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Given the 516 Arouca pedestrian suspension bridge

The characteristic values of temperature corresponding to the maximum and minimum shade air temperature with an annual probability of being exceeded 0.02, used in the European construction standard for thermal actions (EN 1991-1-5:2003), are usually assessed at a country level and included in the National Annexes to that Eurocode part.The paper aims to support national authorities on elaborating maps for thermal actions using publicly available datasets, consistent at a European level, and harmonised modelling approaches. In addition, these datasets are continuously updated, reflecting the current climate and capturing potential global warming variations.The work investigates how updates in data and modelling could affect the characteristic values currentlyadopted in the Italian National Annexes to the Eurocodes. The main results show that: (i) the currently adoptednumber and locations of the weather stations result fairly representative of the patterns detected by exploitingadditional datasets; ii) the statistical method plays an essential role in the assessment of characteristic values, i.e., the method adopted in the current Italian standard evaluates more conservative characteristic values of maximum temperature than Gumbel or Generalized Extreme Value distributions, but could err on the unsafe side for minimum ones; (iii) both E-OBS and ERA5-Land datasets represent two optimal products to be used as a common source of temperature values at European scale; (iv) moving towards an updated period for temperature data results on an increase of characteristic values of maximum temperature and limited variations in spatial extent and magnitude of characteristic values of minimum ones.

The present work analyses the wind load effects on the 516 Arouca bridge, the world's longest pedestrian suspension bridge in 2020. Computational fluid dynamics (CFD) was used to model a range of wind incidence angles between -8? and +8?. The simulations were performed by solving the steady-state Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations with the k-? shear stress transport (SST) model. The simulations were carried out for different bridge configurations to determine the influence of the upper guard of the tray deck and the suspended cables on the generated loads. The numerical results were validated by performing different wind tunnel tests using a reduced scaled prototype. The predicted aerodynamic characteristics showed good agreement with the experimental results. Furthermore, the drag forces obtained from the numerical analysis agree with the computed values from the Eurocode (NP EN 1991-1-4:2010) for different inlet wind velocities, ranging from 3.91 m/s to 52.84 m/s.

The safety and resilience of school buildings against natural disasters is of paramount importance since schools represent a reference point for communities. Such significance is not only related to the direct consequences of collapse on a vulnerable part of the population, but also due to the importance of schools in the post-disaster recovery. This work is focused on the risk and resilience assessment of school buildings in Lisbon (Portugal) under seismic events. The results of this study, in which a subset of 32 schools are analyzed, are used to define a prioritization strategy to mitigate the seismic risk of the Lisbon City Council school building portfolio and to assess the overall resilience of the school network. Numerical modeling of the school buildings is performed in order to estimate losses in terms of the built-up area of the schools and recovery times associated with different seismic scenarios, which are probabilistically defined specifically for the sites of the buildings, accounting for the local soil conditions and associated amplification effects. Based on the obtained risk estimates, which are compared to reference values established on international guidelines and specialized literature, the Lisbon City Council and LNEC jointly defined a short- and medium-term risk mitigation plan, starting with a detailed inspection and assessment of the most vulnerable school buildings and continuing to the implementation of retrofitting measures.

Procuram-se sintetizar neste artigo os principais aspetos relacionados com a avaliação e a reabilitação sísmica de edifícios existentes de alvenaria, compatibilizando a NP EN 1998-3:2017 com os respetivos Anexo C, específico para edifícios de alvenaria, e Anexo Nacional, específico para Portugal. A avaliação sísmica é um procedimento quantitativo através do qual se verifica se um edifício existente, danificado ou não, satisfaz os requisitos de desempenho, definidos por uma combinação de um estado limite com um nível de ação sísmica, através de critérios de conformidade. Neste procedimento estão envolvidos a definição da ação sísmica, a modelação da estrutura, os métodos de análise para determinação dos efeitos das ações e as verificações de segurança. São abordados os métodos de análise, dois lineares e dois não lineares, aplicáveis a edifícios existentes de alvenaria, bem como as recomendações específicas do Anexo C e as informações complementares do Anexo Nacional.

A avaliação da segurança sísmica de edifícios existentes de alvenaria tem como referência os procedimentos dispostos na NP EN 1998-3:2017 (Anexo C) e o respetivo Anexo Nacional, que estabelecem os requisitos de desempenho e os critérios de conformidade para edifícios existentes sujeitos a um determinado nível de ação sísmica. No seguimento das exigências regulamentares, e à luz da verificação da segurança à ação sísmica preconizada na norma, realizaram-se análises probabilísticas de vulnerabilidade sísmica e fiabilidade estrutural a um grande conjunto de edifícios de alvenaria representativos do parque habitacional, que conduziram ao desenvolvimento de métodos expeditos para a avaliação sísmica em alternativa à verificação pelo método de referência. Os métodos propostos permitem avaliar a resistência sísmica de edifícios de alvenaria com pavimentos rígidos, sem recurso a análises numéricas e recorrendo apenas a parâmetros geométricos (Método I) ou em conjunto com as propriedades mecânicas dos materiais (Método II).

The analysis and control of deformability of wall coating mortars contributes to minimize crack development and propagation, one of the most common anomalies in building facades. Many of these cracks appear due to internal stresses in the coating mortar, because of imposed deformations or of imposed restrictions by the substrate. These deformability studies should include one or more experimental methods to determine the modulus of elasticity (E) of the coating mortars in question. There are two approaches to experimentally determine E for mortar specimens: static and dynamic experimental methodologies. For civil engineering applications, the results obtained from static methodologies are more adequate than those obtained with dynamic methodologies. However, since static E results are scarce due to a lack of an established static methodology for mortars, mainly due to their lower mechanical resistance, friable behaviour and higher frailty when compared to concrete, engineers are led to use the established dynamic methodologies. This paper proposes an experimental methodology to determine the static E for moulded mortars specimens. The methodology was adapted from the standard procedure used for concrete specimens, to accommodate the specific characteristics of mortar specimens, namely: provide reliable displacement and applied load data; solve issue related to specific mechanical characteristics of mortar specimens, such as low strength and friable behaviour. This methodology was applied to standard moulded mortar specimens made from multiple mineral binders (cement, hydraulic lime and air lime). In order to validate it, the obtained results were compared with two, well-established, dynamic experimental methodologies (Resonance Frequency and Ultrasonic methodologies) as well as with reference values from relevant bibliography. Using the previous data, this paper also includes a preliminary analysis on the ratios between static and dynamic E values for the studied mortars, representing another objective of this study.

