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Dissertação de mestrado em Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions, Structural consolidation has always been a challenge for anyone who has had to deal with and has been addressed with different approaches, more or less invasive. Alongside the traditional techniques, the application of composite materials to masonry buildings is now promising for consolidation, improvement and / or seismic adjustment. Such materials, endowed with excellent tensile strength, allow to easily put a remedy to situations that affect both the elevation and horizontal structures and, respect the interventions with traditional materials, reduced invasiveness, as they allow maintain almost unchanged the dimensions. Composite materials have been found effective in a wide series of applications and seem to be viable substitutes for the conventional materials used in intervention techniques. A large number of existing unreinforced masonry (URM) structures are made by stone blocks and poor mortars, showing a low strength against in-plane seismic forces. The shear behaviour of masonry walls subjected to in-plane lateral forces is strongly dependent on the quality of the mortar used in the joints and on the strength of the blocks. In heritage buildings, where masonry was made by using weak materials, it is not unusual to find collapse due to sliding forces acting along the loaded diagonals of the walls, following the joints directions. Innovative consolidation techniques show efficacy in testing so the importance of guarantee analytical formula for the design of the application becomes a challenge for researchers and the development would be useful for engineers. Notice that it will only applied to existing undamaged masonry that needs strengthening. A large test campaign on masonry panels retrofitted with fibers reinforced mortar layer was conducted by the University of Salento in cooperation with the laboratory group of University of Trento. Scope of the experiment was to verify shear capacity improvement due to the application of fibers grid in a cement mortar matrix on the masonry walls. Diagonal compressive tests were made on reinforced and un-reinforced masonry. Panels were properly prepared with very poor quality mortar joints in order to simulate existing masonry structures typically present on the Salento landscape. Given the great importance of historic structures and the need to protect the existing buildings, the present work aims to present an innovative analytical model for the prediction of the masonry shear capacity retrofitted with glass or carbon fibres grids immersed in a mortar matrix. The model is implemented using a data mining technique which is able to determine relationship between parameters observed in the experimental campaign. It is reasonable to consider the resultant model as a starting point of a large study which takes into account a new set of test designed based on the formula provided by the data mining procedure. It can, in fact, confirm the importance of the analysed parameters and it will help to plan the new test in the most useful way., A consolidação estrutural sempre foi um desafio para quem tem de lidar com a mesma e tem sido tratada com diferentes abordagens, mais ou menos invasivas. A par das técnicas tradicionais, a aplicação de materiais compósitos em edifícios de alvenaria é uma técnica promissora para a consolidação e melhoramento sísmicos. Estes materiais, dotados de excelente resistência à tração, permitem encontrar uma solução para os diferentes esquemas estruturais, respeitar as intervenções baseadas em materiais tradicionais e reduzir a intrusividade, pois permitem manter praticamente inalterada a geometria original. Os materiais compósitos têm sido eficazes numa série abrangente de aplicações e parecem ser substitutos viáveis dos materiais convencionais utilizados nas intervenções. Um grande número de estruturas de alvenaria não reforçada existentes é constituído por blocos de pedra e argamassas pobres, demostrando uma baixa resistência para forças sísmicas no plano. O comportamento ao corte de paredes de alvenaria submetidas a forças horizontais no plano é fortemente dependente da qualidade da argamassa usada nas juntas e da resistência dos blocos. Em edifícios históricos, onde a alvenaria foi executada usando materiais de baixa resistência mecânica, não é incomum encontrar situações de colapso devido a forças de corte que atuam ao longo das diagonais das paredes, seguindo as direções das juntas. As técnicas de consolidação inovadoras têm mostrado eficácia em ensaios, deste modo a importância das fórmulas analíticas para o dimensionamento é um desafio para os investigadores e o seu desenvolvimento seria útil para os engenheiros. De notar que estas são aplicadas apenas a alvenaria não danificada que necessite de reforço. Foi realizada na Universidade de Salento uma grande campanha de ensaios em painéis de alvenaria com argamassa reforçada com fibras, em cooperação com o laboratório da Universidade de Trento. O âmbito do trabalho consistiu na verificação da melhoria da capacidade de corte devido à aplicação de malhas de fibras embebidas numa matriz de argamassa de cimento nas paredes de alvenaria.Foram realizados ensaios de compressão diagonal em alvenaria reforçada e nãoreforçada. Os painéis foram executados com juntas de argamassa de muito baixa qualidade, com o propósito de simular estruturas de alvenaria típicas da região de Salento. Dada a grande importância das estruturas históricas e a necessidade de proteger os edifícios existentes, o presente trabalho tem como objetivo apresentar um modelo analítico inovador para a previsão da capacidade de corte da alvenaria reforçada com fibras de vidro ou fibras de carbono embebidas numa matriz de argamassa. O modelo é implementado usando uma técnica de “data mining” capaz de determinar relações entre os parâmetros observados na campanha experimental. É razoável considerar o modelo resultante como um ponto de partida de um grande estudo que tem em conta um novo conjunto de ensaios planeados com base nos resultados da técnica de “data mining”. Esta técnica poderá confirmar a importância dos parâmetros analisados e ajudar a planear os novos testes de forma mais útil., Il consolidamento strutturale è sempre stato una sfida per chiunque abbia avuto a che fare ed è stato affrontato con approcci diversi, più o meno invasivi. Accanto alle tecniche tradizionali, l'applicazione di materiali compositi per il consolidamento di costruzioni in muratura è ora promettente, e per il miglioramento e/o adeguamento sismico. Tali materiali, dotati di ottima resistenza alla trazione, consentono di porre facilmente rimedio a situazioni che colpiscono sia strutture in elevazione sia orizzontali e, rispetto gli interventi con materiali tradizionali, presentano ridotta invasività, poiché permettono di mantenere pressoché inalterate le dimensioni dell’elemento cui sono adottate. I materiali compositi sono risultati efficaci in una vasta serie di applicazioni e sembrano essere validi sostituti per i materiali convenzionali. Un gran numero di strutture in muratura non rinforzata (URM) esistenti è realizzato con blocchi di pietra e malta, mostrando una bassa resistenza contro le forze sismiche nel piano. Il comportamento a taglio di pareti in muratura soggetta a forze laterali nel piano è molto dipendente dalla qualità della malta utilizzata nei giunti e dalla resistenza dei blocchi. Negli edifici storici, dove la muratura è stata realizzata con materiali deboli, non è raro trovare collasso a causa di forze di scorrimento che agiscono lungo le diagonali delle pareti, seguendo direzioni articolazioni. Tecniche di consolidamento innovative mostrano efficacia nei test, così dell'importanza di garantire una formula analitica per la progettazione dell'applicazione diventa una sfida per i ricercatori e lo sviluppo sarebbe utile per gli ingegneri. Si noti che sarà applicata solo alle murature integre esistenti che devono essere rafforzate. Una grande campagna di prove su pannelli in muratura, fortificati uno strato di malta rinforzata con una griglia di fibre, è stata condotta dall’Università del Salento in collaborazione con il gruppo del laboratorio dell'Università di Trento. Ambito dell’esperimento era verificare il miglioramento della capacità di taglio dovuta all'applicazione di una griglia di fibre immersa in una matrice di malta cementizia su pareti in muratura. Prove di compressione diagonale sono state compiute. I pannelli sono stati adeguatamente preparati con giunti di malta di qualità molto scarsa in modo da simulare strutture esistenti in muratura tipicamente presenti sul paesaggio salentino. Data la grande importanza delle strutture storiche e la necessità di proteggere gli edifici esistenti, il presente lavoro si propone di presentare un modello analitico innovativo per la previsione della capacità a taglio muratura rinforzata con griglie di fibre di vetro o carbonio immerse in una matrice di malta cementizia. Il modello è implementato utilizzando una tecnica di data mining che è in grado di determinare la relazione tra i parametri osservati nella campagna sperimentale. È ragionevole considerare il modello risultante come punto di partenza di un più ampio studio che tiene conto di una nuova serie di test basati sulla formula prevista dalla procedura data mining. Si può, infatti, confermare o smentire l'importanza dei parametri analizzati, il ché contribuirà a progettare il nuovo set di tests nel modo più utile.

Dissertação de mestrado em Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions, Masonry vaults and arches are one of main structural elements present in most of historical constructions. Due to the impact of time, load and other construction features their strength capacity decreases making them more vulnerable to failure. Deflection and dislocation of units create internal condition of higher stress state, which in consequence can lead to premature collapse. That is why, to maintain the role of the vaults and arches and prevent them from failure, strengthening is needed. During the strengthening evaluation it cannot be forgotten that historical constructions are part of our cultural heritage and engineers are required to follow the conservation doctrine of minimum intervention. This condition involves detailed studies before proceeding with application of strengthening. Within, this framework, numerical modelling appears as a very useful method to define the accuracy of the intervention before it is applied. The main objective of this thesis is numerical study of masonry arches and vaults strengthened by means of extrados stiffening diaphragms. Preparation and validation of numerical models was done according to an experimental arch tested by Paolo Girardello at University of Brescia, Italy. Based on the experimental parameters and geometry, two numerical models, built up on macroand micro- approaches, were constructed in DIANA Finite Element Analysis program. The purpose of making two models was comparison of structural response of each one to monotonic, incremental load and conclude on usefulness of macro-modelling approach for masonry arch-type constructions. Further, analysis of the efficiency of strengthening techniques throughout the non-linear analysis on both model types was performed. As a final step, parametric study of the strengthening technique was done for the macro-model of the arch. Data comparison between analyzed reinforced models was conducted and final conclusions on which parameter affects the structural response are stated., Os arcos e as abóbadas de alvenaria são dos principais elementos estruturais presentes na maioria das construções históricas. Devido às ações atuantes, efeito dapassagem do tempo e outrosaspetos da construção, a sua capacidade resistente diminui progressivamente tornando-os mais vulneráveis do ponto de vista estrutural. Movimentos parciais de partes dos arcos podem criar condições para um maior estado de tensão, que por consequência pode levar ao colapso prematuro. Neste sentido, o reforço surge como uma possibilidade para manter a função estrutural das abóbadas e arcos e impedi-los de ruir. Durante a avaliação da necessidade de reforço, não pode ser esquecido que as construções históricas são parte da nossa herança cultural e que aos técnicos se pede que observem a doutrina da intervenção mínima na conservação. Esta condição envolve estudos detalhados antes de se prosseguir com a aplicação de reforço. Dentro deste quadro, a modelação numérica aparece como um método muito útil para definir a precisão da intervenção antes desta se realizar. O principal objetivo desta tese consiste no estudo numérico de arcos e abóbadas de alvenaria reforçadas por meio de diafragmas rígidos colocados no extradorso. A preparação e validação dos modelos numéricos foi feita de acordo com os resultados de um arco testado experimentalmente por Paolo Girardello da Universidade de Brescia, Itália. Com base nos parâmetros experimentais e geometria, foram construídosdois modelos numéricos no software DIANA, seguindo as estratégias de macro e micro-modelação. O propósito de fazer dois modelos foi permitir a comparação da resposta estrutural de cada modelo para carga monotónica incremental e concluir sobre a utilidade de uma abordagem baseada em macro-modelos para construções de alvenariado tipo arco.Posteriormente, foi analisada a eficácia da técnica de reforço através da realização de análises não lineares em ambos os tipos de modelo. Foi ainda feito o estudo paramétrico do reforço usando macro-modelo do arco. Finalmente, fez-se a comparação dosresultados entre os modelos reforçados analisados e discutem-se em detalheos resultados obtidos., Sklepienia i łuki murowane są jednym z głównych elementów strukturalnych w wielu konstrukcjach historycznych. W związku z upływem czasu, działania obciążeń oraz różnych cech konstrukcji nośność obiektów historycznych maleje sprawiając, iż stają się bardziej podatne na uszkodzenie. Ugięcia i przemieszczenia fragmentów konstrukcji tworzą podwyższony stan naprężenia, który w konsekwencji może prowadzić do przedwczesnego zniszczenia. Aby zachować strukturalną funkcję łuków i sklepień oraz uchronić je przed zniszczeniem niezbędne jest zastosowanie wzmocnień konstrukcyjnych. Podczas oceny sposobu wzmacniania nie można zapomnieć, że obiekty historyczne należą do naszego dziedzictwa kulturowego i inżynierowe są zobowiązani do przestrzegania doktryn konserwatorskich, w których minimum interwencji jest jednym z głównych kryteriów. Aby dostosować się do wymogów doktryn przed zastosowaniem jakiegokolwiek wzmocnienia szczegółowa analiza konstrukcji jest niezbędna. Dlatego też, analiza numeryczna wydaje się być najlepszym sposobem na określenie skuteczności wzmocnienia przed zastosowaniem go. Niniejsza praca magisterska pod tytułem: „Analiza numeryczna sklepień murowanych wzmocnionych membraną usztywniającą”, ma na celu analizę zwiększenia nośności ceglanych łuków i sklepień poprzez zastosowanie usztywniających membran zamocowanych po stronie grzbietowej łuku. Modele numeryczne stworzone na potrzeby niniejszego pracowania zostały przygotowane na podstawie łuków doświadczalnych testowanych przez Paolo Girardello na Universytecie w Brescia, Włochy. Bazując na geometrii i właściwościach materiałów otrzymanych z testów doświadczalnych dwa modele numeryczne, makro- i mikro-, zostały wykonane w programie DIANA Finite Element Analysis. Intencją utworzenia dwóch modeli było porównanie zachowania każdego z nich pod wpływem jednostajnie wzrastającego obciążenia oraz wyciągnięcie wniosków na temat użyteczności makro-modelu do analizy murowanych zakrzywionych konstrukcji. Następnym krokiem była analiza efektywności proponowanej techniki wzmacniania przy użyciu nieliniowej analizy wykonanej na obu modelach. Końcową czynnością, było przeprowadzenie analizy parametrycznej wzmocnienia wykonanej na makro-modelu. Ostatnim etapem przeprowadzonego badania jest porównanie otrzymanych wyników z wszystkich wykorzystanych modeli oraz ostateczny wniosek, który z parametrów konstrukcji wpływa w największym stopniu na odpowiedź strukturalną konstrukcji.

