Comportamento sísmico de pilares ocos de betão armado : custo de reparação em função do estado de dano

Abstract

A presente tese tem como principal objetivo o comportamento dos pilares ocos de betão armado. Os pilares ocos de betão armado, são utilizados a muitos anos nas construções de obras de arte, este sempre foi considerado uma boa solução por possuir um peso reduzido aliado a uma grande rigidez. Estes pilares quando sujeitos aos desastres naturais denominado por sismo, comporta-se em grande maioria das vezes de maneira semelhante, possuindo os padrões típicos de uma rotura por corte. Os estudos existentes acerca deste tema ainda são bastante escassos, existindo pouca bibliografia capaz de definir um padrão de dano para os pilares ocos sujeitos a ações sísmicas. Quando ocorre um desastre natural da magnitude de um sismo, as consequências económicas são gigantescas, nos atuais estudos sobre o tema, pouca informação existe sobre qual será o impacto económico de reabilitar esses pilares, estes valores podem ser de grande importância quando se analisa o custo/beneficio de uma possível reparação dos pilares. A presente dissertação pretende criar um método em que seja possível identificar os estados limite de danos sísmicos em pilares ocos de betão armado, criando diferentes níveis de danos. Neste trabalho é proposto um parâmetro que divide os diferentes tipos de danos, passará a ser estudado possíveis técnicas de reforço para cada tipo de dano, definindo um método em que seja possível identificar qual será o reforço que trará um melhor custo/beneficio durante a reparação dos pilares. Para ser possível concluir qual tipo de reforço proporcionará um melhor custo/beneficio, será necessário ter em conta todas as etapas de reparação, sendo essas, a contribuição do reforço para uma maior resistência ao corte, e qual será o custo para executar essa técnica, tendo em conta que os pilares ocos de betão armado na grande maioria das vezes são de difíceis acesso, a acessibilidade necessária para a aplicação do reforço contribui para um maior custo, podendo influenciar drasticamente no custo global da reparação. Para o desenvolvimento desta tese serão utilizados vários ensaios realizados no LESE (Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural) da FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto), onde será analisado o comportamento cíclico de pilares ocos em escala reduzida, obtendo destes ensaios um padrão de dano, que originará os parâmetros necessários para obtermos os diferentes estados limite de danos sísmicos.

The main objective of this thesis is the behaviour of reinforced concrete hollow columns. The hollow columns of reinforced concrete, are used for many years in the construction of works of art, this has always been considered a good solution for having a reduced weight allied to a great rigidity. These pillars, when subject to natural disasters called earthquake, behave in a similar way most of the times, possessing the typical patterns of a break by cut. Existing studies on this subject are still quite scarce, and there is little literature capable of defining a pattern of damage to hollow pillars subject to seismic actions. When a natural disaster of the magnitude of an earthquake occurs, the economic consequences are gigantic, in the current studies on the subject, little information exists on what the economic impact of rehabilitating these columns will be, these values can be of great importance when analyzing the cost/benefit of a possible repair of the pillars. This dissertation intends to create a method in which it is possible to identify the limit states of seismic damage in hollow reinforced concrete columns, creating different levels of damage. In this work a parameter is proposed that divides the different types of damage, possible reinforcement techniques will be studied for each type of damage, defining a method in which it is possible to identify which reinforcement will bring a better cost/benefit during the repair of the columns. In order to be able to conclude which type of reinforcement will bring a better cost/benefit, it will be necessary to take into account all the repair stages, being those the contribution of the reinforcement to a greater cut resistance, and what will be the cost to execute that technique, taking into account that the hollow reinforced concrete columns in the great majority of the times are difficult to access, the necessary accessibility for the application of the reinforcement contributes to a greater cost and can drastically influence the overall cost of the repair. For the development of this thesis, several tests will be used at LESE (Laboratory of Seismic and Structural Engineering) of FEUP (Faculty of Engineering of the University of Porto), where the cyclic behaviour of hollow columns in reduced scale will be analysed, obtaining from these tests a pattern of damage, which will originate the necessary parameters to obtain the different limit states of seismic damage.