Dimensionamento Sísmico de Obras de Arte

É durante a ocorrência de sismos que melhor são postas em evidência as deficiências que originam um mau comportamento das estruturas e em que se podem extrair lições relativamente aos aspectos do dimensionamento que permitem dotar as pontes e viadutos de um bom comportamento sísmico.

Nos últimos anos têm-se verificados sismos com uma significativa intensidade em zonas com um elevado índice de construção, que permitiram analisar o comportamento de pontes dimensionadas com regulamentos de diferentes épocas, envolvendo já estruturas dimensionadas de acordo com a mais actual filosofia de dimensionamento sísmico, e pontes que foram objecto de medidas de reforço.

A observação e interpretação dos danos permite, por sua vez, identificar os requisitos que as estruturas devem possuir para exibirem um bom comportamento sísmico, devendo os correspondentes aspectos estruturais serem adequadamente traduzidos nos modelos de análise estrutural a adoptar.

Tem-se verificado que as pontes e viadutos têm sido das estruturas mais danificadas durante a ocorrência dos sismos. Assim, mesmo em sismos considerados de magnitude moderada, as consequências nestas obras de arte têm sido bastante preocupantes, causando muitas vezes a sua ruína parcial e mesmo o colapso em algumas situações, a que correspondem elevados encargos, enquanto que nas estruturas correntes os efeitos têm sido comparativamente mais moderados.

Para se proceder a uma análise mais aprofundada do comportamento sísmico de pontes e viadutos, uma das primordiais necessidades consiste na identificação das zonas mais sujeitas a dano, devido a aí se mobilizarem os esforços mais elevados e, portanto, onde serão de esperar os principais fenómenos de não linearidade. Essas zonas são as responsáveis pelo comportamento histerético de dissipação de energia, devendo, portanto, existir nessas secções grandes disponibilidades em termos de ductilidade, conferida principalmente pela correcta disposição e quantidade de armadura transversal, associadas a outras disposições que garantam a mobilização desse comportamento não linear, as designadas verificações da capacidade de desempenho, “capacity design” na literatura inglesa.

Para prevenir as estruturas do efeito devastador dos sismos é necessário dotá-las de características anti-sísmicas, sendo, para isso, fundamental identificar os principais mecanismos envolvidos na resposta sísmica de estruturas bem como a localização das correspondentes zonas críticas, de modo a que as análises se possam apoiar em modelos a que de uma forma realista traduzam o comportamento das estruturas sujeitas a movimentos sísmicos.

A observação do modo como as estruturas se comportaram durante a ocorrência de sismos tem sido um dos meios que tem permitido extrair valiosas lições e permitido melhorar a compreensão dos fenómenos envolvidos na resposta sísmica de estruturas.
Os estudos experimentais e numéricos têm igualmente constituído uma outra vertente para a análise do comportamento das estruturas sujeitas aos sismos. Os primeiros são os mais rigorosos e dos quais se obtêm
informação mais detalhada, embora sejam muito dispendiosos devido ao elevado custo do equipamento necessário para a sua realização.
Os segundos utilizam metodologias mais simples e rápidas, apoiadas em ferramentas de cálculo cada vez mais potentes, sendo também suficientemente rigorosos, desde que essas ferramentas sejam convenientemente calibradas a partir de resultados experimentais.
Estas observações e estudos têm demonstrado que os procedimentos de análise estrutural devem dispor de modelos que permitam traduzir o comportamento cíclico dos elementos estruturais, de um modo especial nas regiões próximas dos nós, as zonas que se tem verificado serem as mais críticas. Estes modelos devem captar os aspectos mais relevantes dos mecanismos envolvidos nas incursões não lineares, nomeadamente no que se refere à dissipação de energia, e serem calibrados através de apropriados ensaios experimentais.

A análise e interpretação do comportamento das estruturas durante os sismos têm, igualmente, permitido tirar conclusões quer quanto aos aspectos que asseguram um bom comportamento global das estruturas, quer quanto ao comportamento local, nomeadamente no que se refere à pormenorização dos elementos estruturais, de modo a que estes disponham de características que assegurem um comportamento cíclico estável e com adequadas incursões não lineares.

A extrema gravidade que têm assumido alguns dos sismos mais recentes impõe que se conclua que, apesar dos grandes avanços que se têm verificado no âmbito da engenharia sísmica, são ainda necessários grandes esforços para que possa existir uma adequada protecção em relação a esta catástrofe natural. Estes esforços devem desenvolver-se na direcção do melhoramento dos preceitos regulamentares, na verificação e reforço das estruturas existentes e na preparação de técnicos com formação adequada para o desenvolvimento de uma estratégia de avaliação de segurança e eventual reforço do parque construído.

A actual filosofia de análise sísmica presente nos regulamentos de estruturas tem conduzido a que, de um modo geral, as estruturas se têm comportado de um modo razoável durante a ocorrência de sismos. No entanto, o seu carácter ainda muito simplificado pode levar a estruturas pouco económicas e em alguns casos a estruturas cujo comportamento não tem sido satisfatório. A consideração explícita do comportamento não linear material, a par de uma adequada filosofia de avaliação de segurança estrutural, encontra-se em condições de poder ser incorporada nos procedimentos regulamentares.

O trabalho de avaliação das condições de segurança do parque construído, especialmente nas áreas de grande concentração urbana em regiões de grande sismicidade, constitui uma colossal tarefa que se estende ao longo de várias gerações mas que precisa de ser encetada desde já. Torna-se também necessário identificar as técnicas de reforço mais apropriadas, nomeadamente para as pontes e viadutos, e desenvolver as tecnologias para a sua aplicação corrente.

Autor: Pedro da Silva Delgado
Excerto Adaptado

DOWNLOAD ARTIGO COMPLETO

Outros artigos interessantes: