Dispositivo para proteção de pilares em prédios: absorção de impactos contra colapso progressivo

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Carneiro, José Caio Couto Bezerra
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: absorção de energia; colapso progressivo; confiabilidade; dispositivo de reforço; energy absorption; flat slabs; lajes lisas; progressive collapse; reinforcement device; reliability
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-26112024-090114/

O colapso progressivo pode ser definido como um mecanismo de reação em cadeia caracterizado por significativa desproporção entre a área acometida pela falha inicial e a área total afetada. Este fenômeno pode ser ainda mais catastrófico em estruturas com estados limites que envolvam rupturas frágeis, como as lajes lisas, tendo em vista que uma falha localizada tende a se propagar em toda ou grande parte da extensão do pavimento. Nesse contexto, diversas metodologias de mitigação da propensão ao colapso desproporcional são propostas na literatura, mas poucas visam mitigar um colapso já iniciado. Dito isto, esta pesquisa tem como objetivo a proposição de um dispositivo de reforço estrutural com potencial aplicação em pilares de estruturas em concreto armado e protendido, a fim de conter o colapso progressivo proveniente de ruína em lajes lisas, obtendo propriedades ótimas deste mitigador de energia após avaliações sobre os modos de propagação de falha na laje advindas de ruína de pilar central. Para tanto, foi implementado um modelo mecânico para estimar os esforços solicitantes do pórtico com lajes lisas baseado no Método dos Pórticos Equivalentes (MPE). Para estimar a resistência dos elementos que compõem a laje, foram utilizados modelos analíticos baseados na ABNT NBR 6118 (2023) para a punção, contemplando também lajes com protensão e com armadura contra o colapso progressivo. Para avaliar o rendimento do dispositivo em situação de absorção de energia dado impactos longitudinais, um modelo analítico baseado em energia foi implementado para simulação do edifício em situação de colapso, que também auxilia no dimensionamento da área necessária do dispositivo EA (energy absorbing). O método de confiabilidade para estimar o nível de segurança das lajes do edifício foi o FORM (First Order Reliability Method). Observou-se que a maioria das lajes possuem segurança adequada com confiabilidades alvo de normas como o ACI 318 (2019) e o CEB-FIP/MC (2010), mas após a remoção de pilar central, que foi uma falha condicional para avaliar o nível de propagação na laje, há colapso parcial e uma parte das lajes caem, acionando o dispositivo desenvolvido.