A segurança sísmica é testada para estruturas em áreas com risco de terremotos. Além disso, estruturas importantes como barragens, edifícios altos, etc. são testadas e projetadas para resistência a terremotos, independentemente de estarem localizadas perto de um limite de placa ou não.
O que é um terremoto?
Movimento do solo nas direções vertical e horizontal devido ao movimento entre placas, eventos vulcânicos, etc.
Este movimento no solo é transferido diretamente para a estrutura de suporte. O projeto estrutural é o fator crucial que determina se esta estrutura pode suportar as cargas que ocorrem durante este tipo de evento.
Em geral depende da relação entre capacidade e carga aplicada.
O que acontece durante um terremoto?
Conforme mencionado anteriormente, os movimentos do solo fazem com que as estruturas se movam na direção em que as ondas do terremoto se movem.
Na maioria das vezes as ondas são horizontais.
Devido ao movimento lateral do solo, o edifício treme. Este movimento produz duas deformações na estrutura, nomeadamente deformação por flexão e deformação por cisalhamento.
Além disso, a agitação sujeita a estrutura a diferentes estágios de movimento. Estas são chamadas de autoformas. Essas formas modais básicas são levadas em consideração durante o projeto.
Qual é a diferença entre cargas de vento e cargas de terremotos?
Ambos os tipos de carga fazem com que a estrutura vibre. Além disso, ambos os tipos de cargas podem ser aplicadas de forma estática ou dinâmica e prosseguir com a construção.
A principal diferença entre esses tipos de cargas é a magnitude e o intervalo de tempo em que atuam na estrutura. Além disso, a variação das cargas aplicadas não é de natureza semelhante.
Como acontece um terremoto?
Um terremoto é um deslocamento repentino ao longo de uma falha.
As placas tectônicas estão em constante movimento. Suas arestas são formadas pelo atrito entre os dois planos. O alívio pela superação do atrito é como um terremoto para nós.
Eventos sísmicos são observados nos limites das placas. Os seguintes limites de placa foram encontrados. Essencialmente, existem sete placas tectônicas.
- Prato Africano
- Placa antártica
- Placa da Eurásia
- Placa Indu-Australiana – (Placa Australiana e Placa Indiana)
- Placa norte-americana
- Placa do Pacífico
- Prato sul-americano
O movimento da placa Tiptronic pode ser ilustrado na figura a seguir.
Causa o movimento do solo. Às vezes, ocorrem deformações permanentes no solo após um terremoto.
O que é projeto sísmico?
Projetar uma estrutura que possa suportar as tensões de um terremoto. O carregamento é de natureza dinâmica e tanto a análise de diorama quanto a análise estática podem ser usadas para análise e projeto.
Os códigos de projeto resistentes a terremotos fornecem aos engenheiros estruturais uma orientação abrangente sobre os parâmetros a serem considerados, dependendo da magnitude do terremoto, tipo de estrutura, condições do solo, etc.
Existem três métodos principais para projetar uma estrutura.
- Análise estática
- Análise de Espectro de Resposta – Análise Dinâmica
- Análise de Histórico de Tempo – Análise Dinâmica
Análise Estática em Projeto de Terremotos
A análise estática é o método mais simples para calcular e analisar cargas. É um método comparativamente simples e descomplicado.
As seguintes etapas são realizadas na análise estática:
- Selecione a aceleração máxima do solo (PGA) da estrutura a ser projetada. Este valor pode ser encontrado em normas locais ou internacionais com base na zona sísmica em que a estrutura está localizada.
- Se o local estiver longe de um limite de placa, o valor mínimo de PGA ou o valor especificado na intenção do projeto poderá ser usado.
- Calcule o cisalhamento base com base no PGA e outros parâmetros.
- Com este método levamos em consideração que a massa da estrutura está concentrada em cada andar. A base é baseada na massa de cada andar e na altura de cada andar em relação ao solo, o impulso da base é distribuído por cada andar.
- Podemos então continuar com a análise normalmente.
- No entanto, devemos definir as propriedades do material tendo em conta os seus efeitos não lineares, uma vez que esperamos que as estruturas se comportem fora da gama linear durante um sismo.
- Dependendo do resultado da análise, um rascunho pode ser criado.
O exemplo trabalhado Exemplo de design resistente a terremotos da UBC 1997 Para obter mais informações sobre o método de cálculo de cisalhamento base, consulte.
Maiores esclarecimentos poderiam vir do artigo Princípios de construção resistente a terremotos sobre os antecedentes.
Além disso, o artigo design orientado para o desempenho Para mais informações sobre análise não linear de estruturas deste tipo, consulte o seguinte.
Análise do espectro de resposta
Este é um dos métodos de análise dinâmica no projeto de terremotos. Primeiro, precisamos encontrar o espectro de resposta adequado ao nosso projeto.
Além disso, é usado principalmente na análise de edifícios em projetos resistentes a terremotos.
No que diz respeito ao método do espectro de resposta, pode-se destacar o seguinte. – Fonte: Internet
- A análise do espectro de resposta permite que o pico de resposta de uma estrutura seja estimado na forma de deslocamento, velocidade ou aceleração.
- Este método é frequentemente usado para determinar a resposta da estrutura no projeto de terremotos.
- Além disso, é um método que mede a contribuição de cada período natural de vibração para indicar a provável resposta sísmica máxima de uma estrutura substancialmente elástica.
Análise do curso do tempo
A análise do histórico de tempo também é um dos métodos de análise dinâmica usados em projetos resistentes a terremotos.
A análise histórica do tempo é uma avaliação linear ou não linear da resposta dinâmica de uma estrutura submetida a uma carga que varia em função do tempo.
