Em Portugal, bem como noutros países, é corrente a utilização de estruturas de lajes fungiformes para edifícios. O comportamento deste tipo de estruturas sob acção de cargas verticais e, em especial, sísmicas não é ainda completamente compreendido por parte da comunidade científica. De facto, o EC8 EN1998.1, prescreve no seu ponto 5.1.1 (2) que “Os edifícios de betão com lajes fungiformes utilizadas como elementos sísmicos primários de acordo com 4.2.2 não estão totalmente cobertos” pela secção do EC8 relativa a estruturas de betão. Esta afirmação resulta da falta de informação e conhecimento sobre o comportamento deste tipo de estruturas, em especial das ligações pilar-laje, quando sujeitas a acções sísmicas, havendo necessidade de mais investigação sobre o assunto.

O HSC (High Strength Concrete) é um material recente, mas que exibe propriedades mecânicas superiores às dos betões convencionais (NSC – Normal Strength Concrete). Estas performances superiores permitem a execução de estruturas esbeltas e mais eficientes estruturalmente. Outro aspecto inovador na utilização deste material, associado à maior esbelteza permitida, é a utilização de menor quantidade de matérias-primas na sua fabricação, com o menor impacto ambiental que isso representa. No entanto, sendo o HSC um material relativamente recente, a quantidade de ensaios existentes é claramente insuficiente para o desenvolvimento e validação de expressões e métodos de dimensionamento.

A equipa de trabalho já desenvolveu um HSC (resistência à compressão de cerca de 130 MPa), tendo também já realizado alguns ensaios ao punçoamento de ligações pilar-laje, em que a estrutura ensaiada é totalmente realizada em HSC. Mas sendo este material bastante mais dispendioso que o NSC, urge estudar o seu uso racional nas estruturas. É um dos objectivos deste projecto a utilização localizada e limitada do HSC na ligação laje-pilar, sendo a restante porção da laje realizada com NSC, de forma a potenciar a competitividade da solução. Serão estudadas soluções betonadas in situ e pré-fabricadas.  

Numa primeira fase serão realizados ensaios ao punçoamento com carregamento monotónico, de forma a avaliar o potencial de várias geometrias, com uso localizado e optimizado do HSC. Numa fase posterior, serão realizados ensaios sob cargas laterais cíclicas de forma a compreender melhor o comportamento deste tipo de estruturas quando sujeitas a acções horizontais (sísmicas). Este assunto é de especial importância, visto que a resistência ao punçoamento das lajes fungiformes sujeitas a acções dinâmicas e cíclicas não está claramente quantificada, uma vez que as formulações presentes nas normas são essencialmente baseadas em estudos experimentais com carregamento monotónico, não tendo em consideração a degradação de rigidez causada por carregamentos cíclicos, como acontece durante um sismo. 

Outro objectivo do projecto é a realização de modelações numéricas não lineares, e posterior análise paramétrica. De facto, os ensaios experimentais de estruturas de betão armado são dispendiosos, exigindo a preparação de modelos, de laboratórios, técnicos e pessoal académico especializados. As análises por elementos finitos (AEF) são mais acessíveis financeiramente e consomem menos tempo de preparação, tornando possível estudar um maior número de casos do que seria possível experimentalmente. Nesta fase será utilizado um programa de AEF capaz de simular o comportamento não linear dos materiais envolvidos, validando-o com base nos resultados experimentais obtidos nas fases anteriores. Posteriormente será feita uma análise paramétrica em que se variarão diversos parâmetros. 

Durante os ensaios experimentais ao punçoamento serão utilizadas técnicas de identificação modal para detecção de dano e da sua evolução ao longo dos ensaios, averiguando a sua aplicabilidade a este tipo de estruturas. A equipa de investigação pretende adquirir conhecimento sobre este assunto, com a finalidade de aplicar estas técnicas na monotorização de estruturas de laje fungiforme existentes.

A equipa de investigação envolvida neste projecto possui uma vasta experiência na investigação experimental nas áreas do punçoamento, reforço de estruturas e análise numérica de estruturas de betão armado, dos quais os trabalhos referem-se à utilização de betões de alta performance. A sua investigação já influenciou recomendações europeias, tais como os itens 6.4.3 e 9.4.3 da EN1992.1.1. 

A investigação proposta neste projecto pretende melhorar o conhecimento do comportamento de estruturas feitas com HSC. Tem também por missão sugerir recomendações de cálculo por forma a se obterem estruturas mais seguras, particularmente no que diz respeito às acções sísmicas. A investigação concentra-se assim, na segurança das pessoas, na redução do impacto das construções no meio ambiente e na economia da indústria da construção. Estes objectivos só serão atingidos com a conjugação entre a investigação experimental e numérica.