Modelação do Comportamento Sísmico de Construções de Taipa Para Fora do Plano

08 julho 2019, segunda-feira
Construções Estruturas Urbanismo

Milhões de pessoas vivem atualmente em edifícios construídos em terra, que é também o material de construção principal de diversos sítios classificados como Património Mundial. Estes factos demonstram a importância histórica da terra enquanto material de construção para a humanidade. As construções de terra apresentam geralmente um bom comportamento às cargas gravíticas, mas diversos sismos intensos recentes têm demonstrado uma vulnerabilidade sísmica elevada. Assim, o estudo do comportamento sísmico destas construções e o desenvolvimento de soluções de reforço eficientes, compatíveis e economicamente acessíveis tem-se demonstrado necessário para a redução do risco sísmico associado. Este artigo apresenta um estudo numérico avançado do desempenho sísmico de um componente de taipa, simples e reforçado, para fora do plano usando o método dos elementos finitos.

O Homem tem utilizado historicamente a terra como material de construção, através de diversas técnicas construtivas tradicionais, entre as quais as mais conhecidas são o adobe e a taipa. Contudo, a continuação da utilização deste material, bem como a reabilitação e reforço do património construído exigem uma compreensão abrangente do comportamento das construções de terra. Estruturalmente, as construções de terra exibem um comportamento aceitável perante cargas gravíticas, mas apresentam elevada vulnerabilidade sob ações laterais. Além disso, muitas das construções de terra concentram-se em regiões com perigosidade sísmica não negligenciável. Muitas pessoas que habitam construções de terra nestas regiões foram afetadas em sismos recentes, como por exemplo em Erzinkan na Turquia (1992), Bam no Irão (2003), Pisco no Peru (2007) e Concepción no Chile (2010).

A construção em taipa consiste na compactação de camadas de terra húmida no interior de uma cofragem para erguer paredes. Exibe uma resistência baixa à compressão e muito baixa à tração [1]. Além disto, o comportamento sísmico deficitário das construções de taipa deve-se a roturas frágeis devido a ações para fora do plano e fendas nos cunhais, que muitas vezes conduzem a perdas de integridade estrutural [2].

Recentemente, foram desenvolvidos diversos estudos experimentais para a caracterização das propriedades dos sistemas de reforço à base de rebocos armados (“Textile Reinforced Mortar” ou TRM) e do desempenho de paredes de alvenaria reforçadas com esta técnica, que se tem demonstrado bastante eficaz [3]. Contudo, a eficiência do reforço TRM em construções de terra é basicamente desconhecida, principalmente em taipa. Espera-se que este tipo de reforço consiga promover uma redistribuição das tensões e retardar a perda de integridade dos componentes estruturais.

A modelação numérica é uma ferramenta poderosa para o estudo do comportamento das construções de terra. Contudo, o comportamento altamente não linear dos materiais de terra exige o uso de modelos numéricos avançados, incorporando leis constitutivas adequadas e baseadas em evidência experimental. Neste sentido, o presente artigo apresenta uma investigação numérica avançada da resposta sísmica de um componente estrutural de taipa para fora do plano e avalia o desempenho do seu reforço com TRM.

Geometria do componente estrutural

Em Portugal, a região do Alentejo possui diversas habitações construídas em taipa, como se ilustra na Fig. 1. A geometria do caso de estudo a analisar numericamente deve permitir a observação do modo de rotura para fora do plano e ser representativa das construções tradicionais de taipa Alentejanas, pelo que a sua definição teve em consideração a análise de onze edifícios de taipa estudados num levantamento anterior [4]. Adotou-se uma espessura das paredes de 0,5 m, uma vez que em todos os casos foi observado este valor. Por sua vez, a altura, o comprimento e a razão comprimento/largura das paredes variam em torno de 2,2 ± 0,3 m, 3,7 ± 1,5 m e 2,2 ± 1,0 m, respetivamente. Assim, resultou um componente estrutural em forma de U com a geometria ilustrada na Fig. 2, que será estudado numericamente.