Publications

O Aeroporto da Madeira é uma infraestrutura crítica com características estruturais únicas, o que motivou a monitorização do seu comportamento estrutural desde a construção da estrutura deampliação da pista, que decorreu entre 1995 e 2000.O conhecimento adquirido do comportamento da estrutura em serviço, bem como a significativa evolução tecnológica, tornaram natural uma atualização do sistema de monitorização, tendo em vista o incremento de informação relevante para a gestão da sua conservação. Para além de novos sistemas de aquisição e comunicação, a atualização operada compreendeu a instalação de novas funcionalidades, designadamente a monitorização do movimento das juntas de dilatação e do comportamento dinâmico, quer através de acelerómetros e extensómetros em fibra óptica, quer por via deum sistema de correlação digital de imagem.Nesta comunicação é brevemente descrito o sistema de monitorização original, bem como os novos sensores e alguns dos resultados iniciais, que se afiguram promissores.

Partial safety factors present in codes are defined for the design of broad populations of structures. As a consequence, they do not always reflect correctly the uncertainties for specific existing structures. The possibility of adjusting them has therefore great interest when assessing an existing structure. The concept of design point connected to FORM offers a simple method to calibrate partial safety factors for individualvariables. This paper discusses the overall methodology and develops a set of analytical expressions for the probabilistic models more common in structural reliability.As it will be seen the partial factor for a particular variable can be adjusted once defined: (1) probabilistic model used to describe the uncertainty in that variable; (2) coefficient of variation of the variable; (3) fractileimplicit on the characteristic value used to quantify the design value; (4) importance of the variable in the limit state under consideration (measured by the respective sensitivity factor), and (5) target reliabilityindex.The choice of the probabilistic model influences significantly the partial factors and this influence rises as the coefficient of variation increases. As a consequence, more attention must be paid when choosing a probabilistic model for a variable with high coefficient of variation.

This article aims to present a procedure to take into account the variability ofthe time-dependent behavior of concrete on its structural effects, evaluatedfrom the study of creep and shrinkage based on experimental data obtainedon-site. For this purpose, the S~ao Jo~ao Bridge, a railway bridge built in Porto,Portugal in 1991, is presented as a case study. S~ao Jo~ao Bridge is a railwaybridge crossing the river Douro. It is a prestressed concrete structure, with atotal length of 1,028 m, including the main span of 250 m, two side spans of125 m, six approaching spans on the left river bank, and three approachingspans on the right river bank (Porto). During bridge construction, a comprehensivestructural health monitoring (SHM) system was set up, as well as anon-site study of time-dependent behavior of concrete. This study was based oncreep 15 specimens and 15 shrinkage specimens, prepared simultaneously withsome segments of the deck, using the same material, and it was kept runningduring almost 20 years. The results of this study were treated statistically andused as random variables in a probabilistic analysis of the time-dependentbehavior of the bridge. After a brief description of the mentioned on-site studyand the bridge SHM system, the paper presents the procedure followed on thebridge numerical probabilistic analysis. Finally, the values computed by thenumerical model are presented and compared with the experimental valuesprovided by the SHM.

Neste artigo apresentam-se metodologias destinadas à avaliação estrutural de obras de arte existentes e o caso concreto da sua aplicação à avaliação da segurança estrutural de pontes da Linha de Sena, em Moçambique, efetuada pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil, no âmbito da reabilitação desta linha, trabalho que foi levado a cabo pela Mota-Engil Ferrovias.Para além do desenvolvimento das metodologias de avaliação da segurança estrutural, este estudo envolveu diversas vertentes, designadamente a inspeção e o levantamento geométrico das obras, a sua modelação e o cálculo dos esforços devidos à circulação ferroviária, considerando as características do tráfego que circula ouse prevê que venha a circular nesta linha.Nesta análise foram tidos em conta os fenómenos de fadiga, no caso das pontes metálicas.

A ponte ferroviária de São João, sobre o rio Douro, na cidade do Porto, é uma estrutura de betão armado pré-esforçado, com uma extensão total de 1028,8 m. Projetada pelo Prof. Edgar Cardoso, esta obra de arte foi inaugurada em 1991.A ponte foi instrumentada durante a construção tendo em vista a caracterização experimental do seu comportamento estrutural estático, com base em campanhas periódicas. Em 2007 foi efetuada a modernização do sistema instalado, visando fundamentalmente a automatização das medições. Posteriormente foi instalado um sistema de monitorização de vibração contínua. Para a identificação de características dinâmicas da estrutura em tempo real, a partir das acelerações adquiridas, foi desenvolvido um procedimento automático, com base no método de identificação estocástica em subespaços usando as funções de correlação (SSI-COV) e a análise de clusters.Nesta comunicação é apresentada a metodologia desenvolvida e os resultados obtidos durante um ano e meio de monitorização.

