Análise experimental e numérica de estruturas históricas de alvenaria

Abstract

O reduzido conhecimento sobre o comportamento das estruturas históricas foi o principal motivo para a realização deste trabalho. Sendo grande parte do Património Histórico Português construído com estruturas de alvenaria, todos os objectivos deste trabalho foram direccionados para o estudo deste tipo de material milenar. Com estes propósitos, neste trabalho realizaram-se duas tarefas distintas: primeiro, uma análise experimental, com o objectivo de caracterizar o comportamento mecânico de uma rocha, usada na construções de paredes de alvenaria com junta seca; e segundo, uma análise numérica de uma construção histórica, recorrendo ao método dos elementos finitos, considerando o comportamento não-linear dos materiais. Na análise experimental estudou-se um arenito catalão (Espanha), tendo-se realizado duas campanhas de ensaios: uma campanha para estudar o comportamento cíclico ao corte em alvenaria de junta seca; e uma campanha para estudar o comportamento do material submetido à tracção directa, também com carregamentos cíclicos. O principal objectivo das campanhas foi a sua possível contribuição para a calibração de modelos numéricos de implementação computacional. Na análise numérica, o objecto de estudo foi um quarteirão da Baixa Pombalina, em Lisboa. O seu estudo dividiu-se em várias fases: (a) na primeira fase, realizou-se um levantamento histórico, onde se pesquisou o tipo de construção pombalina; (b) na segunda fase, procedeu-se ao levantamento estrutural do quarteirão escolhido, seguindo-se de uma análise do seu actual estado de conservação; (e) na terceira fase, realizou-se um estudo preliminar do comportamento sísmico das estruturas pombalinas, recorrendo a uma análise de um edificio tipo com as tipologias das construções da época; e (d) na última fase, realizaram-se um conjunto de análises com o objectivo de caracterizar o comportamento sísmico do quarteirão. Deste modo, pretendeu-se ao longo deste trabalho, contribuir com uma mais valia para o conhecimento das estruturas históricas, com a finalidade de salvaguardar o Património construído.

The limited knowledge about the behaviour of the historical structures was the main reason to the development of this work. Being large part of the Portuguese architectural heritage built with masonry structures, the main scope of this work was the study of this type of milienary material. This work was divided in two different tasks: first, an experimental analysis, with the aim of characterizing the mechanical behaviour of a stone, used in dry stone masonry constructions; and second, a numeric analysis of a historical construction, using the method of the finite elements and considering the non-linear behaviour of the materiais. In the experimental analysis a Catalan (Spain) sandstone was studied, comprising place two series of tests: a first one to study the cyclic shear behaviour of dry joint interfaces; and a second one to study the behaviour of stone under direct tension, also with cyclic loading. The main goal of the tests was to contribute to the calibration of computational numeric models. In the numeric analysis the example studied was a block of “pombaline” downtown buildings, in Lisbon. The study was divided in several phases: (a) in the first phase, a historical study took place, where the type of pombaline construction was investigated; (b) in the second phase, an analysis of the actual preservation state of the chosen block was performed; (c) in the third phase, a preliminary study of the seismic behaviour of the pombaline structures was carried out, with the analysis of a building type with the typologies of the constructions of the time; and (d) in the last phase, a group of analyses was done with the purpose of characterizing the seismic behaviour of the block. Along this work, it was intended to contribute for a better knowledge of the behaviour of historical constructions, with the purpose of safeguarding the Portuguese architecture heritage.