Dissertação de mestrado em Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions, Regarding recent developments in the use of composite materials, they are being widely used as external strengthening systems. Among them Fibre Reinforced Polymers (FRPs) have shown successful applications even on masonry elements. However, considering some aspects such as sustainability and compatibility, they have shown deficiencies which have led to their being modified. As a matter of modification of FRPs, most recently mortar-based composites emerged. In case of special situations together with cutting on expenses, fibres have been also replaced by steel cords. Having a new composite strengthening system as steel reinforced grout (SRG), not only many problems regarding FRPs have been solved but also many benefits have been added. As a result, application of SRG strengthening technique has become more and more appealing in the field of strengthening and rehabilitation of structures particularly for upgrading the masonry elements. Meanwhile, the effectiveness of the SRG strengthening system has turned out to be intrinsically dependent on the bond performance between the composite layer and the masonry substrate. As bond is a key mechanism in transferring stresses between the structural element and the composite material, a comprehensive understanding of its governing mechanisms is crucial for design and strengthening purposes. Thanks to the development of reliable numerical methods, now it is possible to investigate the required aspects with much less expenses as time and money. The numerical model developed in this paper considers in detail characteristics of all the constituents, most noticeably the interfaces. Being able to justify the local bond stress-slip laws of the interfaces which play the role of the nonlinear behaviour in the system, this model is capable of reproducing different failure modes observed in real cases, i.e. the reference experimental works. A parametric analysis has been carried out by the proposed numerical model and results have been presented and discussed., Os materiais compostos estão a ser largamente utilizados como sistemas de reforço externo de estruturas. Entre eles, os polímeros reforçados com fibra (FRP) têm sido aplicados com sucesso, mesmo em elementos de alvenaria. No entanto, considerando alguns aspectos como a sustentabilidade e compatibilidade, estes materiais mostraram algumas deficiências que têm conduzido a algumas modificações no seu uso. Deste modo, têm surgido recentemente materiais compósitos com matriz à base de argamassa, em que asfibras também têm sido substituídos por elementos de aço. Este novo sistema de reforço composto por aço reforçado com argamassa(SRG), resolveu alguns dos problemas relacionados com FRP’s e trouxe também consigo novas vantagens. Como resultado, a aplicação da técnica de reforço SRG tornou-se atraente na área do reforço e reabilitação de estruturas, especialmente em elementos de alvenaria. A eficácia do sistema de reforço SRG é intrinsecamente dependente do desempenho da ligação entre o material compósito e o substratode alvenaria. Como a aderência é um mecanismo fundamental na transferência de tensões entre o elemento estrutural e o material compósito, é fundamental uma compreensão abrangente dos seus mecanismos para fins de projeto e reforço. Graças ao desenvolvimentode métodos numéricos fiáveis, é atualmente possível investigar numericamente os aspectos relacionados com a aderência com muito menos custos computacionais e temporais.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, A investigação deste trabalho centra-se na caracterização dos aspetos materiais e estruturais das construções em xisto em Portugal justificada devido à quase inexistência de informação bibliográfica na área. O facto do património português construído em xisto ser rico e extenso, no entanto desconhecido, torna esta investigação necessária para se proceder à conservação e reabilitação deste património de forma adequada. Assim no âmbito desta investigação pretende-se estudar as características físicas e mecânicas de xistos provenientes de 5 regiões de Portugal. Para tal foram efetuados os ensaios de caracterização mais adequados para a pedra natural como são exemplo os ensaios de absorção de água à pressão atmosférica, absorção de água por capilaridade, velocidade de propagação dos ultrassons, resistência à compressão, resistência à carga de ponta e resistência à cristalização de sais. Em cada um destes ensaios será determinada uma propriedade que permitirá avaliar o xisto de cada região e ao mesmo tempo puder fazer comparações da mesma propriedade entre os vários tipos em análise. A relação que os ensaios podem ter entre si também será outro aspeto avaliado., The research done within this work focuses on the characterization of the materials and structural aspects of building in schist in Portugal and it is important to be performed due to the almost inexistence of literature in this field. The fact that the Portuguese built heritage in schist is rich and extensive, however unknown, makes this research necessary for the conservation and rehabilitation of these constructions. So, this research intends to study the physical and mechanical characteristics of schist from 5 regions of Portugal. For such, the most appropriate tests will be made for characterization of natural stone such as the water absorption at atmospheric pressure, water absorption by capillary action, ultrasound, compressive strength, resistance to point load and resistance to crystallization of salts. In each of these tests a property that will evaluate the schist in each region will be computed and at the same time comparisons between the various properties types for analysis will be done. The relationship that the tests may have to each other will also be evaluated.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, O trabalho apresentado nesta dissertação foi desenvolvido no departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho. Este trabalho, de caráter experimental, pretende ser uma contribuição para melhor compreender o comportamento das ligações, reforçadas e não reforçadas, nos edifícios históricos de alvenaria Pombalinos e Gaioleiros, sob ações cíclicas que influenciam a vulnerabilidade sísmica. Os ensaios realizados envolveram paredes de alvenaria representativas dos edifícios em estudo e ancoragens de mangas injetadas Cintec®, caracterizando-se uma ligação reforçada parede-frontal. Assim foram realizados ensaios de caracterização dos materiais presentes na construção destas paredes, como a argamassa, a pedra e prismas de alvenaria e ensaios de caracterização dos varões de aço existentes nas ancoragens de mangas injetadas. Os ensaios do conjunto paredes de alvenaria e mangas injetadas foram monotónicos e cíclicos, sob controlo de deslocamento, com vista a caracterizar o seu comportamento cíclico. Foram estudadas duas paredes, realizando-se quatro ensaios por cada. O principal objetivo deste trabalho passou pela obtenção de um conjunto de resultados, como modos de rotura e diferentes tipos de curvas de relação, suscetíveis de serem usadas como indicativo na calibração e recomendação do tipo de reforço em estudo. Da análise final do trabalho efetuado, conclui-se que existe um contributo bastante significativo do reforço e que será necessário aplicar modificações para que a rotura, em caso de sismo, aconteça no mesmo e não na parede de alvenaria., The work presented in this thesis was developed in the Civil Engineering Department of Universidade do Minho. This work, based on experimental work, is intended as a contribution to better understand the behavior of connections, reinforced and non-reinforced, in historic buildings “Pombalinos” and “Gaioleiros”, under cyclic loads that influence the seismic vulnerability. The tests involved masonry walls representative of buildings in study and injected anchors Cintec ®, characterizing a reinforced connection of wall to “frontal”. Thus, tests were performed to characterize the materials present in the construction of these walls, like mortar, stone and masonry prisms and characterization tests of steel bars existing in the injected anchors. The tests of the masonry walls and injected anchors were static and cyclic, under displacement control, in order to characterize its cyclical behavior. Two walls were studied, making up four tests each. The main objective of this study spent by getting a set of results, such as failure modes and different types of curves relationship, capable of being used as a calibration target and recommendation of the type of reinforcement in the study. From the final analysis of this work, it is concluded that there is a very significant contribution of the reinforcement and it will be necessary to apply modifications in order the rupture, in case of an earthquake, occur in the reinforcement and not on the masonry wall., Projeto FP7-ENV-2009-1-244123-NIKER do 7º programa-quadro da Comissão Europeia

Dissertação de mestrado em Construção e Reabilitação Sustentáveis, A construção em xisto, apesar de bastante menos conhecida e investigada nos meios académicos que outros tipos de construção, ocupa um lugar de destaque no contexto da ruralidade portuguesa. O trabalho realizado pretende contribuir para o aumento de informação disponível sobre o tema, divulgando o desconhecido património vernacular rural em xisto existente na faixa litoral portuguesa entre o Cávado e o Ave. Apresenta-se um enquadramento preliminar que pretende situar a problemática no respetivo campo de estudo da reabilitação sustentável, seguida por uma análise das múltiplas dimensões territoriais da área de estudo e dos seus modos de ocupação, traduzidos num conjunto de diferentes morfotipológicas, identificadas e caraterizadas no decorrer do trabalho de campo. Neste contexto procedeu-se à caraterização das potencialidades físicas e construtivas dos xistos, ao nível das técnicas de construção vernaculares e com destaque para as alvenarias estruturais, incluindo respetivos fatores de dano, descaracterização e de conservação. Por último, recorrendo a um caso de estudo, é apresentado um conjunto de recomendações de reabilitação sustentável e requalificadoras do património vernacular rural em xisto., The schist construction, although rather less known and investigated in academic circles that other types of construction, occupies a prominent place in the context of Portuguese rurality. The accomplished work aims to contribute to the increase of available information on the theme, disclosing the unknown rural vernacular heritage in schist existing in the Portuguese coastal strip between the Cávado and the Ave. It presents a preliminary framework that seeks to situate the problem in its field of study of sustainable rehabilitation, followed by an analysis of the multiple territorial dimensions of the study area and its modes of occupation, translated into a set of different morpho-typologies, identified and characterized in the course of the fieldwork. In this context it proceeded to the characterization of schist physical and constructive potential, to the vernacular construction techniques level with emphasis on the structural masonry, including their respective factors of damage, decharacterization and conservation. Finally, using a case study, it is presented a set of recommendations for sustainable rehabilitation and requalifying of rural vernacular heritage in schist.