A Ponte Internacional de Valença sobre o rio Minho, construída em 1886, é uma obra de arte metálica destinada ao tráfego rodoviário e ferroviário. Recentemente, com o intuito de prolongar a vida útil da obra e aumentar a segurança de circulação, foi efetuada uma intervenção profunda ao nível das fundações, dos pilares, dos aparelhos de apoio e do sistema resistente às forças horizontais.Na sequência desta intervenção foram realizados ensaios de carga estáticos e ensaios de frenagem, com o objetivo de aferir o sucesso da reabilitação. Para esse efeito, na conceção dos ensaios e da instrumentação efetuada houve particular atenção à caracterização do comportamento dos pilares, dos aparelhos de apoio e dos dispositivos de absorção das forças horizontais.Na presente comunicação, para além de uma breve descrição da obra e dos trabalhos de reabilitação, descrevem-se os ensaios realizados e apresentam-se os principais resultados obtidos, que permitiram caracterizar o comportamento da estrutura nas novas condições de funcionamento.

Microtextures in quartz attributed to aeolian transport, principally bulbous edges and abrasion fatigue haveseldom been tested in the laboratory under controlled conditions. A wind tunnel experiment was conducted,using glass spheres (>70% SiO2) as a proxy for quartz, with the objective of determining the extent of mechanicaldamage to silica/glass transported in a mixture with quartz beach sand.

N/A

A ponte sobre o rio Mondego na auto-estrada A17 foi sujeita a ensaios estáticos e dinâmicos realizados no final da sua construção. Para além de uma descrição geral da estrutura e dos procedimentos adoptados durante os ensaios estáticos e dinâmicos, são apresentados alguns dos principais resultados, estabelecendo-se a comparação entre valores medidos e calculados.

The Hong Kong climate is sub-tropical with a hot and humid weather from May to September and temperate climate for the rfemaining 7 month period. A mechanical ventilation and air-conditioning (MVAC) system is ususally operated to avoid the high temperatures resulting in high peak cooling loads. The facade design has a significant influence on the energy performance of office buildings. This work evaluates different ventilated facade designs in respect to energy savings.Thermal building simulations(TRNSYS)were linked to nodal airflow network simulations (COMIS)for detailed ventilated double-skin facade performance. In prder to validate the model, simulations were carried out for an office building in Lisboa; the results were compared with measured data from the same building. The simulation results of surface and air temperatures show good agreement with the measurements. The results of the study can be used to reduce surface emperatures by using different materials for the roller blind that is positioned in the cavity od the double-skin facade. The results can further be used to reduce the high peak cooling loads during the summer period. This may result in significat energy savings and a reduction in the system's cooling capacity. It prooved that a careful facade design can play an important role in highly glazed buildings and provides potential for energy efficiency.

The high potential of the residual expansion due to Delayed Ettringite Formation (DEF) identified in thediagnostic tests performed to a concrete quay wall motivated the study of its structural effects.The structural analysis performed considers the earth and water pressure on the wall, the environmentalthermal variations and the time-dependent behaviour of creep and swelling due to DEF. For thispurpose, a section of the wall was modelled by three-dimensional finite elements, including thereinforcement steel bars through bar elements. The calculation of free swelling action took into accountthe laboratory results obtained as well as the annual thermal variations of the environmental nature.The main aim of this work is to present the modelling of this structure in order to understand and predictthe structural performance in the next years, providing relevant information for the adoption of preventivemeasures.

Por solicitação da Infraestruturas de Portugal, SA (IP), foi instalado, pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), um sistema de monitorização na Ponte Edgar Cardoso, sobre o rio Mondego, na Figueira da Foz, com a finalidade de detetar eventuais anomalias nos tirantes, até ao início da empreitada de substituição do sistema de atirantamento.Este sistema de monitorização constitui, conjuntamente com a monitorização topográfica realizada pela IP e com os ensaios de medição da força nos tirantes realizados pelo ViBest, um meio complementar às inspeções realizadas pelo LNEC. Deste modo, procura-se garantir que a exploração da ponte se faz com os necessários níveis de segurança.Nesse contexto, na presente comunicação, após uma breve apresentação da obra de arte, descreve-se o sistema de monitorização estrutural instalado, referindo-se os aspetos considerados mais relevantes dos diversos elementos constituintes. Descrevem-se, também, os efeitos estruturais decorrentes da perda de rigidez dos tirantes, para além de se apresentarem exemplos do tipo de informação obtidos com este sistema de monitorização.

