Author(s):
Marques, Rui Filipe Pedreira 
Date: 2013
Persistent ID: http://hdl.handle.net/1822/24404
Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho
Subject(s): alvenaria estrutural; ação sísmica; macro-modelação; software de cálculo; análise pushover; cálculo baseado em desempenho; structural masonry; seismic action; macro-modeling; design software; pushover analysis; performance-based design
Description
Tese de doutoramento em Engenharia Civil (área de especialização em Estruturas) As construções em alvenaria representam uma parte importante do legado construído e
cultural do passado, mas também uma solução sustentável para o futuro. Esta é a principal
premissa que motivou este trabalho, assim como o desenvolvimento significativo verificado
na indústria de produtos para alvenaria nos últimos anos, apesar do panorama atual em que o
material alvenaria é essencialmente usado em paredes de preenchimento das estruturas. Neste
trabalho estudam-se as possibilidades de construção e o cálculo moderno de estruturas em
alvenaria. É apresentado o estado da arte de procedimentos de cálculo sísmico, os quais
derivaram sobretudo da experiência acumulada na observação pós-sismo na ex-Jugoslávia e
em Itália. Nestes países verificou-se uma grande preocupação na avaliação sísmica de
estruturas existentes e na continuidade da construção com alvenaria estrutural, através da
realização de amplos estudos experimentais, do desenvolvimento de ferramentas de simulação
analítica, da elaboração de normas para cálculo e da disponibilização de software apelativo.
Os procedimentos e ferramentas desenvolvidos para aplicação baseiam-se, em geral, no uso
de métodos de macro-elementos para análise pushover, com uma verificação da segurança
baseada em desempenho. Neste trabalho, estas ferramentas são comparadas e avaliadas, sendo
também proposto um método simplificado para análise da resposta global de edifícios, o qual
tem em consideração a capacidade inelástica das estruturas. Visando a melhoria do
comportamento sísmico de estruturas em alvenaria, é feito um estudo aprofundado da
tipologia de alvenaria confinada, para a qual são propostos modelos numéricos e analíticos
para cálculo sísmico. Finalmente, são apresentados vários casos de aplicação, incluindo a
avaliação sísmica de um edifício histórico, a comparação de diferentes tipologias estruturais
na construção de um edifício unifamiliar, e a aplicação das ferramentas modernas de análise
no projeto de construção nova em alvenaria. As ferramentas usadas demonstram fiabilidade e
robustez computacional, e permitem comprovar a viabilidade e as vantagens de construção
com estruturas de alvenaria, tendo em conta um futuro mais sustentável. Masonry construction represents an important part of the built and cultural heritage, but also a
sustainable solution for the future. This is the main reason for this work, jointly with the
recent relevant developments in the masonry industry, despite the fact that presently masonry
is mainly used as infill of structures. This work addresses the possibilities of construction and
modern design for masonry structures. First, a state-of-art of procedures for seismic design is
presented, which were derived mainly from the post-earthquake experience in former
Yugoslavia and Italy. In these countries a great effort was made to assess existing structures
and to keep construction with structural masonry alive, namely by carrying extensive
experimental and analytical studies, jointly with the development of modern codes and easyto-
use software. The procedures and tools developed for practitioners have been generally
based in the use of macro-element methods for pushover analysis, which establishes a
framework of performance-based safety assessment. In this work, these tools are compared
and evaluated, being also proposed a simplified method for global analysis of buildings that
considers the inelastic capacity of masonry structures. The confined masonry typology is
studied as an improvement to the masonry structures, developing numerical and analytical
models for seismic design. Finally, several case studies are presented, namely the seismic
assessment of a historical building, the comparison of several typologies for construction of
modern housing, and the application of modern design tools for new masonry buildings. The
used tools presented reliability and computational efficiency, which allowed verifying the
practicability and advantages of structural masonry, aiming at a more sustainable future.
