no E-Defense (2007). O edifício foi modelado tridimensionalmente no OpenSees com elementos de plasticidade concentrada, zonas painel de ligação viga-pilar e paredes exteriores. Neste modelo teve-se em conta os efeitos P-Delta, a influência das lajes na flexão das vigas e o comportamento de diafragma rígido das lajes. De forma a modelar a estrutura, com um comportamento mais próximo do verificado experimentalmente, foi desenvolvido um novo modelo de comportamento das zonas de painel, através de uma análise de sensibilidade. Para além disso, o modelo de fibras das paredes, apresentado inicialmente neste trabalho, foi calibrado de forma a simular o comportamento verificado experimentalmente. Através dos resultados obtidos, e comparando-os com os resultados experimentais, verificou-se que é possível, com recurso às ferramentas apresentadas neste trabalho, reproduzir com precisão a resposta sísmica de estruturas de aço.