Publicações

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 de ampliação 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 de um 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 individual variables. 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) fractile implicit 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 reliability index. 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.

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 ou se 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 have seldom 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 mechanical damage 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.

double-skin façades (DSF) areused as an architectural solution to improve indoor comfort being characterized by having at least two membranes between the indoor occupied space and the exterior environment, separated by ana ir gap where the shading devices lie. The pressure within he gap plays an important role on i) the glazing structural safety; ii) te sahft ventilation, in particular if a natural ventilation scheme is implemented, but also to promote an efficient gap air change, and; iii) the safety of the maintenence satff, especially when windows may be opened to the interior.Although there are several DSF typologies only the multi-storey case, where no horizontal or vertical partitioning exists between the two skins, will be analised in this paper. Nevertheless, there are still a number of possible layouts for multi-storey DSF that might impose different pressure distributions within the gap. This paper refers to a set of wind tunnel tests made over a building model wit different multi-storey DSF layouts - from open an all edges to fully lateral closure and from naroow to wide gap depths, for an extented range of wind directions. The experimental data showed a layout dependent inner wall pressure distribution that may be considered different from the unsheltered building.

The Salah Bey Viaduct located in the city of Constantine, Algeria, is a cable-stayed bridge with a total length of 756 m and a 259 m main span. Its two pylons have a total height of 130 m and the deck is a prestressed box-girder 3.75 m high with large lateral cantilevers. A comprehensive structural health monitoring system was set up during construction, including a large number of sensors and covering different aspects, as the weather conditions or the static, dynamic and seismic structural behaviours. Since the environmental conditions in Constantine involve large daily and seasonal thermal amplitudes, this paper has the purpose to characterize these thermal variations and to analyse its structural effects.

A avaliação do estado de conservação de estruturas é uma atividade cuja importância tem vindo a aumentar, permitindo ao dono de obra uma decisão fundamentada quanto às ações a empreender, contribuindo assim para uma adequada gestão do património construído. As características dinâmicas de uma obra refletem o seu comportamento estrutural global, pelo que se tem recorrido a ensaios in-situ para determinação dos parâmetros dinâmicos de obras, nomeadamente, ensaios de medição de vibração induzidas pela utilização das estruturas e pelas condições ambientais onde se inserem as obras. Estes ensaios têm a vantagem de poderem ser realizados sem recurso a vibrações forçadas e sem restrições à utilização das obras, pelo que no caso de pontes e viadutos não são necessárias interrupções de tráfego. Nesta comunicação apresenta-se o caso de aplicação dessa técnica de ensaios numa ponte com mais de 30 anos de serviço, que apresenta danos claramente visíveis nos seus elementos estruturais, em parte resultantes de reações expansivas no betão. Nessa obra efetuaram-se cinco ensaios de caracterização dinâmica durante 3 anos, permitindo acompanhar a evolução do seu estado de conservação geral e quantificando os efeitos do processo evolutivo inerente às reações expansivas no betão no comportamento estrutural global.

Na presente comunicação apresenta-se o estudo de avaliação da resistência à fadiga da Ponte Dona Ana, sobre o rio Zambeze, em Moçambique. Este estudo fez parte da avaliação da resistência à fadiga de um conjunto mais alargado de pontes da Linha de Sena e foi realizado pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil, por solicitação da Mota-Engil Ferrovias.Com base no tráfego atual e na evolução esperada, e tendo em conta as diversas ações e as características geométricas e mecânicas das estruturas efetuou-se a avaliação da resistência à fadiga utilizando o método do dano acumulado, tendo-se considerado as categorias de pormenor que melhor representam os elementos analisados. Para tal, simulou-se a influência da passagem dos comboios, recorrendo a um programa de cálculo automático de estruturas baseado no método dos elementos finitos e efetuaram-se análises para cada um dos diversos tipos de vigas que constituem a Ponte Dona Ana e para os vários cenários de carregamento dos comboios reais.