This paper addresses the planar measurement problem in the destructive mechanical testing of masonry specimens, describing the proposed optical measurement solution. The adopted affine geometrical camera model is described as well as its experimental implementation using a digital camera and a measurement referential traceable to the International System of Units (SI). Experimental results from non-destructive tests are presented and discussed, including measurements obtained from the use of classical contact instrumentation. Measurement estimates and uncertainties related to the quantified mechanical properties are also shown.

As construções antigas fazem parte do tecido histórico das cidades, pelo que é importante proceder a intervenções de reabilitação eficientes, mas não destruidoras da sua identidade e valor cultural intrínseco. A utilização de rebocos armados apresenta-se como uma solução simples e eficaz no reforço sísmico deste tipo de construções, nos casos em que não é possível ou exigível a preservação dos revestimentos de paredes. Neste artigo, são analisadas várias composições de rebocos armados, constituídos por ligantes à base de cal aérea, cal hidráulica ou cimento, com um traço usual e com armaduras constituídas por redes metálicas, redes de fibra de vidro e uma rede de fibra natural. É analisada a capacidade resistente à tração desses revestimentos armados, assim como aspetos que podem influenciar a compatibilidade com os materiais existentes, apresentando-se as principais vantagens e desvantagens dos vários tipos de revestimentos.

Os edifícios tipo “placa” pertencem à classe dos edifícios mistos de alvenaria e betão armado, caraterizados por paredes de alvenaria resistente onde apoiam lajes em betão armado. Esta tipologia, particularmente expressiva entre os anos de 1930 e 1960, marca um período de transição na história da construção em Portugal, onde a prevalência de elementos estruturais em madeira foi progressivamente substituída por soluções construtivas em betão armado. Em Portugal continental aproximadamente 33% do edificado existente pertence a esta classe, sendo que na Área Metropolitana de Lisboa representam cerca de 22% do parque. Pretende-se simular através de ferramenta avançada de cálculo não linear de estruturas, com base na formulação do Applied Element Method (AEM) [1], o comportamento até ao colapso de um conjunto de edifícios em “placa”, dispostos em banda, no bairro de Alvalade em Lisboa. Os modelos serão calibrados com base em ensaios experimentais de identificação modal à vibração ambiente.

Utilizam-se modelos estocásticos para a simulação dos movimentos sísmicos intensos do solo para construção de uma base de dados sintética de registos que se crêem representativos dos movimentos do solo no Arquipélago dos Açores, no substrato rochoso. De modo a considerar a influência das condições locais do terreno, foram considerados: (i) perfis geotécnicos sintéticos, para cada tipo de terreno do Anexo Nacional do Eurocódigo 8, (ii) o modelo de propagação vertical de ondas S com polarização horizontal associado a uma coluna estratigráfica com interface inferior materializada por um semi-espaço elástico rochoso e (iii) o método linear equivalente para considerar de forma aproximada a resposta não linear dos solos. Tais simulações permitiram criar uma base de dados sintética de registos sísmicos à superfície, para as gamas de frequência, magnitude e distância hipocentral de interesse para a engenharia, permitindo a elaboração de equações de previsão dos movimentos do solo, para os diferentes tipos de terreno referidos no Anexo Nacional do EC8, para o Arquipélago dos Açores.

The objective of this paper is to analyse the evolution of expected earthquake losses in Portuguese residential buildings, to determine if their natural regeneration originates the mitigation of the seismic risk, although exposure in the region increased over time. To achieve this goal, the evolution of quantified risk measures was evaluated, based on the surveys of the residential building stock obtained in the 2001 and 2011 Portuguese census. This study provides a global perspective of the seismic risk on the Portuguese mainland, and makes possible the comparison of risk levels between different regions and epochs. The comparison of economic losses obtained in these two different moments in time, took into consideration the inflation rate, and led to the conclusion that the natural regeneration of the residential housing stock contributed to the mitigation of seismic risk, even if there was a significant increase in the exposure.

In the scope of the transnational access activities of the European research project SERIES, the Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) has provided access to its 3-D shaking table to the international construction company Wienerberger AG and to a group of European experts, in order to perform full-scale seismic tests on an industrial solution for buildings using a modern unreinforced thermal insulation clay block masonry structure. Such solution represents a very common construction method in Central Europe and, although there are cyclic shear test results available, its effective dynamic response under seismic events still requires experimental validation. For this purpose, two full-scale mock-ups with different geometries were tested on the 3-D shaking table using a series of seismic records with increasing intensity. This paper focuses on the most relevant experimental results regarding the structural response of the specimens, e.g., the dynamic response evolution, the collapse mechanism identified and the maximum drift values measured. The paper closes with the main conclusions drawn and with proposals for future developments.

A avaliação dos movimentos sísmicos à superfície, contemplando os efeitos de sítio, está dependente das caraterísticas geológicas dos terrenos no local em análise. Para o Arquipélago dos Açores a informação geotécnica disponível não permite uma avaliação geograficamente global da resposta sísmica dos terrenos caraterísticos desta região. Assim, após levantamento e síntese de toda a informação disponível, foram idealizados perfis estratigráficos sintéticos, representativos da variabilidade dos solos da região, permitindo posteriormente modelar a propagação da energia sísmica, materializada na forma de ondas de corte S, através de um meio estratificado representado por uma sequência de camadas, e consequentemente, avaliar a alteração do movimento sísmico devido à influência daquela.

