Contenido

El comportamiento ante terremotos define la capacidad de una estructura para mantener sus funciones principales, como su seguridad y serviciabilidad&action=edit&redlink=1 "Capacidad de servicio (estructura) (aún no redactado)"), en y después de una exposición sísmica determinada. Normalmente, una estructura se considera segura si no pone en peligro la vida y el bienestar de las personas que se encuentran en ella o a su alrededor al derrumbarse parcial o totalmente. Una estructura puede considerarse útil si es capaz de cumplir las funciones operativas para las que fue diseñada.

Los conceptos básicos de la ingeniería sísmica, implementados en los principales códigos de construcción, asumen que un edificio debe sobrevivir a un terremoto muy severo y poco frecuente sufriendo daños significativos pero sin derrumbarse globalmente.[3]​ Por otro lado, debe permanecer operativo para eventos sísmicos más frecuentes pero menos severos.

Avaliação de desempenho sísmico

Os engenheiros precisam conhecer o nível quantificado do comportamento sísmico real ou previsto associado a danos diretos a um edifício individual sujeito a um tremor de solo específico.

Esta avaliação pode ser realizada experimentalmente ou analiticamente.

Avaliações experimentais são testes caros que normalmente são realizados colocando um modelo (em escala) da estrutura em uma mesa vibratória que simula o tremor do solo e observando seu comportamento.[4]​ Esses tipos de experimentos foram realizados pela primeira vez há mais de um século.[5]​ Só recentemente se tornou possível realizar testes em escala 1:1 em estruturas completas.

Devido à natureza dispendiosa destes testes, eles tendem a ser utilizados principalmente para compreender o comportamento sísmico de estruturas, validar modelos e verificar métodos de análise. Assim, uma vez devidamente validados, os modelos computacionais e os procedimentos numéricos tendem a suportar a maior parte da carga de avaliação do comportamento sísmico das estruturas.

A análise sísmica estrutural é uma poderosa ferramenta de engenharia sísmica que utiliza modelagem detalhada da estrutura juntamente com métodos de análise estrutural para obter uma melhor compreensão do comportamento sísmico de estruturas de edifícios e estruturas não construídas. A técnica como conceito formal é um desenvolvimento relativamente recente.

Em geral, a análise estrutural sísmica é baseada em métodos de dinâmica estrutural.[6]​ Durante décadas, o instrumento mais proeminente de análise sísmica tem sido o método do espectro de resposta a terremotos, que também contribuiu para o conceito de código de construção proposto hoje.[7]​.

No entanto, tais métodos são bons apenas para sistemas elásticos lineares, sendo amplamente incapazes de modelar o comportamento estrutural quando aparecem danos (isto é, não linearidade). A integração passo a passo numérica provou ser um método de análise mais eficaz para sistemas estruturais com vários graus de liberdade e não linearidade significativa sob um processo transitório&action=edit&redlink=1

Basicamente, a análise numérica é realizada para avaliar o comportamento sísmico dos edifícios. As avaliações comportamentais são geralmente realizadas usando análise pushover estática não linear ou análise de histórico de tempo não linear. Em tais análises, é essencial obter uma modelagem não linear precisa de componentes estruturais, como vigas, pilares, ligações viga-pilar, paredes de cisalhamento, etc. Assim, os resultados experimentais desempenham um papel importante na determinação dos parâmetros de modelagem de componentes individuais, especialmente aqueles que estão sujeitos a deformações não lineares significativas. Os componentes individuais são então montados para criar um modelo não linear completo da estrutura. Os modelos assim criados são analisados ​​para avaliar o comportamento dos edifícios.

As capacidades do software de análise estrutural são uma consideração importante no processo acima, pois restringem os possíveis modelos de componentes, os métodos de análise disponíveis e, mais importante, a robustez numérica. Este último torna-se uma consideração importante para estruturas que se aventuram na faixa não linear e se aproximam do colapso global ou local, à medida que a solução numérica se torna cada vez mais instável e, portanto, elusiva. Existem vários programas comerciais de software de análise de elementos finitos, como CSI-SAP2000 e CSI-PERFORM-3D, MTR/SASSI, Scia Engineer-ECtools, ABAQUS") e Ansys, que podem ser usados para avaliar o desempenho sísmico de edifícios. Além disso, existem plataformas de análise de elementos finitos baseadas em pesquisa, como OpenSees"), MASTODON, que é baseado no MOOSE Framework&action=edit&redlink=1 "MOOSE (software) (ainda não escrito)"), RUAUMOKO e o antigo DRAIN-2D/3D, vários dos quais agora são de código aberto.