Tese de Doutoramento em Engenharia Civil, Masonry structures have always been used since the dawn of construction, and nowadays, due to aging, material degradation, settlements, and structural alterations, members often need strengthening to re-establish their performance. In this frame, fiber-reinforced polymer (FRP) composites in the form of bonded laminates applied to the external surface can be a viable strengthening solution provided that they comply with the cultural value of the building. Despite research efforts in the last years, for the seismic analysis of strengthened masonry system, reliable numerical models, endowed with accuracy, high efficiency and good convergence properties, are still lacking. In this thesis, numerical approaches to model FRP strengthened masonry structures are discussed and in the first part, a material model suitable for micro-modeling of the FRP-masonry interfacial behavior implemented in the Diana FEM program with a user-subroutine is presented. This micro-modeling approach based on interface elements within the framework provided from the theory of multi-surface plasticity is then used to assess the global behavior of a different type of finite element that was implemented in the OpenSees framework. This new element is extremely effective for the seismic analysis of masonry buildings because it drastically reduces the number of degrees of freedom (DOF) of the FEM model. Each panel in the structure can be modeled by using a single “MultiFan” element based on a simplification of the material behavior and the stress field within the panel. The approach proposed is validated through comparison with the results obtained according the simplified model proposed in the recent Italian Code DM2008 modified and extended to include the effect of FRP pier retrofits. Numerical results are validated by comparison with experimental results from tests performed at the University of Pavia, Italy, and the Georgia Institute of Technology, USA and the usefulness of the proposed approaches for solving engineering problems is demonstrated. In particular, macro-modeling shows a satisfactory degree of accuracy at the global level, and, at the same time, is efficient enough, from the computational point of view, to analyze complex assemblages of masonry buildings, including cyclic loads effects and FRP strengthening., As estruturas de alvenaria têm sido usadas desde sempre na construção, mas o seu envelhecimento, a degradação material, os assentamentos e as alterações estruturais têm levado à necessidade do seu reforço para garantir um desempenho adequado. Neste contexto, o uso de materiais compósitos com matriz polimérica (FRP) aplicados externamente no reforço de estruturas pode ser uma solução viável, desde que respeite o valor cultural da construção. Apesar dos esforços de pesquisa dos últimos anos, a análise sísmica de estruturas de alvenaria reforçadas com FRP ainda carece de modelos numéricos precisos e mais eficientes. Nesta tese são estudadas ferramentas numéricas para representar o reforço com FRP em estruturas de alvenaria. Na primeira parte apresenta-se um modelo material adequado à micromodelação do comportamento da interface FRP-alvenaria, desenvolvido e implementado no programa de elementos finitos Diana. A micro-modelação, baseada em elementos de interface onde a teoria da plasticidade é aplicada a multi-superfícies de cedência, foi posteriormente usada para avaliar o comportamento global de um outro tipo de elemento, implementado no programa OpenSees. Este novo elemento é adequado à análise sísmica de edifícios em alvenaria pois reduz o número de graus de liberdade do modelo estrutural. A abordagem proposta nesta tese é validada através da comparação com os resultados obtidos de acordo com os modelos propostos no recente código italiano DM2008, modificado e ampliado para incluir o efeito do reforço com FRP. Os resultados numéricos são validados por comparação com os resultados experimentais realizados na Universidade de Pavia (Itália) e no Instituto de Tecnologia da Geórgia (EUA). De uma forma geral, obteve-se uma boa comparação entre os resultados experimentais e numéricos a nível global e, ao mesmo tempo, eficiência do ponto de vista computacional, para analisar a complexidade do conjunto em alvenaria, incluindo os efeitos cíclicos de cargas e reforço com FRP., In questi ultimi anni, la necessità di sviluppare ed implementare in codici di calcolo modelli numerici affidabili per l’analisi del comportamento di strutture in muratura sta assumendo sempre più rilevanza scientifica in particolare alla luce di eventi tragici come il recente terremoto dell’Aquila. Contemporaneamente, tra le varie tipologie di rinforzo strutturale, i materiali compositi fibro-rinforzati (FRP) hanno mostrato di essere una soluzione valida per il ripristino di edifici in muratura esistenti. In questa tesi, partendo da una attenta analisi dello stato dell’arte, differenti approcci numerici per la modellazione di strutture in muratura rinforzate con i materiali compositi sono impiegati allo scopo di individuare e poi implementare in codici di calcolo agli elementi finiti (Diana ed OpenSees) dei modelli costitutivi adatti per la valutazione della sicurezza strutturale di singoli elementi (muri e archi) o edifici in presenza di FRP. Sulla base dei risultati prodotti da una recente campagna sperimentale, si è sviluppato un modello costitutivo in grado di descrivere il comportamento meccanico dell’interfaccia muratura-FRP. La formulazione matematica si fonda sulla teoria incrementale della plasticità dove la relazione tensioni-deformazioni è definita attraverso una matrice di rigidezza tangente del materiale che a sua volta è funzione della forma delle superfici di snervamento e delle leggi di incrudimento adottate. L’introduzione in un modello costitutivo esistente di una legge di hardening/softening multi-lineare si è rivelata efficace nel cogliere la natura complessa del comportamento dell’interfaccia FRP-muratura come evidenziato dalle simulazioni di test di aderenza effettuati su substrati sia piani che curvi. La corretta calibrazione del modello ha poi consentito di riprodurre con buona approssimazione il comportamento di archi in muratura rinforzati con FRP all’intradosso ed estradosso. L’approccio basato sulla micromodellazione è poi impiegato per la validazione di un nuovo elemento finito in grado di descrivere il comportamento degli edifici in muratura con tecniche di macromodellazione. Il nuovo macroelemento è basato su una schematizzazione a ventaglio dello stato tensionale al suo interno e sull’introduzione di cerniere plastiche sulle facce estreme superiore ed inferiore in grado attraverso tecniche di condensazione di introdurre differenti criteri di collasso sia a taglio che a flessione anche in presenza di eventuali rinforzi in materiale composito. Le cerniere plastiche introdotte consentono di identificare il comportamento strutturale di pannelli murari sia in presenza di carichi monotonici che ciclici. In fine, vengono presentati alcuni confronti tra i risultati numerici ottenuti con la discretizzazione a macroelementi ed i risultati sperimentali su edifici in muratura ottenuti presso i laboratori dell’Università di Pavia (Italia) e del Georgia Institute of Technology (Stati Uniti). I due prototipi analizzati sono considerati due validi benchmark per quanto riguarda edifici soggetti a carichi ciclici, il primo in assenza di materiali di rinforzo, il secondo in presenza di FRP per prevenire meccanismi di crisi a flessione e taglio.

Tese de doutoramento em Engenharia Civil / Estruturas, A preservação das construções históricas de elevado valor patrimonial é hoje um tema muito actual nas sociedades modernas tanto mais quanto estas construções desempenham um papel cada vez mais importante na indústrias do turismo e, consequentemente, na economia e na imagem e auto-estima dos países e seus povos. A perigosidade sísmica de Portugal e de muitas outras regiões do globo de que se destacam, pela sua proximidade, os países da bacia Mediterrânica, coloca um elevado número de construções históricas, nomeadamente as construções em alvenaria, particularmente vulneráveis a acções sísmicas, sob potencial risco de colapso. Pese embora a complexidade e a peculiaridade destas construções, em geral caracterizadas por uma falta generalizada de informação de que se destaca a ausência de elementos de projecto e o desconhecimento da constituição interna dos seus elementos estruturais e do seu estado actual, são as lacunas metodológicas ainda existentes no estudo destas construções, geralmente orientado por regras e procedimentos adequados para novas construções, que conduzem frequentemente a intervenções desajustadas ou desproporcionadas à dimensão dos problemas e ao valor patrimonial das construções. Além disso, as soluções destinadas a incrementar a resistência sísmica colidem frequentemente com a necessidade de preservar o valor histórico, cultural e arquitectónico. Se, adicionalmente, se atender às incertezas existentes na caracterização da acção sísmica, a avaliação da segurança das construções históricas, em particular da segurança sísmica, permanece ainda um imenso desafio para técnicos, investigadores e para a indústria. Neste contexto, este trabalho pretende dar um contributo para promover a conservação, reabilitação e reforço das construções históricas em alvenaria através de uma metodologia própria que sustente diagnósticos mais verosímeis e intervenções mais adequadas e proporcionadas, em respeito pelos princípios hoje aceites que procuram minimizar a extensão e a intrusividade das intervenções, mas que garantam as indispensáveis condições de segurança. Propõe-se assim uma metodologia multidisciplinar e integrada cujo lema é “maximizar a investigação para minimizar a intervenção” e onde se dá primazia à observação da construção, baseada na auscultação e na monitorização estrutural, e à prática de intervenções faseadas e interactivas com os resultados. A engenharia de estruturas desempenha um papel fulcral funcionando como o elemento integrador da metodologia. Como passos principais da metodologia proposta destacam-se: (i) pesquisa, compilação e análise de dados históricos relevantes para a caracterização genérica da construção; (ii) instalação de sistemas de monitorização estática e dinâmica; (iii) caracterização mecânica dos materiais e/ou de elementos estruturais; (iv) identificação dinâmica da estrutura; (v) caracterização da acção sísmica, desde a identificação de potenciais áreas sismogénicas, que condicionam a perigosidade geográfica, até à geração artificial de acelerogramas incluindo a consideração dos efeitos de sítio; (vi) desenvolvimento de modelos de simulação numérica do comportamento estrutural, calibrados a partir de danos identificados e de resultados experimentais; (vii) análises estáticas não-lineares do tipo “pushover” e de análises dinâmicas não-lineares, no domínio do tempo, para diferentes níveis de perigosidade sísmica, consistentes com o enquadramento tectónico regional; (viii) identificação da capacidade e das vulnerabilidades estruturais, dos modos de colapso e avaliação da segurança; (ix) recomendações para minimizar risco sísmico das construções, incluindo propostas de eventuais soluções de intervenção para a conservação/reabilitação ou reforço. A metodologia proposta é aplicada a um emblemático caso de estudo, constituído pela Igreja de Santa Maria de Belém, como parte integrante do complexo do Mosteiro dos Jerónimos, em Lisboa. Apresentam-se e discutem-se os resultados mais relevantes do estudo efectuado, na sequência da aplicação da metodologia, através dos quais se sustenta o diagnóstico da construção. Para as simulações numéricas do comportamento dinâmico da Igreja recorreu-se a sinais sísmicos artificiais correspondentes a três cenários sísmicos de perigosidade crescente traduzida por períodos de retorno com 475, 975 e 5000 anos. Finalmente, tendo presente o elevado valor patrimonial da construção, propõem-se, analisam-se e discutem-se possíveis estratégias de intervenção/reforço com vista à redução das vulnerabilidades identificadas e à mitigação do risco sísmico da Igreja., The preservation of historical constructions with high cultural heritage value is a current theme in modern societies as these constructions play an important role in the industry of tourism and culture, and consequently in the economy and in the image of countries and self-esteem of people. The seismic hazard of Portugal and, due to its vicinity, of the Mediterranean basin puts under potential risk of damage and collapse a high number of historical constructions, namely most of the old masonry constructions, particularly vulnerable to seismic actions. In spite of the complexity and the peculiarity that historical constructions present, in general characterized by a widespread lack of information, the gaps in methodological approaches followed for the study of these constructions, usually guided by rules and procedures appropriate for new constructions, are frequently responsible for inadequate interventions or even disproportional to the size of problems and to the heritage value of the constructions. Besides, the solutions to increase the seismic resistance are usually incompatible with the need of preserving the historical, cultural and architectonical values. Considering further the uncertainties in the seismic action characterization, the assessment of the constructions’ safety, in particular its seismic safety, becomes a huge challenge for technicians, researchers and industry. Within this context, this work intends to contribute to promote the conservation, maintenance and rehabilitation of historical masonry constructions. For that purpose, it’s developed and proposed a suitable methodology that supports the diagnoses and consequently more appropriate and proportionate interventions, with respect to the principles of the “minimum intervention” approach, but that guarantees the indispensable safety conditions. It is proposed a multidisciplinary and integrated methodology whose philosophy is "maximize the investigation to minimize the intervention" and that promotes the observation of constructions, based on structural monitoring, and phased interventions with interaction with the results. In this methodology the structural engineering carries out a key role working as an integrator element. The proposed methodology stands in the following main steps: (i) research, compilation and analysis of relevant historical data for generic characterization of the construction; (ii) installation of static and dynamic monitoring systems; (iii) experimental tests for mechanical characterization of materials and/or structural elements; (iv) dynamic identification of the structure; (v) characterization of the seismic action, from the identification of potential source areas to the artificial generation of acceleration time histories, including local site effects; (vi) numerical modelling and model calibration against existing experimental results, as a tool to simulate the structural behaviour; (vii) non-linear static analyses (pushover analysis) and non-linear dynamic analyses, in the time domain, for different seismic hazard levels; (viii) identification of structural vulnerabilities, collapse modes and safety evaluation; (ix) recommendations to minimize the seismic vulnerability of the construction, including possible intervention solutions for its conservation/rehabilitation or reinforcement. The proposed methodology is then applied to an emblematic case study, constituted by the Church of Santa Maria of Belém, an integrated part of the Jerónimos Monastery compound, in Lisbon. Based on this methodology, the most relevant results of the study are presented and discussed in detail, and further used to support the diagnosis of the construction. The seismic behaviour of the Church was numerically simulated using artificial seismic acceleration time histories in agreement with three seismic hazard scenarios for 475, 975 and 5000 years return periods, respectively. Finally, considering the high heritage value of the construction, some possible intervention strategies intent to reduce the identified vulnerabilities and the seismic risk of the Church are proposed, analyzed and discussed., Comissão Europeia - Projecto “EU-India Economic Cross Cultural Programme - Improving the Seismic Resistance of Cultural Heritage Buildings”, Protocolo ALA-95-23-2003-077-1212

