O que faz com que os edifícios desmoronem durante os terremotos?

Os efeitos dos terremotos nas estruturas podem ser devastadores e às vezes catastróficos. As estruturas devem ser construídas para resistir à atividade sísmica, a fim de mitigar os efeitos de tais eventos. A causa subjacente do colapso estrutural devido a terremotos muitas vezes tem a ver com projeto, construção e manutenção. Neste artigo, discutimos as principais causas do colapso de estruturas durante um terremoto e fornecemos aos engenheiros civis informações sobre o projeto e a construção de estruturas resilientes à atividade sísmica.

Uma das principais causas do colapso de edifícios durante terremotos é a má construção. Por exemplo, edifícios que não são concebidos para resistir às forças laterais de um terramoto podem facilmente ruir. Além disso, os edifícios que não são devidamente reforçados também correm o risco de desabar. Em muitos casos, a utilização de materiais e métodos de construção de qualidade inferior também pode contribuir para o colapso de um edifício durante um terramoto.

Outra causa do colapso é a má construção. Isto pode acontecer quando os edifícios não são construídos de acordo com os planos de construção. Por exemplo, se a fundação de um edifício não for devidamente escavada ou o edifício não for devidamente reforçado, é mais provável que desmorone num terramoto.

A terceira causa de colapsos de edifícios é a falta de manutenção. Quando os edifícios não são mantidos adequadamente, tornam-se mais fracos e mais suscetíveis a danos. Isto é particularmente verdadeiro para edifícios em áreas com elevada atividade sísmica. Por exemplo, se a fundação do edifício rachar, isso poderá causar o colapso do edifício durante um terremoto.

Como engenheiro civil, é importante projetar e construir edifícios resistentes a terremotos. Além disso, é importante manter adequadamente os edifícios para garantir a sua resistência e estabilidade.

Falha na fundação devido à liquefação do solo

A liquefação do solo ocorre quando o solo solto e saturado de água perde temporariamente a sua resistência e rigidez. Este fenômeno também é chamado de ruptura do solo por terremoto porque ocorre com mais frequência em áreas de alta atividade sísmica que possuem solos soltos e saturados.

Mesmo os terremotos de baixa magnitude podem causar o colapso de edifícios devido à liquefação do solo, especialmente se o solo for arenoso ou não consolidado. A liquefação do solo pode causar danos materiais significativos e perda de vidas. Qualquer pessoa que já tenha construído um aterro sanitário deve estar ciente do risco de liquefação do solo num grande terremoto.

Mais informações sobre o artigo liquefação do solo poderia ser encaminhado.

Falha de fundações por estacas devido à liquefação do solo nas camadas de solo nos níveis intermediários abaixo do solo. Essas falhas são significativas e passam despercebidas.

Falha na fundação da estaca Solo liquefaction.gifFalha na fundação da estaca Solo liquefaction.gif

Quando as camadas internas do solo se liquefazem, como mostrado na figura acima, momentos fletores e forças de cisalhamento adicionais são criados na estaca, o que resultaria na falha da fundação por estaca se as armaduras da seção fossem insuficientes para suportar a carga adicional.

Ao planear com base em dados de levantamento de poços, é responsabilidade do projetista determinar o risco de liquefação do solo e tomar as medidas necessárias para evitar tais falhas no caso de um terremoto.

Além disso, o projeto deve atentar para a interação entre solo, estaca e estrutura para compreender o comportamento da estrutura durante esta interação.

Efeito de coluna curta

Apoios curtos levam a falhas estruturais nos edifícios. Uma coluna curta é um tipo de coluna que possui uma altura significativamente menor do que as outras colunas. Embora a própria estrutura do pórtico tenha a mesma altura dos pilares, as divisórias estruturais podem reduzir a altura efetiva dos pilares.

A seguir estão alguns dos motivos para a criação de colunas curtas.

  • Construção de edifício em terreno inclinado. A altura da coluna diminui no topo da encosta.
  • Com viga na altura intermediária dos apoios
  • Montagem de divisórias de tijolo/bloco adjacentes ao pilar

efeito de coluna curta.pngefeito de coluna curta.png

Quando cargas laterais são aplicadas, o solo se curva lateralmente. Da mesma forma, o topo da coluna se move lateralmente em relação à parte inferior. Colunas regulares têm mais liberdade de movimento do que colunas curtas. A coluna curta resiste ao movimento, embora também deva ter a mesma deflexão lateral que as outras colunas. Como resultado, a resistência ao movimento é atraída por uma carga maior. Isto leva à falha das colunas curtas.

coluna curtacoluna curta

Faturamento excessivo

Liquefação do solo: O solo comprimido que não foi devidamente tratado antes da construção da estrutura pode tornar-se excessivamente deformado pelo evento sísmico.

A liquefação da camada interna do solo pode fazer com que as camadas superiores do solo se assentem junto com a fundação do edifício.