A simulação estocástica tem sido utilizada, com algum grau de sucesso, para a obtenção de acelerogramas em zonas onde não existem muitos registos instrumentais de sismos intensos ocorridos no passado, e pode ser uma ferramenta importante nesse contexto. Contudo, essas simulações deverão, necessariamente, ser previamente validadas através de registos de sismos ocorridos no passado, dada a grande incerteza associada à definição de cenários sísmicos. É muito difícil prever qualquer um dos processos, complexos, de geração do sismo, de propagação da energia e dos efeitos locais, nomeadamente as características da rotura, designadamente o padrão de deslizamentos e a queda de tensão média no plano da falha, a atenuação das ondas sísmicas ao longo do percurso de propagação e a obtenção da amplificação local das camadas de solo superficial. Neste trabalho, são apresentados os resultados de diversas simulações estocásticas do sismo ocorrido nos Açores em 1998, considerando diferentes localizações da rotura, juntamente com os respetivos parâmetros, variação das características da atenuação e diferentes condições geológicas locais. Os acelerogramas simulados, e correspondentes espectros de resposta, foram comparados com os registos instrumentais do sismo, e com os resultados de leis de atenuação obtidas para a Europa e, em particular, para o arquipélago dos Açores.

Earth has been a traditional building material to construct houses in Africa. One of the most common techniques is the use of sun dried or kiln fired adobe bricks with mud mortar. Although this technique is low-cost, the bricks vary largely in shape, strength and durability. This leads to weak houses which suffer considerable damage during floods and seismic events. A solution is the use of dry-stack masonry with stabilized interlocking compressed earth blocks (ICEB). These blocks are manufactured by compacting cement stabilized earth in a manual or hydraulic press into a mould and then air dried. The resulting blocks present uniform shapes and higher values of strength and durability. This work presents the work made in the context of the HiLoTec project. It focuses on the experimental campaign of the project to characterize the strength of ICEBs and the behaviour of dry-stack masonry.

No âmbito do projeto HiLoTec (desenvolvimento de uma tecnologia construtiva simples, inovadora e sustentável para edifícios de pequeno porte em países em desenvolvimento) foi desenvolvido um sistema construtivo baseado na utilização de blocos de terra compactada com estabilização hidráulica e junta seca. O presente artigo apresenta os principais resultados do ponto de vista estrutural obtidos ao longo do projeto, com especial ênfase para o comportamento sísmico, lançando contribuições para a resposta à pergunta se se poderão os blocos de terra compactada com estabilização fazer um sistema sismo-resistente para construções de pequeno porte. A campanha experimental incluiu ensaios de caracterização do sistema a diferentes níveis: material (solo), bloco, prismas de alvenaria, paredes de alvenaria e um protótipo ensaiado na mesa sísmica no Laboratório Nacional de Engenharia Civil, em Lisboa.

A simulação de movimentos intensos do solo torna-se necessária em regiões de sismicidade moderada, onde os registos de interesse para a engenharia são escassos e insuficientes, ou para estudos que exijam especificamente registos de uma determinada magnitude e distância de interesse. O modelo estocástico, partindo do conhecimento das características espetrais da fonte e considerando os efeitos de propagação das ondas sísmicas no percurso desde a fonte até ao local, estima os movimentos intensos do solo em termos da sua intensidade, conteúdo em frequência duração e variabilidade espacial. Neste trabalho apresenta-se o procedimento efectuado, com base nos registos obtidos na rede acelerográfica nacional, para quantificação dos parâmetros que descrevem os processos envolvidos na geração de movimentos intensos do solo e que são necessários para a aplicação do modelo estocástico. Estuda-se o processo de propagação das ondas sísmicas (atenuação geométrica e inelástica), o processo de atenuação na crusta superior e determinam-se as caraterísticas espetrais da fonte sísmica.

Reinforced concrete (RC) structures with tri-dimensional asymmetries tend to exhibit torsional effects that are of great concern in the field of earthquake engineering, in particular at large ductility levels where they become more relevant [MAN09]. In nuclear facilities, this issue assumes particular relevance considering that these structures are designed to respond essentially in the elastic range with a controlled level of deformations and accelerations when subjected to strong ground motions. Within the previous framework, the research project SMART 2013 (‘Seismic design and best-estimate Methods Assessment for Reinforced concrete buildings subjected to Torsion and non-linear effects’) was conducted in order to improve the knowledge on the seismic response of irregular RC structures (experimental test) and to provide reference data for modelling developments and validation (benchmark). Past blind prediction contests showed that, by making use of appropriate modelling options, the seismic response of structures can be predicted with satisfactory accuracy [SOU14]. Nonetheless, they have also evidenced a significant dispersion of predictions between the different participating teams, as demonstrated by the results obtained in the past blind prediction contest [NEE10]. After a short description of the SMART 2013 mock-up and corresponding loading, the present paper describes the properties of the numerical model used by one the participating teams and the comparison of its results with those obtained from the experiments.

Conservation of ancient built heritage plays a leading role for modern societies. Knowledge about ancient building methods, essentially based on the use of natural materials such as earth, stone and wood, is fundamental to plan interventions aimed at preserving the architectural heritage. Due to the growing research on sustainable technologies, the interest in structural systems built using natural materials has been rising more and more. Taking an earthen mock-up construction as model, the paper focuses on the dynamic behaviour of such a system tested on a shaking table. Detailed descriptions of the model, its mechanical features, the seismic test performed and the damage pattern obtained are first presented. Then, the dynamic identification of the structure during damage occurrence is performed through the decomposition of the power spectral density matrix. Damage evolution and localization are also analyzed by an index based on the complex eigenvectors estimated from the matrix. Finally, comparisons between experimental and analytical results are addressed.