Dissertação de mestrado em Engenharia Civil (área de especialização em Projecto de Estruturas e Geotecnia), O progresso tem permitido o desenvolvimento das redes rodoviárias de todo o mundo e consequentemente isso reflecte-se num aumento da construção de Obras de Arte. O ritmo crescente de pontes, aliado ao controlo dos custos e prazos para a sua realização, faz com que se descuidem muitas vezes os aspectos relativos à qualidade e durabilidade das estruturas. Muitas destas pontes têm mais de 30 anos, tendo sofrido ao longo do tempo diversos mecanismos de deterioração, evidenciando as mais variadas anomalias. Para aferir as suas actuais condições segurança estrutural é necessário recorrer a metodologias de avaliação do seu desempenho, incluindo a realização de inspecções regulares. A realização de inspecções, permite avaliar a natureza e extensão das patologias, de forma a serem implementadas acções de manutenção, conservação ou reabilitação e reforço, dependendo do estado em que se encontra a estrutura. Estas acções são imprescindíveis para se manter as Obras de Arte em condições de segurança, serviço e aparência aceitável durante a sua vida útil. Neste contexto, pretende-se com esta dissertação abordar as estratégias de inspecção e de detecção de anomalias, conservação, protecção, reparação e reabilitação de Obras de Arte. É também objectivo do presente trabalho descrever os danos mais frequentes nas pontes rodoviárias e a sua correlação com factores como a idade, tipologia, material, localização, etc. Serão igualmente apresentadas soluções e técnicas de reabilitação de obras de arte em alvenaria de pedra e em betão armado, com referência a alguns casos práticos., The progress has allowed the development of road networks around the world and consequently this is reflected in an increase in the rate of construction of bridges. The increasing demand for new bridges, combined with their strict cost control and tight deadlines, sometimes leads to negligence with respect to quality control and the long term durability of structures. Many of our current bridges have now been standing more than 30 years, and over the time have been subject to several forms of deterioration, showing many kinds of damages and much weathering. In order to assess their structural safe conditions it is necessary to make use of structural methodologies to evaluate their performance by conducting regular inspections. Periodic inspections permit a correct evaluation of the nature and the extent of the anomalies, in order to implement maintenance or rehabilitation and strengthening works, depending on the real state of the structure. These actions are essential to maintain the safety of the bridges, as well as an acceptable of service and acceptable appearance during their lifetime. The intention of this thesis is to describe suitable strategies for the inspections and detection of defects, as well as the conservation, protection, repair and rehabilitation of bridges. It is also the purpose of this work to describe the most common damages in road bridges and any correlation that exists with the age, type, materials used, location, etc.. Further, bridge rehabilitation and repair techniques of stone masonry and reinforced concrete will also be discussed, with reference to some to real-world cases.

This thesis presents the limit analysis of masonry structures under the lateral exposures, that’s the most intentionally given sudden earthquakes and also to the associated lateral forces. The current study here in is concerned firstly on the parametric analysis of masonry walls to the lateral loads. Secondly, the analyses of representative existing masonry walls under lateral exposures are done. A simple user friendly but very important software, named Block, is used for this study. It is based on the rigid block modelling concept. In the parametric part, the basic and immediate first step, it is studied the relation of seismic safety factor with respect to the masonry wall shapes, masonry unit sizes, type of masonry bond, compressive stress and also the effect of overloading in which they are applied for a significant set of masonry two dimensional walls and their associated collapse mechanisms to lateral loads. The software gives the safety factor for a certain masonry structure as a function of the gravitational load of the masonry and the overloads on the masonry that are in the direction of gravity. With this, it was possible to know the relations among safety factor and other parameters.

Dissertação de mestrado em Engenharia Civil, O trabalho aqui apresentado é essencialmente de cariz experimental, tendo sido desenvolvido no Laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Minho, no qual foram executadas duas campanhas experimentais, abordando o tema da preservação, requalificação e reforço do Património construído. A primeira campanha experimental incidiu sobre o comportamento e reforço estrutural de paredes de alvenaria de pedra de três panos, sob compressão, enquanto que a segunda incidiu no estudo dos efeitos diferidos, em alvenaria de tijolo cerâmico e de alvenaria de adobe, sob elevadas cargas de compressão. Este trabalho surgiu da necessidade de aprofundar o conhecimento sobre o comportamento de paredes de alvenaria de três panos e sobretudo, da necessidade de se conhecerem os efeitos de técnicas de reforço aplicadas. Por outro lado, os recentes colapsos ocorridos em edifícios de alvenaria famosos e de grande valor patrimonial (como foi o caso da Torre Cívica de Pavia, em Itália), devido ao dano provocado por efeitos diferidos, sobretudo fenómenos de fluência sob cargas de compressão elevadas, revelam a necessidade de estudar este fenómeno em alvenaria antiga. Na campanha experimental das paredes de alvenaria de pedra de três panos, foram realizados ensaios de compressão uniaxial em paredes de alvenaria de pedra de três panos, representativas de estruturas de alvenaria antigas. Foram ensaiadas paredes não reforçadas e reforçadas com pregagens transversais, injecção de uma calda comercial à base de cal e com a combinação destas duas técnicas. Estes ensaios permitiram avaliar os mecanismos associados ao colapso, sob acções de compressão, e permitiram identificar as alterações introduzidas pelo reforço ao nível do comportamento mecânico. No caso da campanha da fluência, foram realizados ensaios de fluência acelerada e a longo prazo, em provetes representativos de estruturas antigas de alvenaria de tijolo e alvenaria de adobe. Estes ensaios permitiram, entre outros aspectos, discutir as limitações dos ensaios de fluência acelerada e observar a influência do nível de tensão no comportamento diferido da alvenaria em questão., The work presented here is essentially experimental and it was developed at the Civil Engineering Laboratory of University of Minho, where two experimental campaigns were carried out, addressing the theme of preservation, requalification and strengthening of the built Heritage. The first experimental campaign was focused in the behavior and strengthening of three-leaf stone masonry walls, under compression, while the second one was focused in the study of long-term effects, in clay brick and adobe masonry, under high sustained loads. This work comes up from the need to gain a deep knowledge about the behavior of three-leaf masonry walls and the effects of strengthening techniques applied to them. Moreover, recent collapses of famous and of great heritage value masonry buildings (as it was the case of the collapse of the Civic Tower of Pavia, in Italy), due to damage caused by long-term effects, especially creep phenomena under high sustained loads, shows the need to study this phenomenon in ancient masonry. In the three-leaf stone masonry walls experimental campaign, uniaxial compressive tests on newly built three-leaf masonry walls were performed, representative of ancient masonry structures. Unstrengthened and strengthened walls with transversal tying, injection of a commercial lime based grout and with combination of these two techniques were tested. These tests helped to evaluate the mechanisms associated to the collapse, under compressive load, and to identify the changes in their mechanical behavior caused by the strengthening. In the case of the creep campaign, short-term and long-term creep tests were performed on representative ancient structures of clay brick and adobe masonry. These tests allowed to discuss the limitations of short-term creep tests and to observe the influence of the stress level in the long-term behavior of the masonry, among other features., Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - projecto POCI/ECM/58987/2004

The Old Bridge in Mostar ranks among the greatest historical monuments on the Balkans. The bridge was demolished in 1993 during military operations in Mostar. According to the records kept in the Sarajevo National Museum, the construction of the Old Bridge started in 1557 and was completed nine years later. After the war the bridge was rebuilt. In this paper some of the most interesting stages in recon-struction are shown.

A new concrete arch bridge with 140.30 m span was constructed across the Cetina River canyon near the town of Trilj. The beautiful river canyon is an environmentally protected area, and arch structure was selected as it harmoniously blends into the landscape. The arch is of span 140 m with rise of 21.5 m, givinig rise-to-span ratio of 1/6.5. The construction of the bridge across Cetina River canyon commenced in the year 2005 and it will be opened for traffic in June 2007.

There are six major reinforced concrete arch bridges in Croatia located on Adriatic coastline. An important issue in developing maintenance strategy for Adriatic arch Bridges is determining of the structure with respect to increase in loading as well as changes in the requirements of relevant codes and standards over the decades of bridge service. The reliability analysis is necessary to determine the safety margin of existing bridge structures and their capacity to sustain present loads and fulfil all requirements of the new European standards. In this paper some relevant comparisons indicating the influence of Eurocode requirements on Adriatic arch bridges are shown. Additional measurement, inspections and analysis are carried out to prosecute with steps of the reliability analysis procedure.