This article provides an overview regarding the SHM and assessment of prestressed concrete bridges is performed, mainly focussing on the identification of performance indicators (PI) associated with the long-term performance. The critical aspects related to the monitoring plan as well as the structural assessment based on updated structural models are outlined, being the latter considered as the bottom line of any further considerations. Although the definition of PI devoted to the long-term behaviour of prestressed concrete bridges is not straightforward, two definitions of PI are suggested by taking into account the two main components of the bridge: (i) bearing and expansion joints and (ii) the prestressed concrete structure. Finally, two examples - Lezíria Bridge and Miguel Torga Bridge - are presented in order to illustrate the benefit in using SHM in the assessment of the long-term performance due to creep and shrinkage effects. It is showed that a reduction in the associated uncertainty is achieved and consequently, costs associated with bridge management can be potentially optimized.

The identification of modal parameters of bridges based on ambient vibration measurements has motivated an increased interest as a tool for detection and diagnosis of small changes in vibratory characteristics and, thus, provides important information to support an efficient maintenance policy. However, the large volume of data continuously produced by a dynamic monitoring system requires an automatic data processing to extract the modal parameters. This paper presents an integrated system developed for this purpose and its application to the data collected from a large cable-stayed bridge.

O Viaduto Salah Bey em Constantine, na Argélia, é uma estrutura de betão armado pré-esforçado, composta por duas torres e nove tramos, três dos quais suspensos através de tirantes dispostos em semi-harpa. O comprimento total do viaduto é de 756 m, possuindo os tramos atirantados vãos de 119 m, 259 m e 105 m. As torres, constituídas por um fuste único e monolíticas com o tabuleiro, têm uma altura total de cerca de 130 m, metade da qual acima do tabuleiro. A secção transversal do tabuleiro, com uma largura de 27,2 m, é constituída por um caixão com duas almas inclinadas e um banzo inferior com geometria côncava, que é dotado de diafragmas afastados entre si de 7,0 m. A monitorização do viaduto visou a preservação da sua segurança estrutural e durabilidade, constituindo um importante auxiliar na gestão da infraestrutura. Na sequência dos exigentes requisitos de projeto, o sistema de monitorização instalado inclui diversas vertentes: condições meteorológicas; comportamento estrutural estático, dinâmico e sísmico; durabilidade; e o estudo do comportamento diferido do betão. No final da construção o viaduto foi sujeito a ensaios estáticos e dinâmicos. Nesta comunicação descreve-se o sistema de monitorização instalado, que compreende mais de 200 sensores, destacando-se os aspetos menos comuns, tanto ao nível dos sensores, como do sistema de aquisição, gestão e transmissão de dados. São também apresentados alguns resultados mais relevantes.

O crescente número de estruturas de betão afetadas por reações expansivas, em particular com reação álcalis-sílica (RAS) e reação sulfática interna (RSI), tem motivado numerosos estudos visando a prevenção, o diagnóstico e a mitigação deste fenómeno. O presente trabalho apresenta um caso de estudo de uma ponte sobre o rio Sabor, no Norte de Portugal, cujos pilares principais foram submersos devido à construção de uma barragem a jusante. Nestas circunstâncias, foi realizada uma campanha de ensaios para avaliar a condição atual do betão e o potencial de expansão futuro devido à RAS e RSI. Os resultados obtidos mostraram existir uma forte possibilidade de desenvolvimento desses fenómenos, pelo que foi recomendado, como medida mitigadora, a aplicação de um sistema de impermeabilização do betão dos pilares da ponte, antes do enchimento da albufeira, uma vez que o aumento do grau de saturação do betão tem influência significativa no desenvolvimento destas reações. Para avaliar o desempenho do sistema de impermeabilização e detetar precocemente os efeitos estruturais resultantes duma eventual ocorrência de reações expansivas no betão, foi instalado um sistema de monitorização que inclui a medição da humidade no interior do betão de um pilar, tendo-se utilizado, para esse efeito, dois tipos distintos de sensores. Depois de uma breve descrição da ponte e do processo adotado para mitigar o desenvolvimento das reações expansivas internas no betão, o foco desta comunicação é a apresentação do sistema de monitorização concebido e dos principais resultados obtidos.