This book presents a selection of the best papers from the HEaRT 2015 conference, held in Lisbon, Portugal, which provided a valuable forum for engineers and architects, researchers and educators to exchange views and findings concerning the technological history, construction features and seismic behavior of historical timber-framed walls in the Mediterranean countries. The topics covered are wide ranging and include historical aspects and examples of the use of timber-framed construction systems in response to earthquakes, such as the gaiola system in Portugal and the Bourbon system in southern Italy; interpretation of the response of timber-framed walls to seismic actions based on calculations and experimental tests; assessment of the effectiveness of repair and strengthening techniques, e.g., using aramid fiber wires or sheets; and modelling analyses. In addition, on the basis of case studies, a methodology is presented that is applicable to diagnosis, strengthening and improvement of seismic performance and is compatible with modern theoretical principles and conservation criteria. It is hoped that, by contributing to the knowledge of this construction technique, the book will help to promote conservation of this important component of Europe’s architectural heritage.

The applications of discrete elements models based on rigid block formulations to the analysis of masonry walls under horizontal out-of-plane loading is simplified block pattern are addressed. Two procedures for creating irregular block systems are presented, one using Voronoi polygons, the other based on a bed and cross joint structure with random deviations. A test problem provides a comparison of various regular and random block patterns, showing their influence on the failure loads. The estimation of manual frequencies of rigid block models, and its application to static pushover analyses, is addressed. An example of application of rigid block model to wall capacity problem is presented.

The overall aim of Sub-Project 10 (Earthquake disaster scenario predictions and loss modelling for urban areas) has been to create a tool, based on state-of-the-art loss modelling software, to provide strong, quantified statements about the benefits of a range of possible mitigation actions, in order to support decision-making by urban authorities for seismic risk mitigation strategies. A further larger aim has been to contribute to a seismic risk mitigation policy for future implementation at European level. Among the European cities for which loss estimation studies have been carried out are Istanbul, Lisbon and Thessaloniki, and tools, using GIS mapping, have been developed by research teams in each of these cities; these were made available for further development to examine mitigation strategies within SP10. Related research studies – on ground motion estimation, on the assessment of human casualties, and on the evaluation of uncertainty have been carried out by other research teams across Europe which includes INGV, UCAM and USUR respectively. In all three of the cities, a common general approach to loss modelling has been adopted which includes representing the earthquake hazard as a set of alternative ground motion scenarios (typically those with an expected recurrence periods of 50 and 500 years), and applying the ground motion over a target area of known population and building stock. Losses have then been estimated for this target area in terms of levels of building damage and human casualties expected both in the existing state of the target area, and after certain selected potential mitigation actions have been carried out. This has been done in each case using building stock classifications and vulnerability data specific to the particular city concerned. In each case the scope of the proposed mitigation action has been described, and its expected benefit in terms of reduced losses and human casualties has been determined with some preliminary assessment of uncertainty.

Much work in Earthquake Engineering was devoted to the improvement of earthquake resistant design of new structures. One European result is EN 1998, which will be in several years the main seismic code for all European countries. But it is well known, that older existing structures cause in many large earthquakes much more casualties and damages than new structures. It is certainly not possible to retrofit all existing structures, but agreement exists, that assessment and retrofit of safety - critical - structures and lifeline structures must have priority. In September 2004 the European Integrated Research Project LESSLOSS on Risk Mitigation for Earthquakes and Landslides was started. The project will run for three years and comprises 13 Sub-Projects (SP´s). The consortium consists of 46 partners (see http:\\www.lessloss.org). LESSLOSS SP5 is on In-situ Assessment, Monitoring and Typification of buildings and Infrastructure. The project partners of SP5 are ARS, CESI, LNEC, RWTH and VCE. This Sub Project focuses mainly on the assessment of important existing structures and tries to integrate experimental methods into the assessment procedure. The progress of SP5 obtained in the first year is summarized in this paper. Highlights presented by all partners are mentioned and the assessment of Hospital Innsbruck is presented in more detail. The most innovative task of LESSLOSS/ SP5 is Update of vulnerability estimates via monitoring, which was also started in the first year.

In order to study the behavior of bridge structures in relation to traffic, wind and seismic loads, it is extremely important to know their actual dynamic properties (natural frequencies, vibration mode shapes and damping). The experimentally identified dynamic properties of bridge structures are also an effective way to characterize their actual global structural behavior. Whether included in the reception load tests of recently built bridges, before they are opened to the traffic, or as part of the inspection works of bridges already in service, LNEC has performed modal analysis studies based on the results of ambient vibration tests. Some of the studies carried out recently in important bridges are reported in this paper.

O sismo de Northridge ocorreu na parte norte da área metropolitana de Los Angeles, Califórnia, às 4:31 h do dia 17 de janeiro, uma segunda-feira coincidente com dia de feriado nacional, tendo atingindo uma magnitude de 6.6 na escala de Richter. O número total de vítimas mortais cifra-se em 57, havendo para cima de 8 000 feridos e 20 000 desalojados. As estimativas de perdas totais, feitas em meados de fevereiro de 1994, apontavam para valores de 15 biliões de US dólares, tendo o Estado da Califórnia apresentado um impacto económico total de ordem dos 30 biliões de dólares, perto do valor do Orçamento Geral do estado Português para 1994. Os prejuízos infligidos na indústria e no comércio são também surpreendentemente elevados, exigindo longos períodos de interrupção das atividades económicas.