Dissertação de mestrado em Structural Analysis of Monuments and Histotical Constructions, Tile vaults -or "volta catalana"- are included within the masonry vaults, but are built with a particular technique: the bricks are arranged flat, to form a sheet or sheets, and is made without formwork. The first sheet is built with plaster, which hardens very fast and is used as formwork for the next sheet of bricks. The bricks are disposed closing successive rings or arches. Although it was mainly in the nineteenth and twentieth centuries, when the most spectacular and better quality examples were built, tile vaulting is known in the East of Spain and Southern France since the beginning of the fifteenth century, and some people see a credible precedent in the formwork used by the Romans in their buildings. Until its decline about mid-twentieth century (time when it was already spread over many parts of the world), tile vaulting was used regularly in homes in this area for stairs and floors. This dissertation presents the analysis of three “Catalan” barrel vaults (3 meters span and 1 meter wide). Each vault has a variable incorporated: number of layers (2-3) or existence of spandrel walls, which make it different. The vaults are assessed by limit analysis and finite element method, using uniform and asymmetric loads. The vaults are analyzed with the finite element method using the software DIANA. The virtual models are plane-stress macromodels and simplified micromodels. Interfaces between bricks are considered. Material and geometrical non-linearity are taken into account. Simultaneously, the reference vault has been built and load tests are performed on it. The material has been studied in the Laboratory to collect the data from its physical and mechanical properties, and thus introduce them in the models. The comparison of the results is made with two objectives: 1- To assess the suitability of the analytical methods used. To check their convergency and to reveal the information that each provides. 2- To evaluate the contribution of the selected variables to the stability of the vault. The introduction of these variables keeping the other parameters constant, allows the comparison of results with the corresponding knowledge of the contribution of the parameter that has been varied., Embora o interesse na “volta catalana” esteja a crescer em todo o mundo, tanto no meio académico e profissional, existem muitas incógnitas sobre o seu comportamento estrutural. Apesar do grande número de publicações escritas sobre este assunto, incluindo tratados da grande Guastavino, permanec aberto ainda hoje um debate académico sobre o método de análise dessas construções para avaliação estrutural. A pesquisa desenvolvida trata a análise de três abóbadas de tijolo oco simples. Cada abóbada tem uma variável relacionada com o número de camadas (2 ou 3), e a existência de abas de reforço. Os arcos foram avaliados através da aplicação de uma carga assimétrica, por análise limite e pelo Método dos Elementos Finitos, utilizando macromodelos e micromodelos simplificados tendo em conta o comportamento não-linear geométrico e material. Simultaneamente, a abóbada de referência foi construída e realizaram-se testes de carga sobre ela. O material foi estudado no Laboratório de Materiais para a recolha de dados a partir de suas propriedades físicas e mecânicas, e, assim, entrar nos modelos de cálculo. A comparação dos resultados foi realizada com dois objetivos: 1 - Avaliar a adequação dos métodos numéricos utilizados. 2 - Avaliar a contribuição das variáveis selecionadas para a estabilidade do arco., Aunque el interés en la bóveda tabicada está creciendo en todo el mundo, tanto en el ámbito académico como en el profesional, quedan muchas incógnitas por resolver en cuanto a su comportamiento estructural. A pesar de la gran cantidad de publicaciones escritas sobre este tema, incluyendo los tratados del gran Guastavino, sigue abierto hoy un debate académico sobre el método de análisis de estas construcciones para su evaluación estructural. La investigación que se presenta a continuación, plantea el análisis de tres bóvedas de ladrillo hueco simple. Cada bóveda tiene una variable incorporada en el número de capas (2 o 3) y en la existencia o no de lengüetas rigidizadoras. Las bóvedas han sido evaluadas aplicando una carga asimétrica por Análisis Límite y por el Método de los Elementos Finitos, utilizando macromodelos y micromodelos simplificados teniendo en cuenta la no-linealidad material y geométrica. Simultáneamente, la bóveda de referencia ha sido construida y se han llevado a cabo pruebas de carga sobre ella. El material empleado se ha estudiado en el Laboratorio de Materiales para recoger los datos de sus características físicas y mecánicas, e introducirlo así en los modelos de cálculo. La comparación de los resultados se ha hecho con dos objetivos: 1- Evaluar la idoneidad de los métodos analíticos utilizados. Para comprobar su precisión en la predicción del comportamiento real de las bóvedas y revelar la información que cada uno ofrece. 2- Evaluar la contribución de las variables seleccionadas para la estabilidad de la bóveda.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil (área de especialização em Perfil de Estruturas e Geotecnia), Devido à importância histórica do património cultural para qualquer país, não só socialmente mas também do ponto de vista técnico, tem surgido um crescente interesse no estudo do seu comportamento. Como qualquer outra estrutura, ao longo da sua vida útil, as construções históricas estão sujeitas à deterioração devido a ações ambientais e acidentais como terramotos, assentamentos diferenciais e rutura de elementos estruturais devido à falta de resistência mecânica. Pelas razões expostas, é importante perceber e interpretar o seu comportamento e a evolução do dano que eventualmente possa existir para se poder avaliar a necessidade duma intervenção estrutural. O uso de materiais compósitos FRP utilizados para reforçar componentes de alvenaria estrutural, tem como objetivo aumentar a resistência e/ou rigidez dos elementos estruturais para diferentes condições de carga. A durabilidade destes materiais e principalmente as propriedades da ligação destes materiais à alvenaria são pouco conhecidas por serem de recente utilização em engenharia civil. Deste modo, a motivação para a realização desta dissertação surge com o aumento do número de reforços de estruturas através de aplicação de materiais compósitos de matriz polimérica para os quais, por terem um período ainda curto de aplicação, é ainda desconhecido o desempenho das ligações FRP/alvenaria. Em particular, o real conhecimento do desempenho destas ligações quando expostas às adversidades ambientais tais como ambientes salinos, húmidos ou secos, gelo/degelo ou a temperaturas altas é ainda incompleto. Esta dissertação apresenta os resultados preliminares de uma campanha experimental que teve como objetivo investigar os efeitos da água sobre o comportamento da ligação GFRP e tijolos de barro. Com o propósito de caracterizar a distribuição de esforços na interface FRP-alvenaria foram realizados ensaios dos provetes dos componentes (tijolo, primário, resina e GFRP) de referência e expostos à água para diferentes idades de exposição. Realizam-se ensaios à tração no primário, na resina e na manta de GFRP, e ensaios de compressão nos tijolos. Nos provetes reforçados (tijolo reforçado com manta de GFRP) de referência e dos expostos à água para diferentes idades de exposição, executam-se ensaios de arrancamento (“pull-off”) e ensaios de aderência (“bond”). Para este agente ambiental, foram estudados diversos parâmetros e comparados com a situação de referência (sem qualquer envelhecimento acelerado) tais como a tensão de aderência máxima da ligação, a força máxima transmitida ao compósito de GFRP, a extensão máxima e os deslocamentos relativos entre materiais., Given the historical importance of cultural heritage to any country, not only socially but also from a technical standpoint, there has been a growing interest in studying their behavior. Like any other structure throughout its service life, historic buildings are subjected to deterioration due to environmental or accidental actions such as earthquakes, differential settlement and rupture of the structural elements due to lack of mechanical strength. For these reasons, it is important to understand and interpret the behavior and evolution of the damage for assessing the need for structural intervention. The use of FRP composites for strengthening masonry structural components, aims to increase the strength and/or stiffness of the structural elements for different loading conditions. The durability of these materials and especially the bond between them and the masonry substrate are not well known in civil engineering applications and the knowledge about their ageing is still very few. The motivation of this study lies on the fact that several structures have been retrofitted or reinforced with FRP composites and the long-term performance of the FRP-to-masonry interfaces is still unknown. In particular, the knowledge on the performance of interfaces when exposed to severe environmental conditions (such as salt, wet and dry conditions, freeze and thaw cycles and high temperatures) is scarce. The present work presents the preliminary results of an experimental campaign aimed to investigate the effect of water on the bond behavior between GFRP and clay bricks. With the aim of characterizing the stress distribution at the interface, FRP-tests were performed. Mechanical characterization of masonry components (brick primary resin and GFRP) has been performed by conducting tensile tests on epoxy, primer and GFRP coupon and compressive tests on brick specimens. For strengthened specimens (reinforced with GFRP) pull-off and shear debonding (pull out) tests are performed. The tests were performed on reference (no water immersion) and specimens immersed for different periods of time. Various parameters were studied and compared with the baseline (no water immersion) results such as the maximum adhesion tension of the interface, the maximum force transmitted to the composite GFRP, and the maximum FRP slip.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil (área de especialização em Perfil de Estruturas e Geotecnia), A existência de um vasto património de construção em terra por todo o Mundo no qual é necessário conservar e reparar levou ao desenvolvimento de algumas técnicas com esse propósito. A técnica de injeção de caldas tem demonstrado ser uma técnica promissora na reparação de fendas em construções de alvenaria, cuja presença prejudica o desempenho estrutural e acelera a sua degradação. Porém as caldas utilizadas na consolidação de paredes de alvenaria não são compatíveis física e mecanicamente com o material terra, visto que apresentam uma maior resistência em relação às construções em terra. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo aprofundar e consolidar conhecimentos sobre caldas de injeção, tendo em vista a reparação e conservação do património construído em terra. O trabalho experimental foi realizado no laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Minho e iniciou-se com a caraterização física de um solo proveniente de Odemira (Alentejo), nomeadamente em termos de textura, plasticidade e compactação, tendo em vista a sua adequabilidade para construção em taipa. O solo do Alentejo foi corrigido e posteriormente foram reavaliadas as características físicas do novo solo. Além disso, provetes em taipa foram testados: à compressão em provetes cilíndricos; à flexão em três pontos em vigas de médio porte; e compressão diagonal em paredes de grande porte. Por fim, foram formuladas três caldas (uma artificial e duas naturais) usadas na reparação de fendas em vigas de médio porte e paredes de grande porte. Várias propriedades das caldas foram avaliadas, nomeadamente a fluidez, retração por secagem, resistência à flexão e resistência à compressão. As vigas e paredes foram reparadas através da injeção de caldas, e no final foram reavaliadas as suas propriedades mecânica que permitiram determinar a eficiência da reparação., The existence of a large worldwide spread earthen built heritage requiring maintenance and repair led to the development of some intervention techniques with this purpose. The grout injection has been shown to be a very promising technique for repairing cracks in masonry constructions, whose presence affects negatively their structural performance and accelerates their decay. However, the grouts used in the consolidation of masonry walls are not physically and mechanically compatible with earthen materials, since they are much stronger. In this context, this thesis aims at developing and consolidating the knowledge on grouts for repairing and preserving the earthen built heritage. The experimental work was carried out at the laboratory of Civil Engineering from the University of Minho and was initiated with the physical characterization of a soil collected from Odemira (Alentejo), namely in terms of texture, consistency and compaction, which aimed at assessing its suitability for rammed earth construction. The particle size distribution of the soil was corrected and subsequently its physical properties were reassessed. In addition, rammed earth specimens were tested: cylindrical specimens were tested under compression; medium-scale beam-specimens were tested under three-point bending; and large-scale wallets were tested under diagonal-compression. Finally, three grout compositions were formulated (one artificial and two natural grouts) and were used in the repair of the cracks resulting from the test of the beam-specimens and wallets. Several properties of the grouts were assessed, namely the fluidity, the drying shrinkage, and the flexural and the compressive strengths. The beams and wallets were repaired by injecting these grouts, and then these specimens were retested in order to assess the repair effectiveness.

Tese de Doutoramento em Engenharia Civil., Proper structural connections play an important role in ensuring seismic loads distribution and developing global damage mechanisms of structures. In unreinforced masonry buildings, effective connections between masonry walls and timber floors or walls through the use of anchors can prevent the occurrence of out-of-plane mechanisms and promote “box-like” behavior. This thesis aimed at studying and developing seismic retrofit solutions for connections between masonry walls and timber structural elements, such as floors and timber framed walls, for historical unreinforced masonry buildings built in Lisbon, from the late 19th century to the beginning of the 20th century. However, similarities concerning constructive details of connections found on unreinforced masonry buildings across different countries, bring the possibility of expanding the solutions under study to other contexts. The tasks carried out focused on characterizing the tensile response of the connections, through an experimental campaign followed by analytical development of the results. Quasi-static monotonic and cyclic tests were carried out on pairs of injection anchors, to be applied on masonry-to-timber elements connections, and on wall-to-floor connections retrofitted with a system of steel tie rod with anchor plate. The pairs of injection anchors failed by combined cone-bond failure, with strength capacity and shape of the envelopes being highly influenced by the boundary conditions of the masonry wall. Hysteretic loops’ shape is mainly influenced by bond slip at the grout/masonry interface, causing strength and stiffness degradation, and pinching. Unstrengthened wall-to-floor specimens’ failure mechanism was nails pullout, while for the strengthened ones was failure of the bolted connection between steel angle and timber joist. The hysteretic behavior of the latter shared similarities with the one of the injection anchors, but it was controlled by slip at the bolted connection. There were considerable increases in maximum pullout force and dissipated energy, from unstrengthened to strengthened wall-to-floor connections, and ductility was kept high as well. From the experimental results, strength prediction formulae were studied and adapted to better fit the results obtained and idealized curves were developed based on force-displacement backbone curves. Existing behavior models provided good approximations to the experimental results but further validation needs to be implemented. The trilinear curves provided better approximations to the backbone curves, and ASCE/SEI 41-06 approach revealed to be very conservative. Retrofit design and acceptance criteria regarding displacements, forces and behavior factors were proposed., Ligações estruturais eficientes assumem um papel crítico na transmissão de solicitações sísmicas e no desenvolvimento de mecanismos globais de colapso, em detrimento de modos de rotura locais como derrubamento parcial ou total de paredes para fora do plano. Estes mecanismos para fora do plano das paredes são particularmente recorrentes e nefastos em edifícios antigos de alvenaria não armada, sendo necessário o desenvolvimento de soluções de reforço sísmico de ligações capazes de promover um comportamento de “caixa” de todo o edifício. Esta tese teve como objetivo principal colmatar esta necessidade e, para tal, focou-se em ligações entre paredes de alvenaria e pavimentos e paredes de madeira, existentes em edifícios contruídos em Lisboa, depois do terramoto de 1755 até ao início do século XX. Ensaios de arrancamento quase-estáticos monotónicos e cíclicos foram realizados em provetes constituídos por paredes de alvenaria e mangas injetadas e em provetes representativos de ligações piso-paredes, sem reforço e reforçados com tirantes e placas de ancoragem. Os pares de mangas injetadas romperam por combinação de cone de alvenaria com corte na interface alvenaria/grout, mas com diferentes contribuições dos mesmos, conforme a sua localização na parede. As forças de arrancamento e a forma das envolventes foram muito influenciadas pelas condições fronteiras da parede. No entanto, em todos os ensaios os ciclos histeréticos foram governados por escorregamento na interface alvenaria/grout, sendo caracterizados por perdas de força e rigidez entre ciclos, assim como mudanças de rigidez em carga e descarga. O mesmo se verificou para os ensaios realizados nos provetes piso-parede, sendo no entanto, o escorregamento na ligação aparafusada entre cantoneira e viga de madeira o responsável pelo comportamento histerético observado. O mecanismo de rotura verificado nos provetes pisoparede não reforçados foi o arrancamento dos pregos, enquanto nos provetes reforçados foi a rotura da ligação aparafusada. Houve um aumento da capacidade em força e da energia dissipada nos reforçados, sendo possível manter uma ductilidade elevada na ligação. Modelos de comportamento e respetivas expressões para a estimativa de forças máximas foram aplicados aos resultados experimentais, assim como foram desenvolvidas curvas idealizadas com base nas envolventes força-deslocamento. As expressões existentes permitem boas aproximações às forças obtidas experimentalmente, mas necessitam ser melhoradas. As envolventes ASCE/SEI 41-06 são bastante conservativas e as curvas trilineares constituem melhores aproximações às envolventes experimentais. Foram também propostos critérios de aceitação com base em deslocamentos e forças, assim como fatores de comportamento., FP7-ENV-2009-1-244123-NIKER of the 7th Framework Program of the European Commission.

