Aplicação de um modelo de dano contínuo na modelação de estruturas de alvenaria de pedra. Igreja de Gondar - um caso de estudo.Silva, B. (2008). Tese de mestrado.

A alvenaria de pedra compõe uma grande parte das estruturas existentes actualmente em Portugal, principalmente as catalogadas como património histórico. Como tal, a compreensão do seu comportamento revela-se de grande importância, sendo, no entanto, uma tarefa bastante complexa devido à grande variabilidade e incerteza das propriedades e da geometria deste material estrutural.
Em particular, quando estruturas deste tipo são submetidas a acções dinâmicas, nomeadamente do tipo sísmico é importante compreender o seu comportamento, nomeadamente os mecanismos de colapso e de progressão de dano.
Neste trabalho é efectuada a análise sísmica de uma antiga igreja portuguesa do século XII, a igreja de Gondar, situada na zona Norte de Portugal. Trata-se de uma análise tridimensional dinâmica com elementos finitos usando o programa de cálculo Cast3M (CEA, 1990) e considerando diferentes estratégias de modelação com diferentes níveis de complexidade geométrica. Foram adoptados dois tipos de modelos de comportamento material diferentes para a alvenaria: (a) linear e (b) não linear. O modelo não linear adoptado para a simulação do comportamento da alvenaria de pedra foi o modelo de dano contínuo (Faria, 1994), inicialmente desenvolvido para a análise de estruturas compostas por grandes massas de betão (ex: barragens). A utilização deste modelo exigiu uma análise de sensibilidade paramétrica por forma a avaliar a sua aplicabilidade a este tipo de material que é caracterizado por uma grande heterogeneidade e por um comportamento bastante anisotrópico. A calibração do modelo para a sua utilização em estruturas de alvenaria foi feita a partir dos resultados de ensaios experimentais realizados nas paredes de alvenaria e com base em resultados retirados da bibliografia disponível.
Na sequência deste trabalho foram então construídas e ensaiadas duas paredes de alvenaria de pedra no Laboratório de Engenharia Sísmica e Estrutural (LESE) da Faculdade de Engenharia da Universidade (FEUP). As paredes foram ensaiadas sob a acção de uma carga vertical constante e de uma história de deslocamentos cíclicos de amplitude crescente aplicada no plano da parede. Os resultados deste ensaio e a sua análise crítica permitiram não só adquirir um melhor conhecimento do comportamento deste tipo de estrutura, como representam também um contributo no sentido da definição de dados para a utilização em modelos numéricos avançados, no caso deste trabalho o modelo de dano contínuo.
A igreja foi então analisada considerando uma fundação rígida e submetida à acção do peso próprio e de acelerogramas artificiais gerados com base nos espectros de resposta da norma EN 1998-1:2005 (CEN, 2005) e no zonamento proposto no Documento Nacional de Aplicação (DNA).
Os resultados das várias análises efectuadas foram discutidos e comparadas em termos de análise do estado de tensão e de deformação dos diferentes elementos da estrutura da igreja, avaliando a sua capacidade resistente a este tipo de acções e identificando as zonas mais críticas. Tendo sido também efectuada a comparação dos resultados obtidos com as diferentes estratégias de modelação, avaliando e comentando as suas diferenças.
Finalmente foram analisadas algumas soluções de reforço à acção sísmica ao nível da cobertura da igreja, tendo-se comparado e avaliado o seu desempenho e eficiência.

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