Browsing by Author "Oliveira, Daniel V."
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- Avaliação do comportamento sísmico da igreja de Santa Maria de BelémPublication . Roque, João; Oliveira, Daniel V.; Lourenço, Paulo B.Este trabalho apresenta uma metodologia integrada para a caracterização do comportamento sísmico de estruturas antigas de elevado valor patrimonial (histórico e cultural), incluindo a avaliação da segurança sísmica e eventuais recomendações para minimizar o seu risco sísmico. A metodologia proposta é aplicada a um caso de estudo, constituído pela Igreja de Santa Maria de Belém, Lisboa. Construída durante o século XVI, a Igreja é parte integrante de um dos mais emblemáticos monumentos Portugueses, do ponto de vista histórico-cultural e arquitectónico: Mosteiro dos Jerónimos. A peculiaridade e a importância deste tipo de construções requer uma abordagem similar à praticada em medicina incluindo etapas como: (a) anamnese, (b) diagnóstico; (c) recomendações para conservação e/ou reforço; (d) intervenção e (e) avaliação da eficácia das intervenções. Como principais passos da metodologia proposta destaca-se: caracterização da acção sísmica, desde a identificação de potenciais áreas sismogénicas, que condicionam a perigosidade sísmica do local, até à geração artificial de acelerogramas incluindo os efeitos de sítio; desenvolvimento de modelos numéricos simplificados para a avaliação preliminar do comportamento estrutural e apoio à instalação de sistemas de monitorização auxiliares na identificação do comportamento estático e dinâmico; identificação dinâmica da estrutura; ensaios de caracterização mecânica dos materiais e elementos estruturais; desenvolvimento de modelos numéricos avançados, calibrados com base em resultados experimentais; análises não lineares, no domínio do tempo, para diferentes níveis de perigosidade sísmica e consistentes com o enquadramento sismo-tectónico. De acordo com as análises não lineares, disponíveis até à data, os resultados obtidos para cenários de 475 anos de período de retorno (sismos de magnitude MW = 7.4) indiciam que a estrutura poderá estar sob elevados níveis de tensão capazes de provocar danos não sendo contudo expectável a ocorrência de colapso local ou global
- Comparison of cyclic response of reinforced concrete infilled frames with experimental resultsPublication . Braz-César, Manuel; Oliveira, Daniel V.; Barros, RuiThis paper intends to estimate the numerical cyclic response of RC frames with and without masonry infill through a simplified nonlinear analysis using a commercial FEM package. The numerical model is based on the experiments carried out in the National Laboratory of Civil Engineering (LNEC) and the numerical and experimental results are compared to assess the accuracy of the simplified analysis based on the inelastic hinge method either for the bare frame and the infill frame.
- Comportamento sísmico da igreja do Mosteiro dos JerónimosPublication . Roque, João; Oliveira, Daniel V.; Lourenço, Paulo B.Para avaliar o comportamento sísmico da Igreja do Mosteiro dos Jerónimos tendo em vista o diagnóstico das suas capacidades e vulnerabilidades estruturais bem como a avaliação da segurança sísmica para cenários de diferente perigosidade, foram realizadas um conjunto de análises numéricas estáticas e dinâmicas, admitindo comportamento não linear material e geométrico, cujos resultados se apresentam. A investigação numérica é antecedida pela caracterização (quantitativa e qualitativa) da construção e pela caracterização da acção sísmica com base em estudos de casualidade e em modelos sismológicos. A realização das análises dinâmicas não lineares, no domínio do tempo, é efectuada para acções sísmicas correspondentes a cenários com 475, 975 e 5000 anos de período de retorno e visa caracterizar o desempenho sísmico da Igreja, nomeadamente das potenciais vulnerabilidades identificadas. Para ao efeito, realiza-se previamente, um conjunto de análises estáticas, lineares e não lineares, e análises dinâmicas modais. As análises dinâmicas modais e as análises estáticas, sob a acção das cargas verticais permanentes, são utilizadas para a calibração/validação do modelo numérico. As análises estáticas lineares equivalentes à acção sísmica são utilizadas para uma estimativa prévia da exigência sísmica (incluindo a localização potencial das incidências não lineares) e das vulnerabilidades virtuais associadas. As análises estáticas não lineares (do tipo “pushover”) são utilizadas para estimar a capacidade da construção sob acções horizontais e para identificar os potenciais mecanismos de colapso. De acordo com os resultados das análises dinâmicas realizadas, para os cenários sísmicos com 475 e 975 anos de período de retorno, a Igreja ficará sob importantes estados de tensão e de fendilhação não sendo expectável a sua ruína parcial ou global. Para os cenários de perigosidade sísmica mais severos, correspondentes a 5000 anos de período de retorno, identificou-se uma potencial incidência de danos nos pilares da nave da Igreja cuja ruína conduz ao colapso da abóbada da nave.