Tese de Doutoramento em Engenharia Civil, Unreinforced masonry construction is predominant in many urban areas world-wide. Many of these constructions are vulnerable to earthquakes, which are the main cause of damage and loss of cultural heritage. Lessons learned from earthquake surveys proved that a satisfactory seismic performance is attained when the structure behaves as a monolithic box. This thesis tackles the problem of earthquake-impact on heritage masonry construction, starting from the basic consideration that efficient protection and strengthening can only be achieved with the proper knowledge of the behaviour of the structural elements and its connections. A numerical approach is proposed aiming at studying and further characterize the behaviour of stone masonry walls and anchors injected in masonry walls (used to strengthen connections between structural components). The knowledge provided by these studies is then applied in the seismic assessment of a typical masonry building. The numerical study of the in-plane behaviour of masonry walls was carried out based on an experimental programme carried out at EUCENTRE. The finite element models, considering walls with distinct slenderness ratios and pre-compression levels, were calibrated against the experimental results. Good agreement between experimental and numerical results was achieved both considering the global force-displacement behaviour and failure mechanism. Moreover, the validated models were used to carry out parametric analyses varying the geometric wall configuration and pre-compression level and the influence of these parameters in the wall response was evaluated. The drift capacity of the walls numerically analysed was compared with the drift limits imposed by codes showing that drift limit recommended in codes for shear is not accomplished for all the walls. For this reason, some walls were analysed considering more realistic boundary conditions. In this cases, the drift limit was fulfilled for most of the walls. Finally, the usage of a simplified formulations to predict the strength capacity of walls is also addressed. The comparison between the numerical results with the lateral shear strength estimated by simplified models, demonstrated that these expressions can predict with very good approximation both the failure mode and the lateral resistance of a wall. The numerical study of injected anchors in masonry was supported by an experimental campaign carried out at University of Minho. This work resorted to a detailed finite element model, which reproduces the experimental test setup, validated against the experimental results. The modelling approach adopted allowed for an accurate characterization of the behaviour of all structural elements, both in terms of stress field and displacement distribution. Then, the numerical model was used as a “numerical laboratory”, where the sensitivity of the results to the input of material parameters, geometrical features and actions was analysed. Among all the conditions studied through the parametrical analyses, the anchor embedment depth was the parameter that most influences the structural behaviour of the system, increasing significantly the ultimate capacity. Finally, simplified analytical methods to estimate the strength capacity of injected anchors on masonry were reviewed and the achieved values and failure modes agreed reasonably well with the numerical analysis. Finally, the seismic assessment of a typical masonry building located in Lisbon was carried out. The seismic performance of this building was evaluated based on different assumptions related to the connections between structural components: lack of effective connections between elements, improved wall-to-wall connections and effective connections among all elements. Pushover analysis adopting the model that simulates the building response considering ineffective connections between structural elements showed rather low capacity when compared with the other models that include the strengthening of connections (either wall-to-wall or both wall-towall and wall-to-floor connections). These results demonstrated that the building seismic performance is significantly enhanced by the improvement of the connections behaviour, i.e. by accomplishing a monolithic box-like behaviour. Strengthening interventions for the improvement of the connections by installing injected anchors in masonry walls were also designed., A conservação de edifícios antigos é um tema que tem suscitado um interesse crescente na comunidade em geral, pela necessidade de preservação do património edificado. As construções antigas de alvenaria não reforçada são predominantes em muitas cidades mundiais, e devido à sua vulnerabilidade às ações sísmicas, a avaliação da sua segurança torna-se essencial. Do estudo e análise do comportamento dos efeitos da ação sísmica neste tipo de edifícios, conclui-se que uma adequada resposta sísmica é alcançada quando a estrutura apresenta um comportamento monolítico. Este trabalho aborda o impacto sísmico em edifícios antigos de alvenaria, com o pressuposto base de que um reforço eficiente apenas se consegue com o conhecimento do comportamento dos vários elementos estruturais e sua interligação. Através da abordagem numérica proposta neste trabalho, pretende-se estudar e caracterizar o comportamento de paredes de alvenaria e soluções de reforço com ancoragens injetadas nestes elementos, uma vez que os estudos existentes são maioritariamente experimentais. O conhecimento obtido a partir destes estudos numéricos é depois aplicado na avaliação sísmica de um edifício típico de alvenaria. O estudo numérico do comportamento de paredes de alvenaria sujeitas a cargas no seu plano, baseou-se num programa experimental desenvolvido no EUCENTRE. Os modelos de elementos finitos utilizados foram calibrados com os resultados experimentais relativos a paredes com diferentes configurações geométricas e níveis de carga. Os modelos numéricos validados foram posteriormente utilizados em análises paramétricas, variando a configuração geométrica e o nível de compressão na parede, o que permitiu avaliar a influência destes parâmetros na resposta da mesma. Foram também analisados os deslocamentos laterais das paredes e comparados com os limites regulamentares, constatando-se que estes limites nem sempre são cumpridos. Por este motivo, algumas paredes das foram reanalisadas numericamente considerando diferentes condições de fronteira na tentativa de aproximar o seu comportamento a uma situação mais real. Estes novos resultados demonstraram que os limites regulamentares são cumpridos para a grande maioria das paredes estudadas. Posteriormente os resultados numéricos foram comparados com obtidos através da aplicação de expressões analíticas. O estudo numérico de ancoragens injetadas em paredes de alvenaria teve como suporte a campanha experimental realizada na Universidade do Minho, tendo sido construído um modelo de elementos finitos detalhado, posteriormente calibrado com estes resultados experimentais. Dada a confiança no modelo numérico, este foi utilizado como laboratório numérico, onde foi avaliada a sensibilidade dos resultados aos parâmetros materiais, geométricos e ações, fornecendo informação importante na compreensão do comportamento deste sistema em diversas condições. De todas as condições estudadas, o comprimento de ancoragem foi o parâmetro que mais influenciou o comportamento global da parede. A capacidade das ancoragens foi estimada por métodos analíticos simplificados, que demonstraram razoável aproximação aos resultados numéricos. A avaliação sísmica de um edifício típico em alvenaria localizado em Lisboa foi realizada recorrendo a três modelos numéricos que incluem a adoção de diferentes considerações relativas às ligações entre elementos estruturais. A análise “pushover” adotando um modelo que simula a resposta do edifício considerando ineficientes as ligações entre elementos estruturais, revelou uma baixa capacidade sísmica quando comparada com os resultados dos modelos que incluem reforço de ligações. Deste modo, demonstra-se que a resposta sísmica do edifício é significativamente melhorada com o reforço das ligações, que conferem um comportamento monolítico à estrutura. Apresenta-se ainda o dimensionamento das soluções de reforço para as diversas ligações dos elementos estruturais do edifício, considerando a utilização de sistemas de ancoragem., Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) by grant No. SFRH/BD/71599/2010

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, As construções de alvenaria antiga são hoje em dia um foco importante na área da construção dado o seu valor histórico, social e cultural. Assim sendo, este sector tem demonstrado uma maior preocupação na sua preservação com recurso a materiais compósitos para reforço das mesmas. No entanto a informação relativa a estes materiais, é escassa, nomeadamente no que diz respeito à sua aderência ao substrato. Os materiais compósitos, de entre os quais os já conhecidos FRPs, são compostos por uma matriz e fibras. Sendo que nesta dissertação os materiais utilizados são, como substrato, o tijolo, as fibras são metálicas, de vidro e naturais (linho), e a matriz é à base de uma argamassa de cal e uma outra geopolimérica. Com esta tese pretende-se substituir a tradicional matriz de resina, para começar a utilizar matrizes inorgânicas com base em ligantes não cimentícios, de modo a garantir uma boa aderência desta ao substrato, e também de modo a preservar as propriedades das fibras. Ao longo desta dissertação são apresentados ensaios experimentais, com vista a caracterizar o comportamento mecânico dos materiais pertencentes ao compósito, quer individualmente, quer no seu conjunto., The Ancient Masonry buildings are nowadays an important focus in the construction field, because of their historical, social and cultural importance. Therefore this industry has shown a great concern in its preservation using Composite Materials as reinforcement. However the information about this material is poor, particularly regarding to its bond to the substrate. The Composite Materials, like the well known FRPs, are composed of a matrix and fibers. The used materials in this thesis are, as substrate, the brick, as fibers, metallic, glass and natural (flax) fiber, and the matrix is based in a lime mortar and in a geopolymeric mortar. In this thesis is intended to leave the traditional resin, to start using inorganic matrices based on binders, in order to provide a good bond to the substrate, and also preserving the fibers properties. In the course of this dissertation experimental tests are presented, which aim to characterize the mechanical behavior of the materials that belong to the composite, individually and all together.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil (área de especialização em Estruturas e Geotecnia), A avaliação de segurança de estruturas existentes, submetidas às mais variadas ações, é uma temática bastante complexa. A abordagem mais adequada recomenda a aplicação de modelos probabilísticos, que são desconhecidos da maioria dos engenheiros civis. Um número significativo de pontes, elementos vitais da rede viária, encontram-se em utilização e são solicitadas com cargas superiores às preconizadas nos respetivos projetos de dimensionamento. Também, a carência de manutenção, a degradação e o desgaste provocados pela passagem do tempo e pela sua utilização agravam o seu estado de conservação, contribuindo para a sua ruína. Para além disso, os fundos disponíveis para manutenções e reparações são diminutos, desencadeando um desafio para a preservação em condições admissíveis e níveis de segurança dignos. Atualmente, apenas um reduzido número de países dispõe de documentação sobre a avaliação da segurança de pontes existentes. Nos restantes países, como Portugal, na ausência de documentação específica, recorre-se aos regulamentos de dimensionamento de estruturas novas. Contudo, esta prática não apresenta resultados satisfatórios. Por conseguinte, pontes classificadas como inseguras pela aplicação de critérios tradicionais de segurança, por aplicação de metodologias probabilísticas, demonstraram possuir níveis de fiabilidade plausíveis. Nos últimos anos, as metodologias probabilísticas têm sido cada vez mais aplicadas e recomendadas por vários autores, nomeadamente no domínio das avaliações de segurança estruturais. A sua utilização, pelos motivos acima enunciados, conduziram a significativas economias em medidas de intervenção e reconstrução. Na presente dissertação, pretende-se expor e aplicar as metodologias probabilísticas de avaliação de segurança de estruturas existentes, em particular, a obras de arte. Procedeu-se à caracterização das propriedades mecânicas e das ações que descrevem os modelos de resistência e de ações da ponte em estudo. A informação das propriedades mecânicas foi obtida pela realização de ensaios de caracterização material. Desenvolveu-se um modelo numérico de análise estrutural e, por introdução da variabilidade intrínseca aos parâmetros estruturais, foi obtido o modelo probabilístico, modelo que permitiu aferir o nível de fiabilidade da ponte em estudo para situações de ruína. Um procedimento comum em avaliações de segurança é a aquisição sistemática de informações estruturais por meio de monitorizações, retratando-se de forma mais realista o comportamento da ponte em estudo. A realização de ensaios de caracterização material permite reduzir a variabilidade associada às propriedades mecânicas por aplicação de metodologias Bayesianas. Como será exposto, as metodologias Bayesianas revelam-se uma ferramenta arrojada, devido ao facto de permitirem incorporar a informação obtida da monitorização e de ensaios realizados nos modelos probabilísticos, sem ignorar a informação anterior. A abordagem probabilística apresentada ao longo da dissertação será aplicada a uma ponte ferroviária em arco de alvenaria de pedra, o Viaduto de Durrães. No capítulo final da dissertação, exemplificam-se a aplicação de alguns métodos de análise estrutural, a demonstração das vantagens da aplicação de metodologias Bayesianas e as dificuldades acrescidas em análises de estruturas de alvenaria., The safety assessment of existing structures, submitted to various actions, is a very complex issue. The most appropriate approach requires the application of probabilistic models, which are unknown to most civil engineers. Nowadays, there is a significant number of bridges, vital elements of the road network that are in use and are subjected to loads higher than those recommended in the respective design projects. Also, the lack of maintenance, degradation caused by time and their use aggravate their condition, contributing to its collapse. In addition, the available funds for maintenance and repairs are few, triggering a challenge for preservation in allowable condition and safety levels. Currently, only a small number of countries have proper documentation concerning safety assessment of existing bridges. In other countries, such as Portugal, in the absence of specific documentation, standardizations for structures are applied. However, this practice does not present satisfactory results. Therefore, bridges classified as unsafe, according to a security criteria, demonstrated plausible levels of reliability through application of probabilistic methodologies. In recent years, probabilistic methods have been increasingly applied and recommended by several authors, namely in the field of structural safety assessment. Due to the reasons outlined above, their application have led to significant savings in intervention and reconstruction measures. In this thesis it, is intended to present and apply the methodologies of probabilistic safety assessment of existing structures, in particular to bridges and viaducts. The characterization of mechanical properties and actions, respectively describing the resistance and action models of the bridge study, is then developed. The mechanical properties were acquired through material characterization tests. A numerical model was developed for structural analysis and, by introducing the intrinsic variability of structural parameters, a probabilistic model was generated, through which the reliability assessment of the bridge under study is obtained for situations of collapse. A common procedure for safety evaluation is the systematic acquisition of structural data through monitoring, reproducing, in a more realistic way, the behavior of the bridge under study. The material characterization tests allow to reduce the related variability of mechanical properties by applying Bayesian methodologies. As it will be shown, Bayesian methodologies are considered a good tool, because they incorporate information obtained from monitoring and other tests in probabilistic models, without ignoring previous information. The presented probabilistic approach throughout this thesis will be applied to a case study, the Durrães Viaduct, presented in the final chapter of the thesis, exemplifying the application of some methods of structural analysis and showing the advantages of the application of Bayesian methods in existing bridges and viaducts.