El diseño sismo resistente se basa en procedimientos, principios y criterios de ingeniería autorizados destinados a diseñar o readaptar estructuras sujetas a exposición sísmica. Esos criterios sólo son coherentes con el estado contemporáneo de los conocimientos sobre estructuras de ingeniería sísmica.[9]​ Por lo tanto, un diseño de edificio que siga exactamente las normas del código sísmico no garantiza la seguridad contra el colapso o daños graves.[10]​.

El precio de un mal diseño sísmico puede ser enorme. No obstante, el diseño sísmico siempre ha sido un proceso de ensayo y error tanto si se basaba en leyes físicas como en el conocimiento empírico del comportamiento estructural de diferentes formas y materiales.

Para poder llevar a cabo diseño de estructuras antisísmicas o evaluación sísmica de proyectos de ingeniería civil nuevos y existentes, un ingeniero debe, normalmente, aprobar un examen sobre Principios Sísmicos [11]​ que, en el Estado de California, incluyen:.

• - Datos sísmicos y criterios de diseño sísmico.

• - Características sísmicas de los sistemas de ingeniería.

• - Fuerzas sísmicas.

• - Procedimientos de análisis sísmico.

• - Detallado sísmico y control de calidad de la construcción.

Para construir sistemas estructurales complejos,[12]​ el diseño sísmico utiliza en gran medida el mismo número relativamente pequeño de elementos estructurales básicos (por no hablar de los dispositivos de control de vibraciones) que cualquier proyecto de diseño no sísmico.

Normalmente, de acuerdo con los códigos de construcción, las estructuras se diseñan para "resistir" el mayor terremoto de cierta probabilidad que es probable que se produzca en su ubicación. Esto significa que la pérdida de vidas humanas debe minimizarse evitando el colapso de los edificios.

El diseño sísmico se lleva a cabo mediante la comprensión de los posibles modos de falla") de una estructura y dotando a la estructura de la resistencia, rigidez, ductilidad adecuadas, y configuración de las estructuras[13]​ para garantizar que esos modos no se produzcan.

Requisitos de projeto sísmico

Os requisitos de projeto sísmico dependem do tipo de estrutura, da localização do projeto e de suas autoridades, que estipulam os códigos e critérios de projeto sísmico aplicáveis.[3]​ Por exemplo, os requisitos do Departamento de Transportes da Califórnia chamados The Seismic Design Criteria (SDC) e destinados ao projeto de novas pontes na Califórnia[14]​ incorporam uma abordagem inovadora baseada no comportamento sísmico.

A característica mais significativa da filosofia de projecto do SDC é a mudança de uma avaliação da procura sísmica baseada na força para uma avaliação da procura e capacidade baseada no deslocamento. Assim, a nova abordagem de deslocamento adotada baseia-se na comparação da demanda de deslocamento elástico com a capacidade de deslocamento inelástico dos componentes estruturais primários, garantindo ao mesmo tempo um nível mínimo de capacidade inelástica em todos os pontos de articulação plástica possíveis.

Além da estrutura projetada em si, os requisitos de projeto sísmico podem incluir a estabilização do solo abaixo da estrutura: às vezes, o solo fortemente abalado rompe, causando o colapso da estrutura assentada sobre ele.[16]​

Os seguintes temas deverão ser de interesse primordial: liquefação; pressões laterais dinâmicas de terra em muros de contenção; estabilidade sísmica de encostas; assentamentos induzidos por terremotos.[17]​.