Communicating science within disaster risk reduction using methods that encourage two-way dialogue between scientists and laypersons is a challenging task. This paper aims at presenting a methodological strategy of communicating risk and non-structural seismic protection measures through participatory approach. Such methodological strategy is part of a pilot experience of risk communication in two schools in Lisbon (Portugal) under the EU project KnowRISK (Know your city, Reduce seISmic risK through non-structural elements). The efficacy of education for seismic safety is often inhibited by an incomplete understanding of the process by which individuals decide to protect themselves from harm (Becker JS, Paton D, Johnston DM, Ronan KR. Nat Hazards 64(1):107–137, 2012a; Becker JS, Paton D, Johnston DM, Ronan KR. J Civil Eng Archit 6(6):673–681, 2012b). Becker et al. (in ibid) conceive such a process composed of a series of stages: knowledge and awareness, thinking and talking, understanding the consequences, developing skills. The above-mentioned pilot experience of risk communication was designed in order to trigger the cognitive process underlying behavioral change. Lisbon is a dormant society as far as earthquake risk is concerned. Given this, risk communication was firstly designed to generate awareness and knowledge among target-groups.

Most of the Lisbon 18th century timber-framed masonry “Pombalino” buildings currently need seismic rehabilitation due to: (i) natural degradation with aging; (ii) need for adaptation to new serviceability requirements, generally involving higher loads and consequent structural changes; (iii) former interventions with elimination or damage of structural elements, affecting seismic resistance and (iv) noncompliance with the present seismic codes. The research presented in this paper aimed at experimentally evaluating the seismic vulnerability of the “Pombalino” buildings and at proposing a strengthening technique to reduce it by reinforcing their timber framed “Frontal” walls. The experimental program was based on extensive dynamic testing on prototype representative of the current characteristic of “Frontal” walls. The results of the dynamic tests carried out in the LNEC 3D shaking table are presented regarding the two types of tests performed: (a) seismic tests, in which the seismic action was applied with increasing amplitude in the direction of the walls; (b) dynamic identification tests, aiming at evaluating the decrease of the mechanical properties of the models. A comparison of the performance of the non-strengthened and strengthened tested prototypes is also presented.

Good performance of non-structural elements can be decisive in saving lives and costs when an earthquake strikes. The European project KnowRISK aims to educate and encourage households to take the necessary precautionary measures to protect people, houses, and contents. Preparedness and prevention act on community resilience. Within the KnowRISK project, the idea of a Practical Guide has been conceived suggesting seismic mitigation solutions for non-structural components to non-experts stakeholders. It is intended to guide people into the first steps of prevention in a straightforward manner, minimizing or avoiding injuries, damage, and long-term financial consequences. The novelty of the Guide belongs to his philosophy: a path through increasing challenges corresponds to a growing level of safety. The idea is that anyone can mitigate seismic risk in its own environment by adopting simple and low cost measures. The Practical Guide may contribute to increase risk awareness. This kind of initiatives if undertaken at larger scales may also enhance social resilience.

When one of the dimensions of a structural member is not clearly larger than the two orthogonal ones, engineers are usually compelled to simulate it with refined meshes of shell or solid finite elements that typically impose a large computational burden. The alternative use of classical beam theories, either based on Euler-Bernoulli or Timoshenko’s assumptions, will in general not accurately capture important deformation mechanisms such as shear, warping, distortion, flexural-shear-torsional interaction, etc. However, higher-order beam theories are a still largely disregarded avenue that requires an acceptable computational demand and simultaneously has the potential to account for the above mentioned deformation mechanisms, some of which can also be relevant in slender members. This chapter starts by recalling the main theoretical features of a recently developed higher-order beam element, which was combined for the first time with a force-based formulation. The latter strictly verifies the advanced form of beam equilibrium expressed in the governing differential equations. The main innovative theoretical aspects of the proposed element are accompanied by an illustrative application to members with linear elastic behaviour. In particular, the ability of the model to simulate the effect of different boundary conditions on the response of an axially loaded member is addressed, which is then followed by an application to a case where flexural-shear-torsional interaction takes place. The beam performance is assessed by comparison against refined solid finite element analyses, classical beam theory results, and approximate numerical solutions. Finally, with a view to a future extension to earthquake engineering, an example of the element behaviour with inelastic response is also carried out.

A non – stationary stochastic method was applied to test four different models that have been taken as possible for the source of the 1755 earthquake. Source parameters of the model (corner frequency, stress drop) were estimated based on source spectra of S waves of 12 earthquakes records (corresponding to a total of 25 records) and the upper crustal attenuation parameter was estimated from the high-frequency decay of the acceleration spectra, after correcting observed spectra from geometrical spreading and anelastic attenuation effect. Site effects were evaluated by means of an equivalent stochastic non-linear one-dimensional ground response analysis of stratified soil profile using the LNECloss system and using an available data base containing information about soil classification for Portugal and a data base with stratified soil profile units for the Metropolitan Area of Lisbon (MAL).

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This text reflects the first of the four lectures that the author has presented at Udine, Italy, at CISM – International Centre for Mechanical Sciences, in June 2007, in the aim of the course “New Approaches to Analysis and Testing of Mechanical and Structural Systems”. He is being managing experimental activities in seismic engineering since 1993, when LNEC (the Portuguese National Laboratory for Civil Engineering) has started the construction of a large triaxial shaking table at the new earthquake testing hall of its Structures Department. Following a presentation of the main objectives of the Seismic Engineering experimentation, a brief state-of-the-art is made concerning its main laboratory methodologies, with a more clear focus on the shaking table tests. The leading problems related to the main testing methodologies (static, pseudo-dynamic, and shaking table) are identified and discussed. The advantages and disadvantages of each one are also highlighted. Moreover, a brief presentation of the centrifuge tests is introduced and, finally, the future developments needed are identified