Durante os trabalhos de construção de estruturas novas ou de reabilitação de estruturas existentes, pode suceder que a estrutura fique temporariamente vulnerável à ação do vento ou à ação sísmica, exigindo uma verificação da segurança para essa situação específica. No entanto, tratando-se de uma situação de projeto transitória, com duração relativamente pequena em comparação com o período de vida útil de projeto, faz sentido usar nessa verificação um valor característico da ação inferior ao que se usa numa situação de projeto persistente, pois a estrutura ficará exposta a essas ações durante um período limitado de tempo.Os eurocódigos contêm disposições que permitem ajustar a ação do vento e a ação sísmica em função da duração da situação de projeto transitória. Essas disposições encontram-se dispersas em várias partes dos eurocódigos, o que não facilita a sua utilização. Assim, propõe-se nesta comunicação reunir e analisar essas disposições no seu conjunto.Serão discutidas, em particular, duas questões importantes: (1) como determinar o período de retorno das ações variáveis (vento e sismo) em função da duração da situação de projeto transitória e (2) como quantificar os valores característicos dessas ações em função do período de retorno.

A necessidade de reabilitação de uma ponte pode advir da perda de sua capacidade resistente por sua deterioração ao longo do tempo, pela ocorrência de um acidente ou por uma alteração de requisito normativo, como o aumento da tonelagem permitida para o trânsito de veículos pesados na ponte.A revisão da Norma Brasileira NBR 7187, que estabelece novos requisitos relativamente à resistência sísmica de pontes de betão armado e pré-esforçado, suscita dúvidas sobre a satisfação destes novos requisitos por parte das numerosas obras de arte existentes, projetadas numa conjuntura em que não havia requisitos de resistência sísmica. Algumas ferramentas de verificação da segurança baseadas em métodos probabilísticos têm sido desenvolvidas e, têm como objetivo desenvolver, nos métodos determinísticos, processos mais compatíveis com situações reais de colapso das estruturas, como a abordagem por Segurança Global. Neste contexto propõe-se uma metodologia para a verificação da segurança das obras de arte existentes. Apresenta-se uma proposta de abordagem probabilística que combina o Método da Segurança Global e uma atualização Bayesiana da resistência do betão com uma avaliação da probabilidade de falha em cada etapa da análise, associando índices de fiabilidade e coeficientes de segurança global. São considerados os efeitos da nova ação sísmica, obtidos através de um modelo de análise tridimensional e com verificação da segurança através do método dos coeficientes parciais. A metodologia é aplicada a uma ponte construída em 2018, situada no Nordeste brasileiro, projetada antes de promulgação de normalização sísmica brasileira específica para pontes.

Many reinforced concrete existing structures need to be re-evaluated due to the loss of its structural capacity, new design requirements or new loads to be considered. For this, new probabilistic analysis tools have been developed. Some of these methods intend to consider more realistic situations near to collapse than the ones defined in the current design following the Ultimate Limit States. In this paper, a methodology based on the concepts of the Global Resistance Format, as defined in fib Model Code 2010, with a step-by-step evaluation of the reliability coefficients is presented. The proposed methodology is applied in the re-evaluation of an existing bridge. Bayesian updating of the material properties is also applied in the analyses. With the proposed method it is possible to evaluate the need for rehabilitation or not, from the point of view of structural safety, directly depending on the reliability of the structure in view of new regulatory requirements.