As Instalações Nucleares não devem pôr em risco a sua segurança em caso de terramotos ou outros acontecimentos externos hostis. Portanto, o seu projecto sísmico baseia-se em critérios muito mais rigorosos do que os aplicados a instalações não nucleares. "e fizeram com que muitos outros governos reavaliassem os seus programas nucleares"). Também foram levantadas dúvidas sobre a avaliação sísmica e o projecto de algumas outras centrais, incluindo a Central Nuclear de Fessenheim) em França.

Modos de falha

O modo de falha é como uma falha induzida por um terremoto é observada. Em geral, descreve como ocorre a falha. Embora dispendioso e demorado, aprender com cada falha sísmica real continua a ser uma receita de rotina para o avanço dos métodos de projeto sísmico. Abaixo estão alguns modos de falha típicos gerados por terremotos.

Falta de reforço") juntamente com argamassa de má qualidade&action=edit&redlink=1 "Argamassa (alvenaria) (ainda não elaborada)") e ligações inadequadas entre telhado e parede podem causar danos substanciais a um edifício de alvenaria não reforçada"). Os danos mais comuns causados ​​por terremotos são rachaduras graves ou paredes inclinadas. Os danos que podem ocorrer entre as paredes e os diafragmas do teto ou do chão também são perigosos. A separação entre a moldura e as paredes pode comprometer o suporte vertical dos sistemas de cobertura e piso.

Efeito piso macio"). A ausência de rigidez adequada ao nível do piso causou danos a esta estrutura. Um exame minucioso da imagem revela que o revestimento áspero da placa, antes coberto por uma folha de tijolo"), foi completamente removido da parede de vigas. Só a rigidez do piso superior, aliada ao apoio nas duas faces ocultas de paredes contínuas, não penetradas por grandes portas como nas laterais da rua, impede o colapso total da estrutura.

Liquefação do solo'. Nos casos em que o solo consiste em materiais granulares soltos depositados com tendência a desenvolver pressão hidrostática excessiva de água nos poros de magnitude suficiente e compacta, a liquefação de tais depósitos soltos saturados pode resultar em assentamento não uniforme&action=edit&redlink=1 "Consolidação (solo) (ainda não elaborado)") e inclinação de estruturas. Isso causou danos significativos a milhares de edifícios em Niigata, Japão, durante o terremoto de 1964.[19]​.

Queda de rochas. Um deslizamento de terra é um fenômeno geológico que inclui uma ampla gama de movimentos do solo, incluindo quedas de rochas. Normalmente, a gravidade é a principal força motriz para a ocorrência de um deslizamento de terra, embora neste caso tenha havido outro factor que contribuiu para afectar a estabilidade do talude original: o deslizamento exigiu um desencadeamento sísmico antes de ser libertado.

Golpes contra o prédio adjacente. Esta é uma fotografia do colapso da torre de cinco andares do Seminário San Jose, em Los Altos, Califórnia, resultando em uma morte. Durante o terremoto Loma Prieta, a torre atingiu o edifício adjacente que vibrava de forma independente atrás dela. A possibilidade de colisão depende dos deslocamentos laterais de ambos os edifícios, que devem ser estimados e contabilizados com precisão.

No terremoto de Northridge), o edifício de escritórios com estrutura de concreto Kaiser Permanente teve as juntas completamente destruídas, revelando , o que causou o colapso do segundo andar. No sentido transversal, as paredes mistas de cisalhamento, constituídas por duas camadas de tijolo e uma camada de concreto projetado que suportam a carga lateral, destacaram-se devido a e romperam.

Em Espanha, as zonas de maior risco sísmico encontram-se na Andaluzia Oriental, Múrcia e Comunidade Valenciana, e nas Ilhas Canárias por serem ilhas vulcânicas. Para a construção de edifícios nestas regiões é obrigatório o cumprimento da norma de construção resistente a sismos NCSE-02.

• - Isolamento sísmico.

• - Escala Medvedev-Sponheuer-Karnik.

• - Escala sismológica Mercalli.

• - Estrutura Protendida.

• - Escala sismológica Richter.

• - Simulação computacional.

• - Vulnerabilidade sísmica.

• - Aptidão sísmica (pt).

• - Grupo de Pesquisa em Engenharia Sísmica da UPM.

• - Grupo de Engenharia e Risco Sísmico da Universidade de Alicante.