Um dos principais problemas e interesses da engenharia sísmica é a caracterização da acção sísmica, envolvendo a estimativa da intensidade, conteúdo em frequência, duração e variabilidade espacial dos movimentos intensos do solo mais gravosos, em termos dos seus efeitos nas estruturas, que pode ocorrer num local. O presente trabalho de investigação desenvolve e aplica a metodologia estocástica e técnicas de modelação de fonte–finita, com parâmetros devidamente identificados, sustentados teoricamente e avaliados regionalmente, para uma adequada descrição dos movimentos sísmicos intensos para Portugal Continental. Quantificam-se os parâmetros regionais, que caracterizam os processos envolvidos nos fenómenos de geração e propagação das ondas sísmicas, com base na análise dos registos da rede acelerográfica nacional. Aplica-se a metodologia estocástica de falha-finita na simulação de dois eventos instrumentais que se sentiram em Portugal Continental e Itália e ao sismo histórico de 1 de Novembro de 1755. Estuda-se a relevância dos fenómenos de ruptura de falhas na avaliação do risco sísmico. Estimam-se leis de atenuação espectrais adaptadas às características do território continental. A caracterização da acção sísmica sob a forma espectral e os consequentes modelos de atenuação desenvolvidos pretendem contribuir para a diminuição de uma das maiores incertezas na avaliação da perigosidade sísmica e risco sísmico em Portugal continental.

Os sismos são encarados frequentemente como desastres naturais inevitáveis. Todavia, deveriam ser considerados fenómenos naturais, cujos efeitos adversos podem ser minimizados caso se proceda a uma gestão efectiva do risco sísmico. O objectivo principal do presente trabalho de investigação é o de avaliar o risco sísmico em Portugal Continental. Sendo um tema de natureza multidisciplinar, apresentam-se e discutem-se modelos de avaliação probabilística da perigosidade sísmica e sua desagregação, de vulnerabilidade e fragilidade sísmicas de tipologias construtivas, de danos e de perdas económicas e humanas. Aplica-se a análise probabilística da perigosidade sísmica, e sua desagregação, a Portugal Continental, obtendo-se cenários modais capazes de reproduzir os níveis de perigosidade que os condicionam. Apresenta-se o inventário do parque habitacional e seus habitantes, descriminado por factores de vulnerabilidade, e classifica-se a sua vulnerabilidade segundo os modelos de dano. Procede-se à actualização e aferição de uma metodologia para simulação de cenários sísmicos, integrada num Sistema de Informação Geográfico. Avalia-se o risco sísmico, seguindo diversas abordagens, comparando-se os resultados com o risco de outros países. Construiu-se assim uma ferramenta de avaliação de perdas devidas a sismos, que constitui uma primeira contribuição para o desenvolvimento de um processo de gestão do risco sísmico aplicado ao Continente Português.

O parque habitacional de Portugal Continental contém algumas tipologias construtivas de elevada vulnerabilidade sísmica em relação às quais urge actuar no sentido de reduzir o risco sísmico a elas associado. No projecto de investigação “Mitigação do Risco Sísmico em Portugal Continental”, desenvolvido no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) e financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), foram identificados os edifícios “gaioleiros” como sendo aqueles que apresentavam o maior risco. Este tipo de edifícios, construídos entre meados do século XIX e princípios do século XX, é caracterizado pela aplicação de materiais de construção de fraca qualidade e de técnicas construtivas deficientes que têm como consequência uma elevada vulnerabilidade sísmica. Atendendo ao elevado número de edifícios existentes deste tipo, e às características relativamente uniformes que eles apresentam, justificava-se investigar soluções de reforço aplicáveis em larga escala que permitissem reduzir a sua vulnerabilidade. Partindo deste ponto, deu-se início aos trabalhos que são relatados na presente tese. Procedeuse ao estudo dos edifícios “gaioleiros”, de modo a seleccionar protótipos representativos da tipologia construtiva, e do comportamento sísmico de edifícios de alvenaria em geral. Foram analisadas várias técnicas de reforço, definidas genericamente tendo em vista o objectivo de aplicação em larga escala, e construídos modelos físicos para ensaio na plataforma sísmica triaxial do LNEC. Foram ensaiados ao todo cinco modelos e testadas três soluções de reforço distintas no âmbito do projecto supra citado, cujos resultados foram analisados qualitativamente e quantitativamente de modo a retirar o máximo de informações sobre o comportamento sísmico dos modelos não reforçados e reforçados. Obtiveram-se assim padrões de danos, propriedades dinâmicas, curvas de capacidade experimentais, evoluções de energias dissipadas, identificaram-se modos de colapso iminente e foram retiradas conclusões sobre a eficácia das soluções de reforço. Efectuou-se a transposição dos resultados experimentais para os modelos numéricos com o objectivo de avaliar a vulnerabilidade sísmica dos modelos e da tipologia. Foram realizadas análises lineares estáticas e dinâmicas com o objectivo de estimar o estado inicial dos modelos físicos, antes da realização dos ensaios na plataforma sísmica, e de avaliar a influência de alguns parâmetros na sua resposta dinâmica. Tomando os resultados experimentais como referência, foram igualmente realizadas análises não lineares com modelos contínuos e com modelos simplificados, baseados em macroelementos, que permitiram captar a essência da resposta sísmica em termos globais.