Esta característica pode estar relacionada com um evento sísmico anterior.
Fatores importantes a serem considerados no planejamento de segurança contra terremotos
Vários fatores devem ser levados em consideração ao projetar a resistência a terremotos.
Deflexões ou deslocamentos subsequentes, amortecimento, detalhes de ductilidade, configurações estruturais, etc. são alguns fatores importantes a serem considerados ao projetar estruturas para cargas sísmicas.
Deformações laterais
O tipo de deformação mais preferido é o movimento translacional. Se nenhum modo de torção se formar nos dois primeiros modos, estamos satisfeitos.
Se os modos torcionais não atingirem os seus modos iniciais, a deformação torcional da estrutura é mínima.
No entanto, isso nem sempre é possível para nós porque as nossas estruturas nem sempre são simétricas. Pode haver desvios no centro de gravidade e no centro de rigidez.
Nos casos em que não podemos evitar os modos de torção, devemos dimensionar a estrutura para torção. Deve-se prestar atenção às flutuações dos elementos fracos e às forças de cisalhamento na estrutura.
Deve-se sempre tentar evitar os modos torcionais dentro dos modos iniciais, alterando a rigidez estrutural. Ajustes na rigidez da parede de cisalhamento, mudança de localização, etc. poderiam ser feitos para resolver este problema.
Desvio de história/Índice de desvio
Este é um requisito para a operacionalidade do edifício e representa também uma espécie de limitação à deformação lateral da estrutura.
As restrições devem ser feitas com base na norma relevante utilizada para o projeto sísmico.
Caso contrário, componentes não estruturais como revestimentos, tetos, equipamentos mecânicos, etc. poderão ser danificados pela deformação lateral excessiva.
O limite é fornecido em UBC 1997. Para obter mais informações sobre este tópico, consulte o artigo Projeto resistente a terremotos da UBC em 1997 poderia ser encaminhado.
amortecimento
O amortecimento é um fenômeno no qual a energia de um objeto vibrante diminui com o tempo. Isso reduz a amplitude de oscilação ao longo do tempo.
A figura a seguir mostra a dissipação de entrada devido à atenuação.
A própria estrutura possui uma propriedade de amortecimento. A vibração causada por um terremoto é dissipada pela própria estrutura sem a necessidade de dispositivos externos de absorção de energia.
No entanto, à medida que a amplitude da vibração aumenta, formam-se fissuras na estrutura e as propriedades de amortecimento são perdidas.
Na construção moderna, muitos métodos são utilizados para melhorar o conforto dos edifícios através da fixação de amortecedores.
Para reduzir a vibração no edifício com construção resistente a terremotos, são utilizados os seguintes métodos.
- Amortecedor de viscose
- Amortecedores viscoelásticos
- Amortecedor de fricção
- Amortecedor de vibração (amortecedor de vibração)
- Amortecedores compatíveis
- Amortecedores magnéticos
Este tipo de método de amortecimento é usado em edifícios altos. Edifícios menores geralmente não estão equipados com tais sistemas.
Naturalmente, as propriedades de amortecimento dos edifícios pequenos são inferiores e não conseguem dissipar a sua energia através de deformações laterais, pois existem edifícios mais rígidos às deformações laterais.
Além disso, isto é evitado pelas paredes de enchimento neste tipo de estruturas.
Portanto, pequenos edifícios ficam expostos a grandes danos num terremoto.
Detalhamento de ductilidade
É um dos métodos mais utilizados na construção, independentemente de o edifício estar ou não em zona sísmica.
Mesmo que a estrutura não seja projetada para suportar cargas sísmicas, o detalhamento das armaduras destas estruturas é realizado de acordo com os requisitos de detalhamento de ductilidade.
Mais informações sobre reforço em detalhes no artigo Detalhamento sísmico de vigas e pilares poderia ser encaminhado.
Além disso, o artigo Princípios de construção resistente a terremotos Você pode encontrar mais informações sobre a ductilidade de uma estrutura aqui.
Configuração do edifício
A configuração do edifício é muito importante na construção resistente a terremotos.
Edifícios irregulares estão sujeitos a torções devido ao desvio do centro de gravidade e à rigidez. Para evitar movimentos de torção, devem ser previstas juntas de dilatação, alterada a rigidez lateral, inseridas paredes de cisalhamento, etc.
Sistema de transporte de carga lateral
O Sistema de resistência de carga transversal carrega a carga horizontal que atua sobre o edifício durante um terremoto.
A rigidez dos elementos que suportam cargas laterais determina a extensão dos danos à estrutura.
Outros diferentes Formas estruturais poderia ser usado contra para melhor desempenho cargas laterais.
Isolamento básico
Um dos métodos mais famosos da construção moderna para proteger edifícios contra terremotos.
Como sabemos, os edifícios altos estão sujeitos a cargas sísmicas muito elevadas, o que acarreta custos adicionais significativos para o sistema de absorção de cargas laterais. Portanto, foi muito difícil construir edifícios altos numa área onde os terremotos são comuns.
O uso de métodos básicos de isolamento tornou isso possível. O isolamento da base limita, mas não impede, o movimento lateral do edifício. Haverá uma certa força para a qual a estrutura deve ser projetada.
O método básico de isolamento exigiu mais estudos para desenvolver materiais adequados e o custo de tal projeto poderia ser alto.
A condição do material no sistema deve ser monitorada, pois pode deteriorar-se com o tempo. Se necessário, deve ser substituído.
Além disso, os materiais do isolador de base podem ser substituídos após um terremoto, dependendo da avaliação da condição do material.