The re-evaluation requirement for existing reinforced concrete structures, considering new regulatory design requirements is an unquestionable reality. For this, computational analysis tools with an emphasis on probabilistic input data have been developed and improved over time. In order to be able to consider more realistic situations, where the structure is collapsed instead of those defined in the original project, following the Ultimate Limit States, refined and complex computer programs are increasingly needed. In this article, a methodology based on the concepts of the Global Resistance Format is presented, as defined in the fib Model Code 2010. The proposed methodology is applied in the re-evaluation of an existing bridge. Bayesian updating of material properties is also applied in computational analysis. Structural analysis programs and reliability analysis are considered in these studies. With the proposed method it is possible to evaluate the need for rehabilitation or not, from the point of view of structural safety, directly depending on the reliability of the structure in view of new regulatory requirements. The gain in computational terms, is to generate the input data update in a more refined way, generating more realistic results

The structure of the Madeira Airport runway extension was built above the sea and is composed by a slab supported by frames at heights above 60 m. When landing in the E-W direction, aircraft touch this structure, which results in bending of the support beams.A vision system was installed under the runway in order to evaluate the deflection of the two support beams more directly involved with impact loads upon landing, but otherwise also involved in take-off or taxiing operations. Each system consists of a camera mounted on a beam, directed at the midspan of the following beam, whose displacement is set to be measured. The section captured by the camera has been prepared with a 2 m by 1 m speckle pattern target for displacement tracking using digital image correlation (DIC). A trigger mechanism was developed in order to save only the images obtained upon clear operational events. The camera acquires images continuously onto a circular buffer and compares them with a reference using DIC. When a displacement is detected, the images on the buffer, along with the frames taken in the next few seconds, are saved for posterior image processing.This system was successful at obtaining measurements for the monitored areas

A ponte antiga da Foz do rio Dão é uma obra de arte inserida no IP3, cujas relevantes deficiências estruturais, principalmente decorrentes da existência de reações expansivas internas do betão, de que resulta uma fendilhação visível nos seus pilares, motivaram a sua substituição, em agosto de 2015, permanecendo, desde então, interdita ao tráfego rodoviário e pedonal.Desde 2009, esta obra de arte tem sido objeto de diversas inspeções, incluindo subaquáticas, de estudos envolvendo ensaios laboratoriais, bem como de diversas campanhas de observação do seu comportamento estrutural, fundamentalmente baseadas na realização de nivelamentos geométricos do tabuleiro e de ensaios de caracterização dinâmica. Para além da caracterização da condição da estrutura, estas ações visaram a deteção precoce de uma eventual degradação da ponte que pusesse em causa a sua segurança, necessária numa primeira fase para manter a estrutura em serviço e, desde agosto de 2015, de forma a prevenir um colapso que poderia afetar a nova ponte.Na presente comunicação apresenta-se o procedimento seguido no tratamento da informação recolhida pelas 19 campanhas de nivelamento geométrico realizadas deste 2009, incluindo duas campanhas realizadas após a desativação da ponte, tendo em vista determinar a evolução dos efeitos das reações expansivas do betão nos pilares desta obra de arte ao longo do período em causa. Por fim, a evolução dos resultados assim obtidos é comparada com a tendência manifestada nos 7 ensaios dinâmicos ambientais realizados no mesmo período

The São João das Areias and Criz II bridges were affected by internal swelling reactions of concrete, which particularly affected their piers and foundations. Laboratory tests diagnosed both Alkali-Aggregate Reaction and Internal Sulphate Reaction as the causes of those expansions. This situation motivated important rehabilitation works on these bridges. In the course of these works, a structural health monitoring system was installed in each of these bridges in order to characterize the structural effects of the swelling reactions, both in the loss of rigidity and the temporal evolution of this degradation. The aim of this paper is to describe the instrumentation performed in these bridges and present thepreliminary results achieved.

O Aeroporto da Madeira é uma infraestrutura crítica da Região Autónoma da Madeira, com umas características estruturais únicas, o que motivou a monitorização do seu comportamento estrutural desde a construção da estrutura de ampliação da pista, que decorreu entre 1995 e 2000.A notável evolução tecnológica ocorrida desde então, bem como o conhecimento do comportamento da estrutura, tornaram natural uma atualização do sistema de monitorização que permitisse beneficiar da aplicação de recentes tecnologias a esta estrutura, tendo em vista a obtenção de informação relevante para a gestão da sua conservação.Para além da instalação de um novo sistema de aquisição que permite tirar partido dos sensores originais que se encontram operacionais, foram adicionadas novas vertentes, designadamente a monitorização do movimento das juntas de dilatação e, principalmente, do comportamento dinâmico, através de um conjunto de acelerómetros e extensómetros em fibra ótica, bem como por via da instalação de um sistema de correlação digital de imagem digital.Nesta comunicação é brevemente descrito o sistema de monitorização original, bem como os novos sensores e alguns dos resultados iniciais, que se afiguram promissores.