Contenido

El comportamiento ante terremotos define la capacidad de una estructura para mantener sus funciones principales, como su seguridad y serviciabilidad&action=edit&redlink=1 "Capacidad de servicio (estructura) (aún no redactado)"), en y después de una exposición sísmica determinada. Normalmente, una estructura se considera segura si no pone en peligro la vida y el bienestar de las personas que se encuentran en ella o a su alrededor al derrumbarse parcial o totalmente. Una estructura puede considerarse útil si es capaz de cumplir las funciones operativas para las que fue diseñada.

Los conceptos básicos de la ingeniería sísmica, implementados en los principales códigos de construcción, asumen que un edificio debe sobrevivir a un terremoto muy severo y poco frecuente sufriendo daños significativos pero sin derrumbarse globalmente.[3]​ Por otro lado, debe permanecer operativo para eventos sísmicos más frecuentes pero menos severos.

Avaliação de desempenho sísmico

Os engenheiros precisam conhecer o nível quantificado do comportamento sísmico real ou previsto associado a danos diretos a um edifício individual sujeito a um tremor de solo específico.

Esta avaliação pode ser realizada experimentalmente ou analiticamente.

Avaliações experimentais são testes caros que normalmente são realizados colocando um modelo (em escala) da estrutura em uma mesa vibratória que simula o tremor do solo e observando seu comportamento.[4]​ Esses tipos de experimentos foram realizados pela primeira vez há mais de um século.[5]​ Só recentemente se tornou possível realizar testes em escala 1:1 em estruturas completas.

Devido à natureza dispendiosa destes testes, eles tendem a ser utilizados principalmente para compreender o comportamento sísmico de estruturas, validar modelos e verificar métodos de análise. Assim, uma vez devidamente validados, os modelos computacionais e os procedimentos numéricos tendem a suportar a maior parte da carga de avaliação do comportamento sísmico das estruturas.

A análise sísmica estrutural é uma poderosa ferramenta de engenharia sísmica que utiliza modelagem detalhada da estrutura juntamente com métodos de análise estrutural para obter uma melhor compreensão do comportamento sísmico de estruturas de edifícios e estruturas não construídas. A técnica como conceito formal é um desenvolvimento relativamente recente.

Em geral, a análise estrutural sísmica é baseada em métodos de dinâmica estrutural.[6]​ Durante décadas, o instrumento mais proeminente de análise sísmica tem sido o método do espectro de resposta a terremotos, que também contribuiu para o conceito de código de construção proposto hoje.[7]​.

No entanto, tais métodos são bons apenas para sistemas elásticos lineares, sendo amplamente incapazes de modelar o comportamento estrutural quando aparecem danos (isto é, não linearidade). A integração passo a passo numérica provou ser um método de análise mais eficaz para sistemas estruturais com vários graus de liberdade e não linearidade significativa sob um processo transitório&action=edit&redlink=1

Basicamente, a análise numérica é realizada para avaliar o comportamento sísmico dos edifícios. As avaliações comportamentais são geralmente realizadas usando análise pushover estática não linear ou análise de histórico de tempo não linear. Em tais análises, é essencial obter uma modelagem não linear precisa de componentes estruturais, como vigas, pilares, ligações viga-pilar, paredes de cisalhamento, etc. Assim, os resultados experimentais desempenham um papel importante na determinação dos parâmetros de modelagem de componentes individuais, especialmente aqueles que estão sujeitos a deformações não lineares significativas. Os componentes individuais são então montados para criar um modelo não linear completo da estrutura. Os modelos assim criados são analisados ​​para avaliar o comportamento dos edifícios.

As capacidades do software de análise estrutural são uma consideração importante no processo acima, pois restringem os possíveis modelos de componentes, os métodos de análise disponíveis e, mais importante, a robustez numérica. Este último torna-se uma consideração importante para estruturas que se aventuram na faixa não linear e se aproximam do colapso global ou local, à medida que a solução numérica se torna cada vez mais instável e, portanto, elusiva. Existem vários programas comerciais de software de análise de elementos finitos, como CSI-SAP2000 e CSI-PERFORM-3D, MTR/SASSI, Scia Engineer-ECtools, ABAQUS") e Ansys, que podem ser usados para avaliar o desempenho sísmico de edifícios. Além disso, existem plataformas de análise de elementos finitos baseadas em pesquisa, como OpenSees"), MASTODON, que é baseado no MOOSE Framework&action=edit&redlink=1 "MOOSE (software) (ainda não escrito)"), RUAUMOKO e o antigo DRAIN-2D/3D, vários dos quais agora são de código aberto.

