Análise e dimensionamento de paredes resistentes de betão armado com base em modelos de escoras e tirantes

Abstract

Com esta dissertação pretende-se abordar a análise e o dimensionamento de paredes resistentes de betão armado, utilizando uma metodologia baseada em modelos de escoras e tirantes. Esta metodologia consiste numa forma prática, fundamentada na mecânica e extremamente intuitiva de dimensionamento de estruturas de betão armado. Este método é recomendado por várias especificações técnicas de betão armado, incluindo a EN 1992, devendo porém notar-se que não cumpre os estados limite de utilização (ELU). Muttoni et al. (1996) fazem, na sua obra, uma apresentação muito simplista de um modelo de escoras e tirantes a aplicar numa parede resistente, não entrando em detalhes sobre os critérios utilizados para o estabelecer ou sobre bases inerentes ao modelo. Pretende-se, com esta dissertação, esclarecer esses mesmo critérios, começando pela identificação das principais características destes elementos estruturais e fazendo uma análise em função das mesmas, sejam elas as dimensões da parede, o número de pisos ou a razão entre ações horizontais e verticais. Seguidamente, será apresentada uma abordagem completa do modelo de escoras e tirantes, incluindo a concepção da “treliça”, a determinação e análise dos campos de esforços, o dimensionamento e verificação de segurança da estrutura e por fim a referência às armaduras necessárias para a solução final. O trabalho é constituído pelas seguintes partes: (i) introdução ao tema abordado; (ii) revisão bibliográfica e do estado de arte sobre o método de escoras e tirantes e paredes resistentes; (iii) Análise do modelo proposto por Muttoni et al. (1996), e apresentação dos procedimentos para a concepção, e dimensionamento desse mesmo modelo para paredes resistentes com n pisos; (iv) apresentação de um caso prático de aplicação do modelo estudado e análise dos resultados obtidos, bem como a realização de verificações de segurança; (v) apreciação final do trabalho realizado e apresentação das conclusões, bem como de sugestões para trabalhos futuros dentro da temática.

The purpose of this dissertation is to address the analysis and design of reinforced concrete shear walls, using a methodology based on strut and tie models. This methodology is a practical, based on mechanical principles and extremely intuitive way to design reinforced concrete structures. This method is recommended by various technical specifications of reinforced concrete, including EN 1992, however it should be noted that it does not meet the Service Limit States (SLS). Muttoni et al. (1996) do, in their work, a very simplistic presentation of a strut and tie model to design shear walls, not going into much detail on the criteria used to establish the model neither the theoretical bases inherent to the model. It is intended with this dissertation to clarify those criteria, starting with the identification of the main characteristics of the structural elements and making an analysis based on those characteristics, whichever the size of the wall, the number of floors or the ratio between horizontal and vertical actions. Subsequently, it will be presented a complete approach to the strut and tie model, including the design of the "truss", the determination and analysis of the stress field, the design and verification of safety of the structure and finally the reference to the detailing of the final solution will be provided. The document consists of the following parts:(i) introduction to the subject; (ii) literature review on the strut and tie method and shear walls; (iii) Analysis of the model proposed by Muttoni et al. (1996), and description of procedures for the design of that model for shear walls with n floors; (iv) presentation of a practical case of application of the model and analysis of results, as well as security verifications; (v) final conclusions of the work as well as suggestions for future developments in the subject.