- Comportamento sísmico de edifícios com paredes resistentesPublication . Braz-César, Manuel; Oliveira, Daniel V.O presente trabalho aborda a questão do comportamento estrutural de edifícios tridimensionais de betão armado, compostos por pórticos reticulados e paredes resistentes de betão armado, sujeitos à acção sísmica regulamentar. Para o efeito, foram considerados os Eurocódigos estruturais, nomeadamente o Eurocódigo 0, Eurocódigo 1 e Eurocódigo 8. As paredes resistentes situam-se nas zonas destinadas às caixas de escadas/elevadores, formando os núcleos resistentes que, perante a ocorrência de um sismo, garantem a estabilidade estrutural e a capacidade de dissipação de energia da estrutura. A consideração destes núcleos teve por base a prática corrente de considerar a zona da caixa de escadas e elevadores em betão armado. A fim de avaliar a importância da localização destes elementos estruturais, elemento fundamental para a caracterização da resposta dinâmica, foi desenvolvido um estudo paramétrico, fazendo-se variar a disposição do núcleo em planta, obtendo-se estruturas com distribuição simétrica e assimétrica da rigidez em planta. Os edifícios considerados neste trabalho foram modelados com base no programa comercial de cálculo automático SAP 2000. A análise sísmica foi realizada de acordo com o preconizado no Eurocódigo 8, e no respectivo Anexo Nacional (em preparação), nomeadamente em termos da definição da acção. Posteriormente, apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos, nomeadamente a relação entre a disposição estrutural dos núcleos resistentes, as propriedades dinâmicas e a distribuição das forças sísmicas pelos vários elementos resistentes. Por fim, apresenta-se uma solução estrutural obtida a partir das configurações anteriores e capaz de ultrapassar o comportamento dinâmico/sísmico tido como menos satisfatório.
- Cyclic experimental response of reinforced concrete frames: validation methodologyPublication . Braz-César, Manuel; Oliveira, Daniel V.; Barros, RuiThis article validates numerically the experimental behavior of a reinforced concrete frame subject to cyclical loads, resorting to a commercial program using finite element analysis. The experimental results were obtained in the National Laboratory of Civil Engineering (LNEC). In the numerical simulation several constitutive models were used, with different degrees of complexity, based on the concept of local plastification in critical zones (plastic hinges) of the elements that constitute the frame as well as on fiber models.
- Nonlinear dynamic analysis for safety assessment of heritage buildings: church of Santa Maria de BelémPublication . Roque, João; Oliveira, Daniel V.; Ferreira, Tiago Miguel; Lourenço, Paulo B.Despite the remarkable longevity of heritage constructions, they typically present several structural fragilities inherent to their own material and constructive features. This fact is particularly relevant when seismic loads are concerned, because a very significant portion of such constructions lack adequate seismic resistance and require retrofitting interventions in order to mitigate their vulnerability. However, to guarantee the success of the interventions, the interventions should be carefully selected based on a full understanding of the dynamic response of the building and, particularly, its most vulnerable structural elements. Due to many reasons, the issues associated with this kind of analysis are still difficult to address; therefore, research on this subject should be encouraged. Taking this into account, the church of Santa Maria de Belém, one of the most emblematic buildings of the monastery of Jer´onimos complex in Lisbon, is used in this work as a case study to discuss the nonlinear dynamic response of cultural heritage buildings. The nonlinear dynamic behavior of the church was numerically simulated with a three-dimensional (3D) model using artificially generated seismic acceleration time histories, in agreement with seismic hazard scenarios for return periods of 475, 975, and 5,000 years. The dynamic response of the church is discussed and a comparison against results derived from a pushover analysis is also presented. Finally, a modal analysis is presented, estimating the damage level that would be present in the church after the occurrence of such seismic scenarios.
- Numerical validation of the experimental cyclic response of RC framesPublication . Braz-César, Manuel; Oliveira, Daniel V.; Barros, RuiIn this paper is estimated the numerical cyclic response of RC frames with and without masonry infill’s through a simplified nonlinear analysis using a commercial finite element method (FEM) package. The numerical model is based on the experiments carried out in the National Laboratory of Civil Engineering (LNEC) and the numerical and experimental results are compared to assess the accuracy of the simplified analysis for the bare frame and for the infill frame. To take into account the highly nonlinear behaviour of reinforced concrete (RC) frames due to large deformations, a numerical model based on the inelastic hinge method is used with a higher complexity of the hinge constitutive laws, which allows verifying the suitability of every hinge model to the experimental results.