El diseño sismo resistente se basa en procedimientos, principios y criterios de ingeniería autorizados destinados a diseñar o readaptar estructuras sujetas a exposición sísmica. Esos criterios sólo son coherentes con el estado contemporáneo de los conocimientos sobre estructuras de ingeniería sísmica.[9]​ Por lo tanto, un diseño de edificio que siga exactamente las normas del código sísmico no garantiza la seguridad contra el colapso o daños graves.[10]​.

El precio de un mal diseño sísmico puede ser enorme. No obstante, el diseño sísmico siempre ha sido un proceso de ensayo y error tanto si se basaba en leyes físicas como en el conocimiento empírico del comportamiento estructural de diferentes formas y materiales.

Para poder llevar a cabo diseño de estructuras antisísmicas o evaluación sísmica de proyectos de ingeniería civil nuevos y existentes, un ingeniero debe, normalmente, aprobar un examen sobre Principios Sísmicos [11]​ que, en el Estado de California, incluyen:.

• - Datos sísmicos y criterios de diseño sísmico.

• - Características sísmicas de los sistemas de ingeniería.

• - Fuerzas sísmicas.

• - Procedimientos de análisis sísmico.

• - Detallado sísmico y control de calidad de la construcción.

Para construir sistemas estructurales complejos,[12]​ el diseño sísmico utiliza en gran medida el mismo número relativamente pequeño de elementos estructurales básicos (por no hablar de los dispositivos de control de vibraciones) que cualquier proyecto de diseño no sísmico.

Normalmente, de acuerdo con los códigos de construcción, las estructuras se diseñan para "resistir" el mayor terremoto de cierta probabilidad que es probable que se produzca en su ubicación. Esto significa que la pérdida de vidas humanas debe minimizarse evitando el colapso de los edificios.

El diseño sísmico se lleva a cabo mediante la comprensión de los posibles modos de falla") de una estructura y dotando a la estructura de la resistencia, rigidez, ductilidad adecuadas, y configuración de las estructuras[13]​ para garantizar que esos modos no se produzcan.

Requisitos de projeto sísmico

Os requisitos de projeto sísmico dependem do tipo de estrutura, da localização do projeto e de suas autoridades, que estipulam os códigos e critérios de projeto sísmico aplicáveis.[3]​ Por exemplo, os requisitos do Departamento de Transportes da Califórnia chamados The Seismic Design Criteria (SDC) e destinados ao projeto de novas pontes na Califórnia[14]​ incorporam uma abordagem inovadora baseada no comportamento sísmico.

A característica mais significativa da filosofia de projecto do SDC é a mudança de uma avaliação da procura sísmica baseada na força para uma avaliação da procura e capacidade baseada no deslocamento. Assim, a nova abordagem de deslocamento adotada baseia-se na comparação da demanda de deslocamento elástico com a capacidade de deslocamento inelástico dos componentes estruturais primários, garantindo ao mesmo tempo um nível mínimo de capacidade inelástica em todos os pontos de articulação plástica possíveis.

Além da estrutura projetada em si, os requisitos de projeto sísmico podem incluir a estabilização do solo abaixo da estrutura: às vezes, o solo fortemente abalado rompe, causando o colapso da estrutura assentada sobre ele.[16]​

Os seguintes temas deverão ser de interesse primordial: liquefação; pressões laterais dinâmicas de terra em muros de contenção; estabilidade sísmica de encostas; assentamentos induzidos por terremotos.[17]​.

