Analysis of the diaphragm action in frame structures with reinforced concrete

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaAs lajes dos pavimentos e cobertura, com a eventual colaboração das vigas, interligam oselementos de contraventamento horizontal do edifício, e garantem o seu comportamentoconjunto, quando esse edifício é sujeito a uma ação horizontal. Nesta dissertação é consideradoo comportamento de membrana das lajes submetidas a este tipo de ação, sendo o mesmomodelado e analisado para o caso particular em que o contraventamento é proporcionado porestruturas porticadas. O comportamento transversal ou de flexão das lajes, nomeadamente desuporte das cargas gravíticas, é, portanto, de interesse secundário para este estudo.Para o projetista a importância destes elementos, em edifícios situados em zonas sísmicas, éduplo: as lajes têm, por um lado, de ser suficientemente rígidas para garantir o funcionamentoconjunto dos elementos de contraventamento, e assegurar que as forças horizontais equivalentessão encaminhadas para os elementos de contraventamento mais rígidos lateralmente, e, poroutro lado, as ligações das lajes aos elementos de contraventamento têm de ser suficientementeresistentes para impedir a ocorrência de colapso localizado ou global da estrutura.O comportamento de membrana das lajes será tido em conta com vários modelos, cuja validadeserá avaliada. Estes modelos serão definidos por um conjunto limitado de parâmetros básicos:geometria, esbelteza, regularidade da estrutura, a distribuição dos elementos decontraventamento lateral e ainda do tipo e intensidade das ações a que a estrutura se encontrasujeita.Em termos práticos pretende-se verificar a validade da hipótese do diafragma rígido para umasérie de configurações comuns dos edifícios. O comportamento destas diferentes soluções éestudado e analisado utilizando um programa computacional de análise de estruturas, o RobotStructural Analysis Professional Software, sendo prestada uma particular atenção aos camposde deslocamentos e esforços.The floor slabs and roof, with the possible collaboration of the beams, interconnect thehorizontal bracing elements of the building, and guarantee their joint behavior, when thisbuilding is subjected to a horizontal action. In this dissertation the membrane behavior of theslabs submitted to this type of action is considered, being the same modeled and analyzed forthe particular case in which the bracing is provided by frame structures. The transverse orbending behavior of slabs, namely support of gravitational loads, is therefore of secondaryinterest to this study.For the designer, the importance of these elements in buildings, situated in seismic zones istwofold: the slabs have to be rigid enough to guarantee the joint operation of the bracingelements, and ensure that the equivalent horizontal forces are sent to the laterally rigid bracingelements, and, on the other hand, the links of the slabs to the bracing elements must besufficiently strong to prevent the occurrence of localized or overall collapse of the structure.The membrane behavior of the slabs will be considered with several models, the validity ofwhich will be evaluated. These models will be defined by a limited set of basic parameters:geometry, slenderness, regularity of the structure, the distribution of lateral bracing elementsand also the type and intensity of the actions to which the structure is subject.In practical terms we intend to verify the validity of the rigid diaphragm hypothesis for a seriesof common configurations of buildings. The behavior of these different solutions is studied andanalyzed using a computer program of structural analysis, Robot Structural AnalysisProfessional Software, paying particular attention to the fields of displacements and efforts