Dissertação de mestrado em Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions, Earthen materials have been used in construction since thousands years and several authors estimated that around one third of the world population lives in earth constructions. In Aveiro region the adobe masonry was used as load bearing element in numerous dwellings. The low cost and availability of material were factors that contributed to the selection of this constructive system. Nowadays, an important amount of these dwellings are being under rehabilitation processes and in many cases the entities involved do not preserve the adobe masonry as load bearing due to an absence of information on adobe masonry properties and behaviour. A mechanical characterization of adobe specimens and adobe masonry prisms was developed using adobe samples collected from existing buildings in order to evaluate the shear, tensile and compressive fracture energy and mechanical properties of the unit-mortar joint. The methodology used to the preparation of samples, tests set up and the experimental procedures from the different tests carried within this research are presented. With the aim of characterize the behaviour of adobe specimens and prisms when subjected to uniaxial tensile loads tests were realized. From those tests it was possible to conclude that In the case of specimens the size effect of the aggregates can highly contribute to the dispersion of results and for the prisms the interface between the two blocks is obviously the weaker part of the structure. From the campaign of compressive load tests to adobe specimens and prisms, developed with the aim of the characterization of the compressive behaviour of adobe it was possible to conclude that compressive strength of prisms presents a lower dispersion and higher mean value than the results obtained for the adobe specimens. The compressive fracture energy presents a higher coefficient of variation in the case of adobe specimens. The experimental campaign to characterize the shear behaviour of adobe specimens and adobe prisms with hydraulic lime mortar joints permits to infer the existence of a weaker interface in prisms rather than in specimens. This weaker interface is ruling the behaviour of the samples when submitted to shear loads with a normal compression. The experimental research on the behaviour of adobe specimens and prisms with a mortar joint is an innovative approach to the characterization of this material., Materiais compostos por solos são utilizados na construção à vários milhares de anos e vários autores estimam que aproximadamente um terço da população mundial viva em construções realizadas com estes materiais. Na região de Aveiro a alvenaria de adobe foi usada como elemento portante em enumeros edifícios. O baixo custo e a disponibilidade de material foram fatores que contribuíram para a escolha deste sistema construtivo. Hoje em dia, uma quantidade importante de essas moradias está em processo de reabilitação e em muitos casos, as entidades envolvidas não preservam a alvenaria de adobe como estrutura portante devido à ausência de informação sobre as propriedades e comportamento da alvenaria de adobe. A caracterização mecânica realizada efectuou-se em carotes de adobe e prismas de alvenaria de adobe, usando amostras recolhidas de um edifício existente, com a finalidade de avaliar a energia de fractura ao corte, tracção e compressão e propriedades mecânicas da ligação unidade-argamassa. A metodologia utilizada para a preparação de amostras, procedimentos experimentais e configuração dos ensaios são apresentados neste trabalho. Realizaram-se testes com o objectivo the caracterizar o comportamento mecânico de carotes de adobe e prismas de alvenaria de adobe quando sujeitos a forças de tracção uniaxial. De estes testes foi possível concluir que no caso de carotes o efeito do tamanho dos agregados pode ter um importante contributo na dispersão dos resultados obtidos, enquanto que no caso de prismas de alvenaria a interface entre os dois blocos é a parte mais frágil da estrutura. Da campanha de ensaios de compressão em carotes e prismas de alvenaria de adobe desenvolvido com o objectivo de caracterizar o comportamento do adobe em compressão foi possível concluir que a resistência à compressão de prismas de alvenaria apresenta uma menor dispersão de resultados e um valor médio mais elevado que os valores obtidos para carotes de adobe. A energia de fractura em compressão apresenta um maior coeficiente de variação no caso de carotes de adobe. A campanha experimental para caracterizar o comportamento ao corte em carotes prismas de alvenaria de adobe com uma junta em argamassa de cal hidraulica permite inferir a existência de uma fraca interface entre as duas superfices submetidas ao corte. Esta interface mais fraca rege o comportamento dos prismas quando submetidos a forças de corte com compressão na direcção normal. Esta investigação experimental no comportamento de carotes e prismas de alvenaria de adobe com junta de argamassa é inovador na caracterizaçao de adobe.