- Possibilidade de intervenção estrutural para mitigar o risco sísmico da igreja do Mosteiro dos JerónimosPublication . Roque, João; Lourenço, Paulo B.; Oliveira, Daniel V.De acordo com um diagnóstico previamente estabelecido, o comportamento dinâmico da Igreja do Mosteiro dos Jerónimos, para acções horizontais, é condicionado pelo comportamento dos pilares da nave que aparecem como os elementos mais vulneráveis [1]. Os resultados de simulações numéricas do comportamento sísmico da Igreja sugerem mesmo a possibilidade de colapso dos pilares para cenários de casualidade sísmica com períodos de retorno iguais ou superiores a 5000 anos. Os resultados para estes cenários sugerem também a eminência de colapso do campanário da torre Sul. Neste contexto, tendo presente o elevado valor patrimonial do monumento – Igreja do Mosteiro dos Jerónimos – apresentam-se neste trabalho um conjunto de possibilidades de intervenção estrutural, compatíveis com o valor arquitectónico da construção, com vista à melhoria do desempenho dinâmico e à mitigação do risco sísmico da Igreja. As soluções de intervenção propostas visam essencialmente a melhoria do desempenho sísmico dos pilares, pela incidência das vulnerabilidades detectadas no diagnóstico e pela sua importância na segurança global da nave da Igreja. Com base em resultados de ensaios de simulação numérica, discutem-se as vantagens e as desvantagens das diferentes estratégias de solução e indica-se aquela que conduz ao melhor desempenho dos pilares de forma a salvaguardar a integridade estrutural da Igreja para aqueles cenários sísmicos.
- Structural monitoring of the Monastery of JerónimosPublication . Oliveira, Daniel V.; Ramos, Luis F.; Lourenço, Paulo B.; Roque, JoãoThe paper details two monitoring systems implemented in the main nave of Santa Maria of Belém Church of the Monastery of Jerónimos, in Lisbon. The monitoring systems were installed to better understand the static and dynamic behavior of the structure, aiming at the damage detection and the improvement of seismic resistance of the monument. Preliminary investigations, numerical non-linear analyses and the first dynamic modal identification analyses are described in the paper. Also the preliminary works for the monitoring systems are presented, including the points selected for observation, discussion of the sensors technical characteristics, as well as preliminary inspection and diagnosis. The first results of the dynamic monitoring system are shown and the future developments on the systems are presented, aiming at a full integration of all the adopted techniques. INTRODUCTION Architectural heritage is a key issue to modern societies due to both cultural and economical aspects. Besides the historical aspect, tourism and leisure will be a major industry in the 3rd millennium and the existence of a monument or a monumental compound is often a key attraction of cities and countries. In the process of preservation of ancient masonry structures, damage evaluation and monitoring procedures are particularly attractive, due to the modern context of minimum repair and observational methods, with iterative and step-by-step approaches. High-priority issues related to damage assessment and monitoring are global non-contact inspection techniques, improved sensor technology, data management, diagnostics (decision making and simulation), improved global dynamic (modal) analysis, self-diagnosing / self-healing materials and improved prediction of early degradation. The present paper aims at several of the referred issues and is focused in the structural observation of a Portuguese monument: the Santa Maria of Belém Church of the Monastery of Jerónimos, in Lisbon. In the main nave of the church two monitoring structural systems were recently installed in order to understand the static and dynamic structural behaviour with the purpose of damage detection and the improvement of seismic resistance of the monument. Preliminary investigations, numerical non-linear analysis and the first dynamic modal identification analysis are described. Also the preliminary works for the monitoring systems are presented, including the selected points for observation, the discussion of the technical characteristics of the sensors, as well as preliminary inspection and diagnosis. The first results of the dynamic monitoring system are shown and the future developments on the two systems are presented. GENERAL DESCRIPTION OF THE MONUMENT The Monastery of Jerónimos is, probably, the crown asset of Portuguese architectural heritage dating from the 16th century. The monumental compound has considerable dimensions in plan, more than 300×50 m2, and an average height of 20 m (50 m in the towers). The monastery evolves around two courts. The construction resisted well to the earthquake of November 1, 1755. Later, in December 1756, a new earthquake caused the collapse of one column of the church that supported the vaults of the nave, which resulted in the partial ruin of the nave. In this occasion also the vault of the high choir
- Towards a methodology for seismic assessment of monuments : the case study of Santa Maria of Belém ChurchPublication . Roque, João; Lourenço, Paulo B.; Oliveira, Daniel V.This paper presents an integrated methodology for the seismic behavior characterization of ancient masonry structures of significant cultural heritage importance, towards the mitigation of the seismic risk. The proposed methodology is here applied to an outstanding case study composed by the Santa Maria of Belem Church, in Lisbon, Portugal. This Church was built during the 16lh century and is included in the Monastery of Jeronimos compound, which is one of the most emblematic Portuguese monuments. The methodology includes the following main steps: local seismic action characterization including site effects; simple numerical modelling for a preliminary knowledge of the structural behaviour; experimental mechanical characterization of materials and structural elements; establishment and installation of static and dynamic monitoring systems aiming at a better understanding of the static and dynamic behaviour; development of advanced numerical models including the necessary calibration against relevant experimental data; non-linear dynamic analysis of the structure for different earthquake levels. According to the non-linear dynamic analyses performed in the time domain, the results obtained so far show that the monument will be under great stress against a far-field earthquake as strong as M = 7.4 (475 yrp), able to cause damage but neither local or global collapse are to be expected.