A ponte ferroviária de S. João, sobre o rio Douro, na cidade do Porto, é uma estrutura de betão armado pré-esforçado, contínua com os viadutos de acesso, com uma extensão total de 1028,8m. 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, a possibilidade de acesso remoto aos dados obtidos bem como o seu processamento em tempo real. Posteriormente foi instalado o equipamento necessário à monitorização do comportamento dinâmico da ponte, através da medição de acelerações verticais e transversais no tramo central do tabuleiro. Tendo em vista o processamento automático da informação assim recolhida, foi desenvolvido um procedimento para extrair as características dinâmicas da estrutura a partir das acelerações medidas, com base no método de identificação estocástica em subespaços com base nas funções de correlação (SSI-COV) e na análise de clusters. Nesta comunicação será apresentada a metodologia utilizada para o processamento de dados e a identificação de características dinâmicas da estrutura em tempo real, bem como uma análise dos resultados obtidos durante um ano e meio de observação.

The new railway crossing over the River Sado is a 2,7 km long bridge, including two approach viaducts and a main bridge. The main bridge, with a continuous deck over 480 m, consists of three continuous bowstrings with a single plane of hangers on the bridge axis. The bridge is located in an environmentally sensitive area which conditioned the design and the construction methods used. The bridge importance, its structural complexity and the innovative constructions methods used were the main constraints and motivations for the development of the implemented structural monitoring system, which is described herein. The motivation of this paper is to present the structural monitoring system and the experimental bridge behaviour during the deck incremental launching and the hoisting of the arches.

Although the majority of shrinkage and creep models are relative recent and comprehensive, there is a lack of consensus in their utilisation due to substantial scatter in their predictions, even when comparisons are made under relatively well controlled conditions. On one hand, creep and shrinkage are complex phenomena that depend on several factors such as concrete composition and mechanical properties, shape and geometric parameters, curing and environmental conditions, etc. On the other hand, models are typically assessed on a deterministic basis without incorporating information related to input variability. In addition, the scarcity of long-term measurements has been a major impediment in validating creep and shrinkage models over substantial periods of typical design lives, i.e. over decades rather than years. It is worth noting that although most large prestressed concrete bridges are designed for a lifetime of at least 100 years, only a small fraction of the publicly available data sets cover more than a few years. This type of information is even rarer for measurements from in-situ specimens exposed to realistic environmental conditions. In this paper, a selection of creep and shrinkage models is assessed by considering measurements from concrete specimens located on actual bridges and, in view of the above remarks, a probabilistic approach is implemented. The suitability of the selected models in producing deformation-time profiles based on in-situ measurements and the influence of case-specific input variability is investigated via sensitivity analysis and Monte Carlo simulation. The work is supported by two well-documented testbeds offering extensive field data - the Lezíria Bridge and São João Bridge, for which a set of creep and shrinkage measurements at specimen level are available with a comprehensive characterization of the employed concrete and good understanding of the prevailing environment.