As deficiências de várias construções antigas no que diz respeito à sua resistência sísmica, têm levado a inúmeras catástrofes. O trabalho de investigação que se apresenta consistiu na construção de modelos numéricos representativos do comportamento sísmico de uma tipologia de edifícios antigos em alvenaria de pedra vulgarmente designados por “gaioleiros”, de forma a simular resultados experimentais obtidos em ensaios sísmicos de modelos representativos dos edifícios em questão. O principal objectivo do trabalho foi a simulação do comportamento experimental com recurso a modelos numéricos simplificados, baseados na definição prévia da distribuição dos danos na estrutura, e capazes de reproduzir de forma satisfatória o comportamento global deste tipo de edifícios. Numa primeira fase, o modelo físico foi idealizado com recurso a um modelo numérico tridimensional (modelo contínuo) com o qual se realizaram sucessivas análises dinâmicas lineares, com ajuste das propriedades mecânicas nas zonas com dano localizado. De seguida foi construído um modelo numérico plano simplificado, representativo de uma fachada do edificio (modelo de macroelementos) e realizada uma análise estática não linear (pushover) de forma a estimar a curva de capacidade da estrutura do edifício no plano da fachada. Por último foi efectuada a avaliação sísmica do edifício em estudo com base em critérios de desempenho, através da comparação de parâmetros da resposta representativos do desempenho estimado para a estrutura sujeita a vários níveis de intensidade da acção sísmica, com valores limite correspondentes a diferentes níveis de desempenho, a fim de verificar se a estrutura cumpria o objectivo básico de desempenho. Com este estudo concluiu-se que o modelo contínuo tridimensional consegue reproduzir muito razoavelmente o primeiro ensaio experimental, embora, como seria de esperar dado que se trata de um modelo linear, à medida que se avança nos ensaios vão surgindo alguns desfasamentos entre os valores obtidos experimental e numericamente. Quanto ao modelo plano de macroelementos, verificou-se que este conseguiu reproduzir, de forma satisfatória, o comportamento global da estrutura no plano das fachadas, confirmando-se assim o interesse e aplicabilidade este tipo de modelos.

A avaliação da segurança sísmica de edifícios existentes tem como quadro de referência o Eurocódigo 8 – Parte 3 (NP EN 1998-3; 2017), que apresenta procedimentos de avaliação com âmbito de aplicação geral. A complexidade daqueles procedimentos, aliada ao reconhecimento de que uma parte significativa do território nacional apresenta uma sismicidade moderada a baixa, faz com que a aplicação do Eurocódigo 8 – Parte 3 seja demasiado complexa para a maioria dos edifícios existentes de pequeno a médio porte que cumpram certos requisitos de regularidade estrutural. Além disso, dada a natureza aleatória dos sismos, o nível da exigência de segurança estrutural a requerer para as diferentes categorias de edifícios nas diferentes zonas sísmicas deve ser definido em termos probabilísticos de forma a garantir que a probabilidade de se excederem certos níveis de danos, devido à ocorrência de sismos, seja uniforme no território nacional. Neste contexto, foi desenvolvido um estudo realizado ao abrigo do Protocolo de Colaboração no âmbito do Estudo de Procedimentos para Certificação Sísmica de Edifícios Existentes, de 2014, de cooperação entre o LNEC e a SPES com o objetivo de definir procedimentos alternativos expeditos que, não pretendendo substituir a aplicação da regulamentação existente para a totalidade dos edifícios, permitem avaliar a segurança sísmica de uma sub-classe considerável de edifícios de forma mais conservativa comparativamente aos procedimentos regulamentares de referência. Assim, neste documento são propostos dois métodos expeditos que permitem avaliar a resistência de edifícios de betão armado relativamente à ação sísmica, sem recurso a modelos numéricos, apenas com base nas propriedades geométricas (Método I) e também mecânicas (Método II) dos pilares dos edifícios. Não obstante a simplicidade dos dois métodos expeditos, utilizaram-se no seu desenvolvimento análises probabilísticas de avaliação de segurança sísmica (Nível 3, avaliação da probabilidade de excedência de estados limites), aplicadas a um universo de estruturas representativas de uma fração relevante do parque habitacional português. Os métodos propostos neste estudo permitem, por um lado, assegurar o mesmo nível de fiabilidade estrutural para diferentes graus de perigosidade sísmica em Portugal e, por outro lado, que as avaliações sejam mais conservativas para métodos com graus de simplificação crescente. Apresenta-se neste documento uma descrição detalhada das diferentes fases do estudo desenvolvido, terminando com um exemplo de aplicação dos diferentes métodos a um edifício existente de betão armado e com uma avaliação do grau de aproximação dos resultados obtidos com os métodos expeditos propostos relativamente à metodologia de avaliação sísmica de referência definida na NP EN1998-3 (2017).

Nos estudos probabilísticos para avaliação da perigosidade sísmica, são estabelecidas zonas de geração sísmica (zonas sismogénicas), representando regiões que partilham as mesmas caraterísticas sismológicas, tectónicas e geológicas e definidas as relações entre a frequência com que aí ocorrem os sismos e as respetivas magnitudes, num dado período de tempo. Em 2006, para o Anexo Nacional do Eurocódigo 8, foram consideradas e caraterizadas 11 zonas Sismogénicas para Portugal continental, adaptadas de estudos previamente elaborados em 1996. Entre 2008 e 2009, no âmbito dos projetos ERSTA e SHARE, foram propostas novas zonas sismogénicas, e estimados os respetivos parâmetros da lei de frequência - magnitude. Estas diferentes propostas resultaram em diferentes mapas de perigosidade sísmica para Portugal continental. A SPES, Sociedade Portuguesa de Engenharia Sísmica, espelhando a inquietude existente na comunidade científica face às diversas expressões da perigosidade sísmica em Portugal, e consciente da necessidade de um consenso perante os agentes decisores, considerou urgente a realização de um estudo criterioso acerca das opções tomadas, nos diferentes estudos, e suas implicações. É neste contexto que surge este trabalho, que pretende fazer uma análise crítica e comparativa dos resultados obtidos nos diferentes estudos mencionados e as suas implicações ao nível dos períodos de retorno para sismos de maior magnitude. Numa parte II, serão estudadas as implicações em termos de valores da perigosidade sísmica, para vários períodos de retorno e frequências espetrais.

O presente relatório, elaborado no âmbito de um estudo em curso no LNEC sobre a segurança sísmica das construções nas intervenções de reabilitação, sintetiza os instrumentos jurídicos e os conceitos relevantes para a análise do atual regime jurídico da reabilitação urbana (RJRU), e do regime excecional de reabilitação urbana (RERU).

