Metodologias para avaliação da integridade estrutural de cúpulas e abóbadas históricas em alvenaria

Modern non-destructive investigation techniques and computational tools for nonlinear analysis allow understanding the structural behavior and damage of existing buildings, aiming at the least possible extent of intervention. Careful and minimal intervention is essential to preserve the authenticity of the built cultural heritage. An investigation with a historical, experimental, and numerical approach was carried out in the Theatro Municipal do Rio de Janeiro, in Brazil, a building with an eclectic architecture from the beginning of the twentieth century. Its masonry domes and vault have paintings by renowned artists on their intrados and were strengthened in the 1970s. The adopted methodology was based on anamnesis, characterization and observation of the structure employing non-destructive tests, and on the assessment of its vulnerability by nonlinear analyses of calibrated numerical models. Several hypotheses of differential settlement under gravitational actions were investigated, seeking to reproduce the cracking pattern and to identify the causes of damage to the masonry domes and vault before the strengthening. The nonlinear analysis of the structure allowed to evaluate the causes of the observed damage, assess the level of safety, identify the most vulnerable parts, and characterize the collapse mechanisms, in addition to demonstrating the efficiency of the intervention measures adopted in the past.Técnicas modernas de investigação não destrutiva e ferramentas computacionais para análise não linear permitem compreender o comportamento estrutural e danos em edifícios existentes, visando a menor intervenção possível. A intervenção cuidadosa e mínima é essencial para preservar a autenticidade do patrimônio cultural construído. Uma investigação de abordagem histórica, experimental e numérica foi realizada no Theatro Municipal do Rio de Janeiro, no Brasil, edifício de arquitetura eclética do início do século XX. Suas cúpulas e abóbada em alvenaria possuem pinturas de renomados artistas no intradorso e foram reforçadas na década de 1970. A metodologia adotada baseou-se na anamnese, caracterização e observação da estrutura por meio de ensaios não destrutivos e na avaliação de sua vulnerabilidade por análises não lineares de modelos numéricos calibrados. Diversas hipóteses de recalque diferencial sob ações gravitacionais foram investigadas, buscando reproduzir o padrão de fissuração e identificar as causas dos danos nas alvenarias antes do reforço. A análise não linear da estrutura permitiu avaliar as causas dos danos observados, estimar o nível de segurança, identificar as partes mais vulneráveis e caracterizar os mecanismos de colapso, além de demonstrar a eficácia das medidas de intervenção adotadas no passado.This research was supported by Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Finance Code 001 and Faperj, grant number E-26/201.812/2017

Análise experimental de emenda em armadura longitudinal de pilares curtos de concreto

The lap splice of the longitudinal reinforcement of columns positioned at the base, widely used in the execution of multiple floors structures in reinforced concrete floors, is the most vulnerable point in the pathological manifestations columns of buildings, compromising the structural performance and durability of the building. This region suffers from the stage of concrete, the high concentration of bars and high altitude release of concrete that promote segregation of the aggregate, and hinder access to the consolidation. During the life of the structure, is a region of high concentration of efforts, especially in columns bracing and often exposed to aggressive agents, such as the accumulation of waste chemicals, cleaning and humidity. The present work is an experimental and statistical study of the behavior at break of 31 short columns reinforced concrete subjected to concentric compression. All columns possessed cross section of 19cm x 19cm, height 170cm, concrete strength around 30MPa and longitudinal geometric rate of 0.88%. Varied only the position and the length of the lap splice to analyze the influence of these two factors and the interaction between them in the capacity of the columns. Are analyzed qualitatively manufacturing procedures samples of columns, which were close to the conditions of execution of the columns in the works. We used a factorial design to statistically analyze the experimental results, which confirmed the hypothesis that none of the factors applied, even the interaction between them, would be significant for the load capacity of the columnsA emenda por traspasse de armadura longitudinal posicionada na base de pilares, largamente utilizada na execução de estruturas de múltiplos pavimentos em concreto armado, consiste num dos pontos mais vulneráveis às manifestações patológicas em pilares de edifícios, comprometendo o desempenho estrutural e durabilidade da edificação. Tal região é prejudicada, desde a etapa de concretagem, pela alta concentração de armadura e pela altura elevada de lançamento do concreto, que promovem a segregação do agregado, além de dificultarem o acesso para o adensamento. Durante a vida útil da estrutura, é uma região de alta concentração de esforços e geralmente exposta a agentes agressivos, como o acúmulo de resíduos de produtos químicos, de limpeza e umidade. O presente trabalho trata-se de um estudo experimental e estatístico do comportamento até a ruptura de 31 pilares curtos de concreto armado, submetidos à compressão centrada. Todos os pilares possuíam seção transversal de 19cm x 19cm, altura de 170cm, resistência do concreto em torno de 30MPa e taxa geométrica de armadura longitudinal de 0,88%. Variou-se apenas a posição da emenda e o comprimento de traspasse da armadura longitudinal para analisar a influência desses dois fatores e da interação entre eles na capacidade de carga dos pilares. São analisados qualitativamente os procedimentos de fabricação das amostras de pilares, que foram próximos às condições de execução de pilares em obras. Utilizou-se um planejamento fatorial para analisar estatisticamente os resultados experimentais, que confirmou as hipóteses de que nenhum dos fatores adotados, nem mesmo a interação entre eles, seriam significativos para a capacidade de carga dos pilare