Ensaio sísmico de uma estrutura de taipa

• 26 abril 2021, segunda-feira
• Estruturas

A taipa é uma técnica construtiva difundida mundialmente, representando a identidade local de muitas culturas, que importa ser preservada. Contudo, o património construído em taipa é também conhecido pela sua elevada vulnerabilidade sísmica. Apesar da crescente preocupação com este tema, têm sido realizadas poucas investigações sobre temática da resposta dinâmica de tais estruturas. Neste âmbito, foi desenvolvido um programa de ensaios na mesa sísmica do Laboratório Nacional de Engenharia Civil, no qual se testou um componente estrutural com o propósito de investigar o comportamento para fora do plano de paredes de taipa. Os resultados principais são apresentados e discutidos neste artigo em termos de desenvolvimento de dano, envolvente de deslocamentos e corte basal.

A taipa é uma técnica de construção milenar que consiste na compactação de terra húmida no interior de uma cofragem [1]. Além da construção de monumentos [2], a terra tem sido utilizada extensivamente para a construção de habitações de baixo custo, como é o caso da região do Alentejo (Sul de Portugal), onde é possível encontrar um vasto património vernáculo construído em taipa [3]. Contudo, as construções de taipa são também conhecidas pela sua elevada vulnerabilidade sísmica, uma vez que o material apresenta propriedades mecânicas baixas, elevado peso próprio e as ligações entre elementos estruturais são fracas. Tais características são precursoras de fendilhação no plano e da formação de mecanismos de colapso para fora do plano das paredes resistentes na ocorrência de um sismo [4-5].

Os poucos estudos existentes sobre a vulnerabilidade sísmica das estruturas de taipa baseiam-se sobretudo em ensaios estáticos [6-8], uma vez que os ensaios dinâmicos [9-10] são mais demorados, dispendiosos e complexos, apesar de serem os mais adequados para investigar o comportamento sísmico de estruturas. Neste contexto, a presente investigação foca-se no comportamento para fora do plano de um modelo testado na mesa sísmica do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC). O protocolo de ensaio incluiu duas tipologias de ensaios: (i) ensaios dinâmicos, em que o modelo foi solicitado para fora do plano com sinais sísmicos de amplitude crescente; (ii) ensaios de identificação dinâmica, realizados para caracterizar as alterações das propriedades dinâmicas do modelo ao longo dos ensaios sísmicos. Este artigo descreve o programa experimental e apresenta os principais resultados dos ensaios. (...)

Referências

[1] Silva, R.A., Oliveira, D.V., Miranda, T. et al. (2013). Rammed earth construction with granitic residual soils: The case study of northern Portugal. Construction and Building Materials 47, 181-191.

[2] Jaquin, P. (2008). Analysis of historic rammed earth construction. PhD thesis, Durham University, United Kingdom.

[3] Silva, R.A., Mendes, N., Oliveira, et al. (2018). Evaluating the seismic behaviour of rammed earth buildings from Portugal: from simple tools to advanced approaches. Engineering Structures 157, 144-156.

[4] Bui, T.T., Bui, Q.B., Limam, A., et al. (2014). Failure of rammed earth walls: From observations to quantifications. Construction and Building Materials, 51, 295-302.

[5] Costa, A.A., Varum, H., Rodrigues, H., et al. (2015). Seismic behaviour analysis and retrofitting of a row building. In Correia M, Lourenço PB, Varum H, Seismic Retrofitting: Learning from vernacular architecture. London, Taylor and Francis Group.

[6] El-Nabouch, R., Bui, Q.B., Plé, O., et al. (2017). Assessing the in-plane seismic performance of rammed earth walls by using horizontal loading tests. Engineering Structures 145, 153-161.

[7] Bui, T.T., Mesbah, A., Maximillien, S., et al (2016). Behavior of rammed earth walls under compression or shear stress. Journal of Materials and Environmental Science 7, 3584-3594.

[8] Miccoli, L., Oliveira, D.V., Silva, R.A., et al (2015). Static behaviour of rammed earth: experimental testing and finite element modelling. Materials and Structures 48, 3443-3456.

[9] Wang, Y., Wang, M., Liu, K., et al (2016). Shaking table tests on seismic retrofitting of rammed-earth structures. Bulletin of Earthquake Engineering 15.

[10] Reyes, J.C., Smith-Pardo, P., Yamin, L.E., et al (2019). Seismic experimental assessment of steel and synthetic meshes for retrofitting heritage earthen structures. Engineering Structures, 198, 109477.

[11] Carvalho, E.C., Bisch, P., Labbe, A., et al (1998). Seismic testing of structures. Proc. of the 11th European conference on earthquake engineering, Paris, France.

[12] Cosenza, E., Manfredi, G. (2000). Damage indexes and damage measures. Progress in Structural Engineering and Materials 2, 50-59.

[13] Kramer, S. (1996). Geotechnical earthquake engineering. Prentice-Hall International Series in Civil Engineering and Engineering Mechanics.

[14] Beyer, K., Tondelli, M., Petry, S. et al. (2014). Seismic response of a 4-storey building with reinforced concrete and unreinforced masonry walls. Proc. of the 9th International Masonry Conference, Guimarães, Portugal.

[15] Candeias, P.X. (2008). Avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios de alvenaria. PhD thesis, University of Minho, Portugal.

Antonio Romanazzi, Rui A. Silva e Daniel V. Oliveira,Universidade do Minho, ISISE, Guimarães, e Paulo X. Candeias, Alfredo Campos Costa e Alexandra Carvalho, LNEC, NESDE, Lisboa

Artigo completo na Construção Magazine nº102 mar/abr 2021, dedicado ao tema 'Reabilitação Sísmica, Reabilitação do Património e Projeto'