This document reports the outcomes of the research project “Masonry Enclosures” developed in the framework of the transnational access (TA) to LNEC shake table within the FP7 project SERIES. This TA project addresses the seismic performance of masonry enclosures in European countries with moderate and high seismicity and consisted on the experimental evaluation of the seismic response of reinforced concrete (RC) frames with innovative solutions for masonry infill walls, considering both the in-plane and out-of-plane behaviour of the enclosures. In order to ensure that in-plane and out-of-plane damage of masonry infill walls due to seismic actions complies with the performance levels’ requirements, Eurocode 8 imposes the use of reinforced solutions. Nevertheless, it does not provide any design rules or methodologies for such reinforced masonry enclosures. An experimental programme was thus defined for assessing the response of innovative solutions for non-load bearing masonry enclosures using LNEC’s triaxial shake table. This experimental programme comprised the testing of one RC frame building and four independent wall panels. Both a horizontal reinforcement in the bedding planes of the masonry units and a reinforced mortar coating solutions were tested on single leaf clay brick infill walls. Furthermore, a testing device for masonry infill panels was specifically conceived for this project. A detailed description of the methods used is given and the experimental results are shown and interpreted on the basis of the structural response and its evolution with damage.

This document reports the outcome of the seismic test on the LegnoCase building, the second in a total of four buildings included in the TIMBER BUILDINGS Project. This building is a platform frame system with sheathing assembled by means of OSB panels (PF-OSB). The goal of the tests was to assess the seismic performance of the building, panel elements and steel connectors, defined in terms of relative displacements and hold-down forces.

This document reports the outcome of the seismic test on the RubnerHaus building, the third in a total of four buildings included in the TIMBER BUILDINGS Project. This building is a platform frame system with sheathing assembled by means of gypsum fibre panel (PF-GF). The goal of the tests was to assess the seismic performance of the building, panel elements and steel connectors, defined in terms of relative displacements and hold-down forces.

This document reports the outcome of the seismic test on the Rusticasa building, the first in a total of four buildings included in the TIMBER BUILDINGS Project. This building is a log house system (LHS). The goal of the tests was to assess the seismic performance of the building, panel elements and steel connectors, defined in terms of relative displacements and hold-down forces.

This document reports the outcome of the seismic test on the TUGraz building, the fourth in a total of four buildings included in the TIMBER BUILDINGS Project. This building is a cross laminated system (CTL). The goal of the tests was to assess the seismic performance of the building, panel elements and steel connectors, defined in terms of relative displacements and hold-down forces.

The TIMBER BUILDINGS Project, led by the University of Trento, included testing of four full scale multi-story timber houses with a realistic horizontal plan and three types of timber housing systems: platform frame system (PFS), log house system (LHS) and cross laminated timber (CLT). The tests were carried in the LNEC-3D shake table under different levels of excitation and different conditions of the structure. The tests were carried with the goal of assessing the seismic performance of the buildings, panel elements and steel connectors, defined in terms of relative displacements and hold-down forces. The results were presented in separate reports, one for each building. This document contains information common to the remaining four reports.

O Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) participa atualmente numa das sete Tarefas, do projeto Europeu SHARE- Seismic Hazard Harmonization in Europe, mais precisamente na tarefa nº 2, intitulada Requisitos de engenharia e aplicações. O presente relatório de progresso descreve a participação do LNEC na sub-tarefa 2.5 - Cenários de risco sísmico para cidades Europeias selecionadas – na qual o risco sísmico é avaliado em termos de cenários de perdas para um conjunto de cidades (Istanbul, Lisbon, Messina, Thessaloniki). Os mapas de perigosidade sísmica dos regulamentos mais recentes destas cidades são usados como cenários de ação sísmica para obtenção de níveis de risco de referência nos locais analisados. O presente trabalho aborda a primeira etapa da sub-tarefa 2.5 apresentando estimativas de perdas para a Área Metropolitana de Lisboa (AML) e para alguns dos seus concelhos limítrofes. Para o efeito, foram tidos em consideração os cenários de perigosidade sísmica preconizados pelo Anexo Nacional Português da EN 1998-1, Eurocódigo 8: Projeto de estruturas para resistência aos sismos. Parte 1: Regras gerais, ações sísmicas e regras para edifícios. As estimativas de perdas foram obtidas utilizando a ferramenta informática LNECloss, que permite avaliar perdas para cenários históricos de ocorrência (selecionados) ou para cenários definidos pelo utilizador. Esta ferramenta integra diversos módulos que avaliam a ação sísmica no substrato rochoso e à superfície, os danos estruturais no edificado e as perdas humanas ocorridas em consequência do cenário sísmico de ocorrência especificado. Neste trabalho, a ação sísmica, em rocha, foi definida pelo espectro de resposta elástico, em aceleração, preconizado no Anexo Nacional da parte 1 do Eurocódigo 8. O efeito das formações superficiais na ação sísmica teve em consideração a caracterização geotécnica da AML realizada em estudos anteriores e modelos estocásticos de propagação unidimensional para representar o comportamento dinâmico não linear dos solos. Os danos em edifícios e as perdas humanas tiveram como informação de base os Censos 2001, que forneceram o número de edifícios residenciais e os seus ocupantes distribuídos por classes de vulnerabilidade adequadas para a região. As estimativas de perdas agora obtidas serão comparadas, numa fase posterior, com as estimativas obtidas com base no novo modelo de perigosidade sísmica desenvolvido e proposto no âmbito do projeto SHARE, visando analisar o impacto da atualização da perigosidade sísmica nos níveis de risco de cada cidade.

Análise dos registos históricos de eventos climáticos e o seu impacto no setor da energia da AML, para identificar o grau em que este setor foi afetado por estímulos relacionados com o clima. Avaliação de capacidades adaptativas.

Análise da forma das edificações nas ações do vento

As condicionantes arquitetónicas e de urbanização na ventilação natural

Caracterização do vento. Ações sobre estruturas. Ensaios em túnel de vento