A retracção tem uma importância significativa na concepção, dimensionamento, processo construtivo e comportamento em serviço de grandes estruturas de betão. No entanto, não estão ainda completamente esclarecidos os mecanismos básicos a ela inerentes e o modo como interagem entre si, além de que os modelos de previsão não consideram de forma adequada a influência dos factores que a determinam. Os objectivos desta dissertação prendem-se com o estudo da retracção do betão e suas consequências estruturais em pontes, aprofundando e desenvolvendo trabalhos anteriormente efectuados neste domínio. Neste sentido, foi planeada uma extensa campanha de ensaios em provetes tendo em vista, a avaliação da influência da espessura das peças, a quantificação da retracção diferencial que se processa na espessura das peças, a avaliação da influência de diferentes condições ambientais, para além da aferição da metodologia experimental utilizada pelo Núcleo do Observação de Estruturas do LNEC. Foi também realizado um conjunto de ensaios com vista a obter um melhor esclarecimento da relação entre a retracção de provetes de betão colocados em obra e a retracção que ocorre nas secções dos tabuleiros em caixão de pontes. Para tal, foram executados e instrumentados painéis de parede de betão que foram mantidos em condições ambientais semelhantes às das almas de um tabuleiro em caixão, isto é, uma das faces sujeita a ambiente interior e a outra a ambiente exterior e, simultaneamente, foi também avaliada a retracção do mesmo betão em provetes colocados nesses diferentes ambientes. Com a informação obtida foi possível, por um lado, avaliar a retracção das peças sujeitas a diferentes ambientes em duas superfícies opostas e, por outro lado, esclarecer qual a relação entre a retracção medida em provetes de betão e a retracção que ocorre nos elementos estruturais cujas faces opostas estão sujeitas a esses diferentes ambientes. Com base nos resultados obtidos nos ensaios realizados, foi proposta uma metodologia para a modelação do comportamento estrutural de pontes que considera a não uniformidade da retracção do betão na secção transversal do tabuleiro. Essa metodologia, que consiste na consideração integrada de um modelo longitudinal global da estrutura e de modelos locais das aduelas, tirando partido da informação experimental disponível sobre a retracção, foi aplicada às pontes S. João e Miguel Torga, cujo comportamento estrutural é observado pelo LNEC. Por último, apresentam-se as principais conclusões do trabalho e formulam-se algumas perspectivas sobre o seu desenvolvimento futuro.

O aparecimento dos Eurocódigos e das “novas” ligações semi-rígidas, por oposição às anteriores, rígidas ou rotuladas, deu origem ao estabelecimento do Método das Componentes como principal método utilizado na caracterização de ligações metálicas e mistas. Segundo a pesquisa bibliográfica efectuada, este método mecânico permite caracterizar o comportamento de ligações sujeitas a carregamentos estáticos no entanto pouco se sabe sobre a sua aplicação a carregamentos cíclicos. As tarefas realizadas no âmbito desta dissertação desenvolveram-se nas três frentes do estudo de ligações metálicas e mistas: experimental, analítica e numérica. No âmbito da primeira foram estudados 8 ensaios (2 monotónicos e 6 cíclicos) de ligações soldadas e com cantoneiras para aferir o seu comportamento estático e cíclico. Os estudos analítico e numérico consistiram na aferição do comportamento estático das 8 ligações. O primeiro foi realizado, para todas, através do Método das Componentes enquanto o segundo, para duas apenas, através de modelos tridimensionais de elementos finitos. A comparação dos resultados e a definição de critérios permitiram calibrar parâmetros de avaliação do Método das Componentes e perceber se este é adequado a situações de carregamentos cíclico. O estudo desenvolvido é uma contribuição para a definição de parâmetros de transformação da caracterização do comportamento em situações de carregamento estático para a caracterização em situações de carregamento dinâmico.

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 a harmonizar as especificações técnicas e a eliminar entraves técnicos, na área da construção. Neste sentido foram criadas regras técnicas para o projecto de estruturas, que numa primeira fase coexistiriam com as regras preconizadas na regulamentação nacional, mas que posteriormente as deveriam substituir. Deste modo encontra-se em fase final de desenvolvimento um conjunto de Eurocódigos Estruturais, dos quais faz parte o Eurocódigo 1 – “Acções em Estruturas”. As normas nacionais destinadas à implementação dos Eurocódigos, para além de incluírem o texto completo desses Eurocódigos, poderão ter um Anexo Nacional, no qual é possível, para determinados parâmetros, optar entre procedimentos e valores alternativos, de modo a ser tida ter consideração a diversidade de condições existente na Europa. Assim, a parte 1.5 do Eurocódigo 1 (EN-1991-1-5 – “Acções Gerais – Acções térmicas”), destinada à definir as acções térmicas resultantes de condições climáticas ou de funcionamento a adoptar em estruturas, permite a opção nacional em diversas cláusulas, destinando-se o presente relatório a apresentar e justificadar as opções tomadas no Anexo Nacional da EN-1991-1-5.

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.