Dissertação de mestrado em Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions, Rammed earth constructions represent nowadays a valuable heritage of vernacular architecture, whose significance has acquired more importance in the last years with the renovated interest for this sustainable building technique. Portugal constitutes an outstanding example of heritage built with earth, in particular in the region of Alentejo, located in the southern part of the country. The investigation of the existing buildings and of their seismic behaviour assume a relevant role, considering their high vulnerability and the high seismic hazard of the region of study. The cultural significance plays also an important role in the research, being these structures part of an untouchable heritage that the present society has the duty to defend against decay and oblivion. In general, the scientific knowledge on seismic response is obtained from experimental works and related numerical investigations, both fields where little research has been so far developed. The aim of this work is to develop a typological representative FEM model to achieve a greater awareness of the level of improvement due to the introduction of different strengthening techniques. By means of non-linear static (Pushover) and non-linear dynamic analyses, the structure response was studied both for the unreinforced model and for different combination of retrofitting interventions, namely Fabric Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) and an upper reinforced concrete ring beam. Their different contributions to the final improvement was assessed and several sensitivity analyses were also needed to adequately choose a reliable improvement factor of the material performance features. Pushover analyses allowed to plot several capacity curves, and state as a relatively low-time consuming method to assess the seismic capacity of the construction. On the contrary, non-linear dynamic assessment are complex and time-consuming analyses that, considering the short amount of time, were not developed until reaching a wide and significant range of results. Further works will be needed to further investigate the structural behaviour of rammed earth constructions, especially by means of incremental dynamic analyses which will contribute to validate the results of non-linear static ones. Moreover, experimental results of dynamic tests performed in laboratory and on site, would also be of great importance to support the outputs of the numerical modelling., Le costruzioni in terra battuta rappresentano oggigiorno un patrimonio di architettura vernacolare pieno di valore, il cui significato ha acquistato sempre più importanza negli ultimi anni nell‟ottica di rinnovato interesse verso questa tecnica costruttiva. Il Portogallo reppresenta un esempio significativo di patrimonio costruito in terra, specialmente nella regione dell‟Alentejo, localizzata nella parte meridionale del paese. L‟indagine sugli edifici esistenti e sulla loro risposta sismica assume un ruolo rilevante, soprattutto alla luce della loro alta vulnerabilità connessa all‟elevato rischio sismico della regione in analisi. Il significato culturale gioca anch‟esso un ruolo importante nella presente ricerca, dal momento che queste strutture rientrano in un patrimonio immateriale che l‟odierna società ha il dovere di tutelare dal degardo e dall‟oblio. In generale, la conoscenza tecnico-scientifica sulla risposta sismica di questo tipo di costruzioni è basata su test sperimentali e indagini numeriche correlate, branche di studio dove, ad oggi, la ricerca è ancora limitata. Lo scopo del presente lavoro è quello di sviluppare un modello ad Elementi Finiti tipologico ai fini di ottenere una maggiore consapevolezza sul livello di miglioramento connesso all‟impiego di diverse tecniche di rinforzo. Grazie ad analisi statiche non lineari (Pushover) e analisi dinamiche non lineari è stata studiata la risposta della struttura per il modello non rinforzato e per diverse combinazioni di intervento, nello specifico Intonaci fibro-rinforzati a matrice cementizia (FRCM) e un cordolo in calcestruzzo armato. I loro diversi contributi nel miglioramento complessivo sono stati analizzati attraverso diverse analisi di sensibilità, il cui risultato è stato utile nella definizione di un fattore adeguato di incremento prestazionale per il materiale. Le analisi di pushover hanno permesso di ricavare diverse curve di capacità e si propone come un metodo sufficientemente rapido nelle verifiche di capacità sismica degli edifici. Al contrario, le analisi dinamiche non lineari sono complesse e onerose in termini di tempo, e considerata la limitata finestra lavorativa, non sono state sviluppate fino a sviluppare un orizzonte di valori significativo. Ulteriori approfondimenti saranno utili per investigare il comportamento strutturale degli edifici in terra battuta, soprattutto attraverso analisi dinamiche incrementali che potranno contribuire a validare i risultati delle analisi statiche non-lineari. Inoltre, risultati sperimentali di test dinamici in laboratorio e in situ, sarebbero rilevanti per supportare gli esiti della modellazione numerica., As construções em taipa representam, no dias de hoje, um património valioso da arquitetura vernácula, cuja significância tem adquirido maior importância nos últimos anos, com o renovado interesse por esta técnica construtiva sustentável. Portugal é um exemplo excecional de património construído em terra, em particular, na região do Alentejo, localizada na parte sul do país. A investigação dos edifícios existentes e do seu comportamento sísmico assumem um papel relevante, tendo em consideração a sua elevada vulnerabilidade e a elevada perigosidade sísmica da região de estudo. A importância cultural desempenha também um papel importante na investigação, sendo estas estruturas parte de um património intocável que a atual sociedade tem o dever de defender contra a degradação e esquecimento. Em geral, o conhecimento científico sobre resposta sísmica é obtido de trabalhos experimentais e da subsequente investigação numérica, sendo que em ambos domínios de conhecimento tem-se desenvolvido pouca investigação no caso da taipa. O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo FEM (Método dos Elementos Finitos) tipológico e representativo das construções em taipa do Sul de Portugal, e assim alcançar um maior conhecimento sobre o nível de melhoramento devido à introdução de diferentes técnicas de reforço. Através de análise não lineares estáticas (Pushover) e não lineares dinâmicas, foi estudada a resposta estrutural do modelo não reforçado e da combinação de diferentes soluções de reforço, nomeadamente com a técnica de Fabric Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) e a introdução de um viga de bordadura de betão armado. Foram avaliadas as suas diferentes contribuições para o melhoramento do desempenho sísmico, tendo sido necessário executar uma análise de sensibilidade para escolher adequadamente um fator de melhoramento confiável para as propriedades materiais. As análises Pushover permitiram obter várias curvas de capacidade, constatando-se como um método relativamente pouco demorado para avaliação da capacidade sísmica da construção. Pelo contrário, as análises não lineares dinâmicas constataram-se complexas e demoradas, pelo que, devido ao curto período deste trabalho, estas análises não foram desenvolvidas até se atingir um conjunto de resultados significativamente amplo. Note-se que é necessário desenvolverem-se mais trabalhos para investigar o comportamento estrutural de construções em taipa, nomeadamente através de análises dinâmicas incrementais, que poderão contribuir para validar os resultados das análises não lineares estáticas. Além disso, a obtenção de resultados experimentais de ensaios dinâmicos executados em laboratório ou em situ, também seria de grande relevância para suportar os resultados da modelação numérica.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, Several masonry structures are constructed around the world, many of them centuries old. There is a great concern in preserving and rehabilitating these structures, always maintaining their historical, cultural and social value. Many of the retrofitting methods used nowadays do not respect these values. Currently, is common to use composites, such as FRPs, to strength and rehabilitate masonry structures. These composites are composed by a matrix and fibers, being the matrices usually epoxy and the fibers commonly of carbon, glass and basalt. Although solutions using FRPs are very efficient for concrete, for masonry constructions, the behavior is not the same. The epoxy matrices are not compatible with the masonry substrate and the fibers normally used are too stiff. This problem can be solved using the Textile Reinforced Mortar (TRM) reinforcement system. This system replaces the epoxy matrix by an inorganic matrix, which is more physically and chemically compatible with masonry. Being this technique relatively new, it is necessary to make the experimental characterization of this method to understand its behavior under different circumstances. In this dissertation, the characterization of this reinforcement technique is made through experimental tests of bond, traction and shear. There are also performed tests under cyclic loading which provide further knowledge on the subject, helping understand better the behavior of the system und seismic activity. The matrix used is a commercialized hydraulic lime mortar and the fibers are of glass and steel. This work will generate new knowledge mainly on the fiber/matrix and reinforcement/substrate interface behavior in the TRM reinforcement system, necessary for the calibration of numerical models and for the future exploration and application of this reinforcement system on structural components. This work will also provide knowledge on the different tests setups and their advantages and disadvantages., Existem várias estruturas de alvenaria construídas no mundo, muitas delas com séculos de idade. Existe uma grande preocupação em preservar e reabilitar estas estruturas, mantendo sempre o seu valor histórico, cultural e social. Muitos dos métodos de reabilitação usados hoje em dia não respeitam esses valores. Atualmente, é comum o uso de compósitos, tais como FRPs, para fortalecer e reabilitar estruturas de alvenaria. Estes compósitos são compostos por uma matriz e fibras, sendo as matrizes usualmente de epóxi e as fibras normalmente de carbono, vidro e basalto. Embora as soluções usando FRPs sejam muito eficientes para o betão, para as construções de alvenaria, o comportamento não é o mesmo. As matrizes de epóxi não são compatíveis com o substrato de alvenaria e as fibras, normalmente utilizadas, são demasiado rígidas. Este problema pode ser resolvido usando o sistema TRM (Textile Reinforced Mortar). Este sistema substitui a matriz de epóxi por uma matriz inorgânica, que é fisicamente e quimicamente mais compatível com as alvenarias. Sendo esta técnica relativamente nova, é necessário fazer a caracterização experimental deste método para entender o seu comportamento sob diferentes circunstâncias. Nesta dissertação, a caracterização desta técnica de reforço é feita através de ensaios experimentais de aderência, tração e corte. Também foram realizados ensaios com cargas cíclicas que proporcionam maior conhecimento sobre o assunto, ajudando a compreender melhor o comportamento do sistema quando sujeito a atividade sísmica. A matriz utilizada é uma argamassa de cal hidráulica comercial e as fibras são de vidro e aço. Este trabalho irá gerar novos conhecimentos principalmente sobre o comportamento da interface fibra/matriz e reforço/substrato no sistema de reforço TRM, necessários para a calibração de modelos numéricos e para a futura exploração e aplicação deste sistema de reforço em componentes estruturais. Este trabalho também fornecerá conhecimento sobre diferentes configurações de ensaio e as suas vantagens e desvantagens.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, A construção em terra está presente em todo o mundo e representa uma das formas de construção mais antigas. Apresenta várias vantagens a nível económico, social e ecológico, sendo ainda muito versátil na medida em que permite a utilização de muitas técnicas diferentes, entre elas a construção com alvenaria de blocos de terra compactada (BTC). A utilização de BTC é relativamente recente, e a sua produção consiste em compactar mecanicamente terra num molde para diminuir a porosidade e aumentar a resistência do material de terra resultante. No entanto, uma das principais limitações da construção em terra é a diminuta adequabilidade dos solos disponíveis localmente. No caso dos solos residuais graníticos da região do Minho (Portugal), a sua adequabilidade é praticamente inexistente, e o seu uso requer estabilização. Assim, estudos anteriores avaliaram a possibilidade de produzir BTC com solo residual granítico do Minho, estabilizado através da ativação alcalina de cinzas volantes. Os resultados obtido foram muito satisfatórios, uma vez que conseguiram atingir níveis de resistência dos blocos, muito superiores aos impostos pelas normas existentes, demonstrando, assim, o potencial da técnica. Este trabalho pretende dar desenvolvimento à investigação mencionada anteriormente. Assim, efetuouse uma caracterização mecânica dos BTC ao longo da idade de cura, e foram desenvolvidas duas argamassas de terra para o assentamento em alvenaria, também estas estabilizadas através da ativação alcalina de cinzas volantes. Depois disto, foram efetuados ensaios de compressão (prismas e paredes) de corte (prismas) de alvenaria de BTC. De forma a avaliar a influência das argamassas no comportamento deste tipo de alvenaria, foram construídos e ensaiados prismas e paredes com junta seca e com cada uma das argamassas desenvolvidas. Os resultados obtidos permitiram conhecer a evolução da resistência dos BTC com o tempo de cura, compreender o comportamento da alvenaria de BTC sujeitos a esforços de compressão e de corte, e compreender a influência das argamassas de assentamento neste tipo de alvenaria., Earth construction is world-wide spread and constitutes one of the most ancient solutions for building. It presents several advantages at the economic, social and ecological level, and also it is very adaptable, since it offers the use of many different techniques, including the construction with masonry of compressed earth blocks (CEB). The use of CEB is relatively recent, and their production consists in compacting mechanically earth in a mould to reduce the porosity and to increase the strength of the resulting earthen material. However, one of the main limitations of earth construction is the low suitability of the available soils at the site. In the case of the residual granitic soils from Minho region (Portugal), their suitability is practically nonexistent, and its use requires stabilisation. Thus, previous research evaluated the possibility of producing CEB with residual granite soil from Minho stabilised with alkaline activation of fly ash. The results obtained were very satisfactory, since it was possible to achieve strength levels much higher than those demanded by existing standards, demonstrating the high potential of this technique. This work aims at developing the aforementioned research. Thus, the mechanical characterization of CEB with the curing time was performed and two earth mortars also stabilised by alkaline activation of fly ash were developed for use in bed joints. Then, compression (prisms and wallets) and shear (prisms) tests were carried out on masonry specimens made with CEB. Masonry prisms and wallets with dry-stack joints and joints mortared with the two developed mortars were built and tested in order to assess the influence of the mortar on the behaviour of this type of masonry. The results obtained allowed assessing the evolution of the strength of the CEB with the curing time, understanding the behaviour of masonry made with CEB under compression and shear loads, and understanding the influence of the bed joint mortars in this type of masonry.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, Cada vez mais, existem eventos naturais ou artificiais (como sismos, explosões) que colocam em risco os elementos estruturais e não estruturais dos edifícios. Tendo em vista a resolução deste tipo de problema, na presente dissertação, é analisada uma característica que alguns materiais apresentam na sua forma natural (materiais auxéticos) que poderá ajudar a minimizar esses efeitos. Com esta característica é possível que um material obtenha um coeficiente de Poisson negativo, o que reflete que este irá aumentar de dimensão transversal e longitudinal quando sujeito a uma força de tração. Assim, o objetivo principal deste trabalho de dissertação foi o desenvolvimento de estruturas auxéticas em material compósito em que numa primeira fase, foi otimizado o material compósito variando o tipo e percentagem de fibra utilizada no núcleo de reforço, e de seguida otimizada a própria estrutura auxética. As estruturas foram realizadas com recurso a varões compósitos entrançados produzidos e ensaiados relativamente às suas propriedades físicas e mecânicas, seguindo a metodologia adotada por outros autores. Os resultados obtidos demonstram efetivamente que as estruturas produzidas refletem um comportamento auxético assim como um bom comportamento mecânico, sendo também realizada uma comparação com o resultado obtidos por outros autores que desenvolveram materiais (BCR) semelhantes., There are more and more natural and artificial events (like earthquakes and explosions) that threaten the structural components of the built heritage. In order to try to solve this kind of problems, this dissertation, studies feature presented by some materials in their natural arrangement (auxetics materials), that could help to minimize those effects. With this characteristic, it is possible that one material acquires a negative Poisson ratio, which means it will have a transversal and longitudinal expansion, when exposed to a traction force. The main objective of this dissertation is the development of auxetic structures in composite materials. In a first phase the composite material was optimized, varying the type and percentage of the fibre; secondly, the auxetic structure was optimized. The structures were made using braided composit rods which were produced and tested concerning their physical and mechanical properties, following a methodology adopted also by other authors. The results show that the produced structures reflect an auxetic behaviour as well as a good mechanical behaviour. A comparison with the results achieved by other authors with identical BCR is also made.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, A construção em terra é uma técnica muito utilizada em todo o mundo. O uso da terra como material de construção tem como especial atenção a sua disponibilidade. Em Portugal esta técnica também é predominante, principalmente a existência de construções de taipa na zona Sul. Para além da taipa outras técnicas também são utilizadas como o adobe e o tabique. O tema abordado nesta dissertação surge na sequência de um estudo realizado na Universidade do Minho por Escobar (2011), abordando o conceito de construção em taipa. Face aos obstáculos entendidos por Escobar (2011), conclui-se que será necessário aumentar a resistência mecânica para poder utilizar o solo residual granítico do Norte de Portugal em taipa, para além de desmistificar o conceito de construção em terra em Portugal. Este estudo tem como base a realização experimental para avaliar a possibilidade da utilização da técnica de ativação alcalina de cinzas volantes para reforço do material e posterior aplicação em taipa. Assim, foi realizada uma campanha experimental, desde a caraterização do material até à caraterização mecânica da taipa, a qual permite obter os valores de resistências pretendidos. O ensaio de compressão diagonal realizado, aplicado somente a solo estabilizado, revelou ser um bom parâmetro para avaliação mecânica, à escala real. A percentagem de cinzas volantes também foi um aspeto a analisar na medida em que se pretende a menor quantidade para os requisitos necessários. Da análise final do trabalho conclui-se que, existe um contributo significativo do reforço através da ativação alcalina de cinzas volantes adicionada ao solo, na medida em que originou um aumento em 50% a sua resistência à compressão., The rammed construction is a technique widely used throughout the world. The soil used as a building material has the special attention their availability. In Portugal this technique is also prevalent, especially the presence of buildings in rammed earth in the Southern part of the country. Also other techniques are used as “adobe” and “tabique”. The issue addressed in this paper follows a study conducted by Escobar (2011) at the University of Minho, about the use of residual granitic soils for rammed earth. Given the obstacles perceived by Escobar (2011), it was concluded that it is necessary to increase the strength of the material to be able to use the residual granitic soil of northern Portugal in rammed earth constructions. This study is based on an experimental approach to evaluate the possibility of using the technique of alkaline activation of fly ash to strengthen the material and subsequent to allow its application in rammed earth. A comprehensive experimental campaign was carried out, from the characterization of the material to the mechanical characterization of rammed construction. The diagonal compression test was done, but only applied to stabilized soil, which proved to be a good parameter to evaluate mechanical properties at full scale. From the analysis of the work, it is concluded that there is a significant strengthening contribution from the alkaline activation of fly ash added to the soil, allowing a 50% increase of its compression strength.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, A construção em terra é uma técnica utilizada em todo o mundo e uma das formas de construção mais antigas. Este material apresenta diversas vantagens comparadamente com outros materiais existentes para a construção. Uma das técnicas mais desenvolvidas atualmente é a técnica de construção com blocos de terra compactada (BTC). A utilização da construção em BTC é uma melhoria da técnica de adobe e consiste em compactar mecanicamente terra num molde para diminuir a sua porosidade e aumentar a resistência mecânica, originando um bloco. Uma das principais desvantagens é a diminuta adequabilidade dos solos disponíveis localmente. No caso de solos residuais graníticos da região do Minho, a sua adequabilidade é quase inexistente, sendo preciso efetuar a estabilização química do solo, sendo o mais usual a adição de cimento e cal. Assim neste trabalho foi importante caracterizar o solo para posteriormente estabiliza-lo e produzir BTC. De forma a dar continuidade a trabalhos realizados anteriormente e trabalhos realizados em simultâneo com este, realizou-se uma caracterização mecânica dos BTC. Seguidamente foram ensaiados prismas e paredes de alvenaria à compressão uniaxial para avaliar a influência de argamassa presente nas juntas horizontais. Paralelamente com estes ensaios, foram realizados ensaios à compressão em paredes de alvenaria em BTC com dois tipos de reforços distintos e separadamente que se podem aplicar neste tipo de construção, de modo a avaliar o seu efeito., Earth construction is a technique used worldwide and one of the oldest construction forms. This material has several advantages when compared with other existing construction materials. One of the most developed technique currently is the use of compressed earth blocks (CEB). The use of CEB is an improvement of the ancient adobe technique and consists in mechanically compacting soil inside a mould to reduce its porosity and improve the mechanical strength, resulting into an earth block. A major disadvantage is the diminished suitability of locally available soils. In the case of residual granitic soils of the Minho region, its suitability is almost non-existent, making necessary the use of some sort of chemical soil stabilization, being the most usual the addition of cement and lime. Thus this work it became important to characterize the soil to further stabilize it and produce CEBs. In order to further develop the work carried out previously and to consider the work carried out simultaneously by others with this research work, a deep mechanical characterization of CEBs was carried out. Afterwards, the blocks were tested together with masonry walls under uniaxial compression to evaluate the influence of the horizontal mortar joints. In parallel with these tests, compression tests were performed on masonry wallets considering two different types of strengthening techniques that can be applied in this type of construction, in order to evaluate its effect.