A sistematização dos danos estruturais observados nos edifícios após a ocorrência de sismos tem permitido identificar os padrões de dano mais comuns nestes edifícios, nomeadamente, os danos localizados nos painéis de alvenaria dos edifícios (S.T.A. Data, 2012). A forma como surge o dano é designada, correntemente, de modo de rotura.
Os modos de rotura que ocorrem nas paredes dependem das características dos constituintes da parede de alvenaria das suas ligações com os restantes elementos do sistema estrutural e do tipo de cargas aplicadas. Neste contexto é frequente distinguir dois tipos de modos de rotura: i) os modos de rotura no plano e ii) os modos de rotura fora do plano, sendo que a principal diferença entre eles está relacionada com a direção do carregamento aplicado e consequentemente com a direção que é mobilizada na resposta às cargas aplicadas.
Nos parágrafos seguintes apresenta-se uma descrição dos principais modos de rotura associados à resposta de painéis de alvenaria, de altura (hw) e largura (lw), quando solicitados por cargas verticais e horizontais aplicadas no topo da parede, na direção do seu plano (secção 2.4.1) e quando solicitados por cargas horizontais na direção perpendicular ao seu plano (secção 2.4.2).
2.4.1 Modos de rotura no plano
Os modos de rotura no plano podem ocorrer com diferentes padrões de dano entre eles: i) a rotura por flexão composta; ii) a rotura por corte com fissuração diagonal; iii) o deslizamento por corte) e iv) o rocking;
A Fig. 6 ilustra o modo de rotura por flexão composta num painel de alvenaria sujeito a forças laterais (τ) e carregamento vertical (σ0) no qual os danos ocorrem na base
do painel de alvenaria. Os danos caracterizam-se pela presença de fissuração das juntas horizontais devido a forças de tração e ocorrem na zona tracionada (zona indicada na Fig. 6) podendo ocorrer esmagamento nos blocos de alvenaria na zona comprimida (zona indicada na Fig. 6). Assim os fatores predominantes para a ocorrência de rotura por flexão composta estão associados à resistência à tração da argamassa, à eficiência da ligação entre a argamassa e o bloco e à relação entre as cargas verticais e as cargas horizontais (Matthews et al., 2007).
Fig. 6 – Rotura por flexão (Pasticier et al., 2007)
A rotura por corte com fissuração diagonal, esquematicamente representada na Fig. 7 ocorre inicialmente pela fissuração da argamassa de assentamento ao longo das zonas de compressão do painel de alvenaria generalizando-se pelas mesmas à medida que o
carregamento lateral aumenta. Em níveis de carregamento acrescidos verifica-se o esmagamento dos blocos, além disso, o modo de rotura mencionado ocorre, em geral, na ausência de rotura por flexão e, em situações em que o carregamento vertical é mais elevado quando comparado com as cargas laterais aplicadas. O número de aberturas na fachada é também um fator determinante para a ocorrência de rotura por corte com fissuração diagonal na medida em que a existência em excesso de aberturas promove o enfraquecimento dos painéis de alvenaria adjacentes uma vez que ao ocorrer concentração de tensões nos cantos promove-se a fissuração diagonal. Além destes acrescentam-se outros fatores relacionados com as características mecânicas dos painéis de alvenaria nomeadamente: a resistência ao corte da argamassa, a aderência na interface argamassa/bloco e a resistência à compressão dos blocos (Matthews et al., 2007);
Fig. 7 Rotura por corte com fissuração diagonal (Pasticier et al., 2007)
O deslizamento por corte esquematicamente representado na Fig. 8, caracteriza-se por ocorrer deslizamento do painel e aparecimento de fissuração horizontal. Os fatores predominantes para a ocorrência de deslizamento por corte estão associados à presença de argamassas de assentamento com fraca resistência ao corte da argamassa e fraca aderência na interface argamassa/bloco.
Para além disso a existência de cargas verticais reduzidas e as condições deficientes de atrito nas juntas são fatores que propiciam o desenvolvimento deste tipo de mecanismo (Matthews et al., 2007).
Fig. 8 – Deslizamento por corte (Pasticier et al., 2007)
A Fig. 9 esquematiza o modo de rotura denominado de “rocking” no plano. Este modo de rotura é caracterizado pela ocorrência de rotação (rot) entre o painel de alvenaria e a superfície de apoio levando ao destacamento do mesmo pela base. À semelhança do modo de rotura por flexão os fatores predominantes para a ocorrência de rotura por “rocking” estão associados com: i) a resistência à tração da argamassa; ii) a eficiência da ligação entre argamassa/bloco e iii) a relação entre as forças laterais e o carregamento vertical;
Neste caso verifica-se que o dano é concentrado numa junta horizontal exibindo um movimento tipo corpo rígido do painel.
2.4.2 Modos de rotura fora do plano
Os modos de rotura para fora do plano são devidos à ocorrência de ações laterais. Estas ações são aplicadas segundo a direção de menor rigidez do painel, sendo portanto, mobilizada menor resistência dos painéis de alvenaria.
O modo de rotura ilustrado na Fig. 10a é caraterizado pela abertura das juntas no topo e na base do elemento devido ao carregamento lateral no painel provocando a rotação das suas extremidades (rótula). Consecutivamente ocorre rotação a meio do painel também e abertura de junta na face oposta àquela onde se observa abertura das juntas nas extremidades. Neste tipo de mecanismos verifica-se que o carregamento vertical imposto, por exemplo por pavimentos rígidos ajuda a estabilizar os painéis de alvenaria evitando a ocorrência dos fenómenos de rotação nas extremidades desde que as ligações pavimento/painel sejam eficientes.
A Fig. 10b ilustra o modo de rotura designado por “rocking” em que o painel de alvenaria apenas se encontra efetivamente ligado na base. Nesta situação a aplicação de cargas laterais provoca a rotação pela extremidade inferior do painel segundo o sentido de carregamento. A ação estabilizadora neste tipo de modo de rotura é unicamente o seu peso próprio (Matthews et al., 2007).