A retracção tem uma importância significativa na concepção, dimensionamento, processoconstrutivo e comportamento em serviço de grandes estruturas de betão. No entanto, não estãoainda completamente esclarecidos os mecanismos básicos a ela inerentes e o modo comointeragem entre si, além de que os modelos de previsão não consideram de forma adequada ainfluência dos factores que a determinam.Os objectivos desta dissertação prendem-se com o estudo da retracção do betão e suasconsequências estruturais em pontes, aprofundando e desenvolvendo trabalhos anteriormenteefectuados neste domínio.Neste sentido, foi planeada uma extensa campanha de ensaios em provetes tendo em vista, aavaliação da influência da espessura das peças, a quantificação da retracção diferencial que seprocessa na espessura das peças, a avaliação da influência de diferentes condições ambientais,para além da aferição da metodologia experimental utilizada pelo Núcleo do Observação deEstruturas do LNEC.Foi também realizado um conjunto de ensaios com vista a obter um melhor esclarecimento darelação entre a retracção de provetes de betão colocados em obra e a retracção que ocorre nassecções dos tabuleiros em caixão de pontes. Para tal, foram executados e instrumentadospainéis de parede de betão que foram mantidos em condições ambientais semelhantes às dasalmas de um tabuleiro em caixão, isto é, uma das faces sujeita a ambiente interior e a outra aambiente exterior e, simultaneamente, foi também avaliada a retracção do mesmo betão emprovetes colocados nesses diferentes ambientes. Com a informação obtida foi possível, por umlado, avaliar a retracção das peças sujeitas a diferentes ambientes em duas superfícies opostase, por outro lado, esclarecer qual a relação entre a retracção medida em provetes de betão e aretracção que ocorre nos elementos estruturais cujas faces opostas estão sujeitas a essesdiferentes ambientes.Com base nos resultados obtidos nos ensaios realizados, foi proposta uma metodologia para amodelação do comportamento estrutural de pontes que considera a não uniformidade daretracção do betão na secção transversal do tabuleiro. Essa metodologia, que consiste naconsideração integrada de um modelo longitudinal global da estrutura e de modelos locais dasaduelas, tirando partido da informação experimental disponível sobre a retracção, foi aplicada àspontes S. João e Miguel Torga, cujo comportamento estrutural é observado pelo LNEC.Por último, apresentam-se as principais conclusões do trabalho e formulam-se algumasperspectivas sobre o seu desenvolvimento futuro.

O presente documento visa apresentar de forma sucinta as atividades desenvolvidas pelo Núcleo deObservação de Estruturas do Departamento de Estruturas durante o ano de 2023. A atividade desenvolvida está apresentada de acordo com as vertentes habitualmente consideradas no LNEC, isto é, i) Investigação e Inovação; ii) Estudos e pareceres; iii) Outras atividades científicas e técnicas. Este relatório inclui também uma caracterização dos recursos humanos afetos ao núcleo, bem como da faturação externa obtida.

Neste relatório apresenta-se o software desenvolvido para controlo das subunidades de aquisição Geologger série 500, da Datataker. Para além de se fornecerem indicações para trabalhar com o software referido, é feita uma apresentação do projeto desenvolvido na linguagem de programação C#.

Em 1975 a Comunidade Económica Europeia adoptou um programa de acção tendente aharmonizar as especificações técnicas e a eliminar entraves técnicos, na área daconstrução.Neste sentido foram criadas regras técnicas para o projecto de estruturas, que numaprimeira fase coexistiriam com as regras preconizadas na regulamentação nacional, masque posteriormente as deveriam substituir.Deste modo encontra-se em fase final de desenvolvimento um conjunto de EurocódigosEstruturais, dos quais faz parte o Eurocódigo 1

O presente trabalho apresenta um projecto de revisão da Norma Portuguesa NP 851 (1971)

O presente trabalho apresenta um projecto de Norma Portuguesa relativo ao ensaio de dureza Vickers (HV5 a HV100) de materiais metálicos, e insere-se numa série de estudos programados pelo autor, enquanto coordenador da normalização nacional no domínio dos ensaios mecânicos, físicos e não-destrutivos de materiais metálicos, a fim de actualizar as Normas Portuguesas existentes neste domínio.O texto apresentado consiste na versão final de uma proposta redigida pelo autor, na sequência dos estudos efectuados ao nível da Comissão Técnica de Normalização competente.