As Instalações Nucleares não devem pôr em risco a sua segurança em caso de terramotos ou outros acontecimentos externos hostis. Portanto, o seu projecto sísmico baseia-se em critérios muito mais rigorosos do que os aplicados a instalações não nucleares. "e fizeram com que muitos outros governos reavaliassem os seus programas nucleares"). Também foram levantadas dúvidas sobre a avaliação sísmica e o projecto de algumas outras centrais, incluindo a Central Nuclear de Fessenheim) em França.

Modos de falha

O modo de falha é como uma falha induzida por um terremoto é observada. Em geral, descreve como ocorre a falha. Embora dispendioso e demorado, aprender com cada falha sísmica real continua a ser uma receita de rotina para o avanço dos métodos de projeto sísmico. Abaixo estão alguns modos de falha típicos gerados por terremotos.

Falta de reforço") juntamente com argamassa de má qualidade&action=edit&redlink=1 "Argamassa (alvenaria) (ainda não elaborada)") e ligações inadequadas entre telhado e parede podem causar danos substanciais a um edifício de alvenaria não reforçada"). Os danos mais comuns causados ​​por terremotos são rachaduras graves ou paredes inclinadas. Os danos que podem ocorrer entre as paredes e os diafragmas do teto ou do chão também são perigosos. A separação entre a moldura e as paredes pode comprometer o suporte vertical dos sistemas de cobertura e piso.

Efeito piso macio"). A ausência de rigidez adequada ao nível do piso causou danos a esta estrutura. Um exame minucioso da imagem revela que o revestimento áspero da placa, antes coberto por uma folha de tijolo"), foi completamente removido da parede de vigas. Só a rigidez do piso superior, aliada ao apoio nas duas faces ocultas de paredes contínuas, não penetradas por grandes portas como nas laterais da rua, impede o colapso total da estrutura.

Liquefação do solo'. Nos casos em que o solo consiste em materiais granulares soltos depositados com tendência a desenvolver pressão hidrostática excessiva de água nos poros de magnitude suficiente e compacta, a liquefação de tais depósitos soltos saturados pode resultar em assentamento não uniforme&action=edit&redlink=1 "Consolidação (solo) (ainda não elaborado)") e inclinação de estruturas. Isso causou danos significativos a milhares de edifícios em Niigata, Japão, durante o terremoto de 1964.[19]​.

Queda de rochas. Um deslizamento de terra é um fenômeno geológico que inclui uma ampla gama de movimentos do solo, incluindo quedas de rochas. Normalmente, a gravidade é a principal força motriz para a ocorrência de um deslizamento de terra, embora neste caso tenha havido outro factor que contribuiu para afectar a estabilidade do talude original: o deslizamento exigiu um desencadeamento sísmico antes de ser libertado.

Golpes contra o prédio adjacente. Esta é uma fotografia do colapso da torre de cinco andares do Seminário San Jose, em Los Altos, Califórnia, resultando em uma morte. Durante o terremoto Loma Prieta, a torre atingiu o edifício adjacente que vibrava de forma independente atrás dela. A possibilidade de colisão depende dos deslocamentos laterais de ambos os edifícios, que devem ser estimados e contabilizados com precisão.

No terremoto de Northridge), o edifício de escritórios com estrutura de concreto Kaiser Permanente teve as juntas completamente destruídas, revelando , o que causou o colapso do segundo andar. No sentido transversal, as paredes mistas de cisalhamento, constituídas por duas camadas de tijolo e uma camada de concreto projetado que suportam a carga lateral, destacaram-se devido a e romperam.

Em Espanha, as zonas de maior risco sísmico encontram-se na Andaluzia Oriental, Múrcia e Comunidade Valenciana, e nas Ilhas Canárias por serem ilhas vulcânicas. Para a construção de edifícios nestas regiões é obrigatório o cumprimento da norma de construção resistente a sismos NCSE-02.

• - Isolamento sísmico.

• - Escala Medvedev-Sponheuer-Karnik.

• - Escala sismológica Mercalli.

• - Estrutura Protendida.

• - Escala sismológica Richter.

• - Simulação computacional.

• - Vulnerabilidade sísmica.

• - Aptidão sísmica (pt).

• - Grupo de Pesquisa em Engenharia Sísmica da UPM.

• - Grupo de Engenharia e Risco Sísmico da Universidade de Alicante.