Quando as vibrações causam o desequilíbrio das capacidades do solo, os edifícios correm o risco de tombar.

Prédios caindo

A queda do edifício pode ter ocorrido por dois motivos principais.

  • Erro de capacidade de suporte do solo
  • P – Efeito Delta

Falha na capacidade de suporte do solo

A agitação do edifício nas direções vertical e horizontal coloca uma tensão excessiva no solo abaixo da fundação. Isso representa um risco de falha da fundação.

Com uma fundação rasa, a falha do solo em uma parte da fundação pode causar o colapso do edifício.

Efeito P-Delta

A deflexão excessiva do edifício resulta na excentricidade da carga do edifício. Além disso, a deformação permanente devido à ação de um terremoto leva a um deslocamento do centro de carga da estrutura.

Isso representa um risco de desabamento do edifício.

efeito p-deltaefeito p-delta

Lojas de conveniência

Do ponto de vista técnico, o contraventamento transversal baixo em comparação com os outros pisos pode ser visto como um efeito suave do piso.

Quando as cargas laterais atuam devido a terremotos, solos com alta segurança lateral podem suportar as forças e controlar as deflexões laterais. Porém, em solos moles, ocorre deformação lateral excessiva, levando à falha do solo. Este tipo de falha provoca o colapso das estruturas.

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O que é uma história suave em construção

No edifício residencial existem muitas divisórias que podem ser construídas com blocos e tijolos. O rés-do-chão seria utilizado como lugar de estacionamento. Portanto, a rigidez lateral no piso térreo não seria suficiente.

Além disso, poderemos ter muitas aberturas em alguns andares. Por exemplo, haverá janelas de sala de aula entre dois andares. Isso fornecerá efeitos suaves de história.

Falha do bloco devido a um terremoto

Quando os edifícios tombam devido às cargas laterais causadas pelo cargas laterais Devido às fortes tensões causadas pelos terremotos, além dos demais danos estruturais à superestrutura, também poderá ocorrer a ruptura das placas do bloco.

Falha no bloco devido a um terremoto.gifFalha no bloco devido a um terremoto.gif

A falha pode ocorrer na junta do bloco se cargas excessivas forem aplicadas. Como a placa de topo da estaca juntamente com as vigas do piso tem uma rigidez muito elevada, a ligação entre a estaca e a placa de topo da estaca seria o ponto fraco onde poderia ocorrer a ruptura. Além disso, a interação entre solo e estrutura agravaria ainda mais a situação.

Irregularidades nas plantas baixas e rigidez

Os designers preferem organizar os dois primeiros modos nas duas direções de tradução. Isto evita o domínio do comportamento torcional da estrutura.

O comportamento torcional de uma estrutura durante um terremoto causaria danos graves à estrutura se não fosse levado em consideração no projeto estrutural. A abordagem mais comum é alterar a rigidez da estrutura para evitar que os modos torcionais se tornem dominantes.

Terremoto de irregularidade de torção.pngTerremoto de irregularidade de torção.png

Conforme mostrado na figura acima, a deformação lateral da região de baixa rigidez apresenta uma deflexão lateral maior em comparação com a região da parede de cisalhamento. O centro geométrico e o centro de rigidez não coincidem.

Os pilares em áreas sujeitas a maiores deflexões laterais podem desenvolver elevados movimentos de flexão e forças cortantes. Se a capacidade de carga dos pilares for insuficiente para absorver essas forças, o pilar pode falhar, o que pode resultar no colapso de partes da estrutura ou de estruturas inteiras.

Ductilidade insuficiente

A ductilidade da estrutura é um factor muito importante a ter em conta no dimensionamento de estruturas contra cargas sísmicas. A estrutura certa absorve mais energia e pode levar ao fracasso. Porém, se a estrutura for dúctil, terá mais deformações.

A ductilidade da estrutura é controlada pelos detalhes da armadura. Ao detalhar o elemento de concreto armado, devem ser atendidos requisitos especiais. Além disso, a falha nas ligações viga-pilar e coluna-fundação pode levar à falha estrutural.

A dobradiça está localizada perto da conexão da coluna de suporte. Esta área deve ser projetada de forma que não falhe devido ao carregamento cíclico dos estímulos sísmicos e tenha ductilidade suficiente.

Rigidez lateral insuficiente

As cargas laterais que atuam na estrutura são compartilhadas pela estrutura de concreto armado e pelas paredes de cisalhamento. Em algumas estruturas existem paredes de cisalhamento. Nessas situações, a estrutura do pórtico suportará as cargas.

Se houver paredes resistentes e estruturas de pórticos, a interação entre paredes resistentes e pórticos pode ser levada em consideração no projeto, pois são os absorção de carga lateral Capacidade.

Para evitar falhas, é essencial posicionar corretamente as paredes de cisalhamento e fornecer área de parede suficiente para acomodar as cargas aplicadas.

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