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Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil na área de Especialização de Estruturas Neste trabalho apresenta-se um estudo que envolve a observação e análise do comportamento dinâmico de uma ponte pedonal, através da análise e comparação de resultados de modelos numéricos e resultados experimentais obtidos com a realização de ensaios de vibrações, tendo em vista a caracterização dos parâmetros fundamentais da resposta dinâmica, designadamente frequências naturais e modos de vibração. Numa primeira fase apresenta-se uma revisão sobre os fundamentos da abordagem clássica da dinâmica de estruturas, no domínio do tempo e da frequência, e um estudo sobre a formulação de estado, para osciladores de um grau de liberdade, que posteriormente é generalizada para sistemas de vários graus de liberdade, recorrendo-se a um modelo físico de uma viga metálica, idealizado com três graus de liberdade. São introduzidos e discutidos os principais aspetos relacionados com a ação de peões, em pontes pedonais, e alguns procedimentos e requisitos regulamentares utilizados em projetos de obras deste tipo. Abordam-se os conceitos essenciais à realização de ensaios dinâmicos, apresentando os principais tipos de ensaios, as metodologias e equipamentos associados, focando-se principalmente nos ensaios de vibração ambiental. Discutem-se alguns dos principais cuidados a ter no processamento da informação experimental, adquirida nesse tipo de ensaios. São também descritos alguns métodos de identificação modal, que permitem identificar as características dinâmicas das estruturas, a partir de séries temporais de aceleração, obtidas em ensaios de vibração ambiental. A introdução desses conceitos foi baseada na aplicação a resultados gerados numericamente e obtidos experimentalmente, para o modelo físico de uma viga metálica, idealizado com três graus de liberdade. O trabalho termina com a apresentação do estudo de caso da referida ponte pedonal, que envolve a caracterização do seu comportamento dinâmico, tendo como ponto de partida a apresentação das principais hipóteses assumidas para o desenvolvimento do modelo numérico. Segue-se uma descrição de dois ensaios de vibração ambiental, realizados com o intuito de avaliar os parâmetros modais da obra: o primeiro recorrendo a um sistema de observação clássico (sistema de aquisição de dados e sensores); e o segundo recorrendo apenas à utilização de um Smartphone, que pode ser interessante numa análise preliminar. Finalmente, é efetuada uma comparação entre resultados experimentais e numéricos com o intuito de calibrar o modelo numérico da estrutura. This work presents a study that involves the observation and analysis of a pedestrian bridge’s dynamic behavior, through analysis and comparison of results from numerical models and experimental results obtained from the execution of vibration tests, in order to characterize their dynamic parameters, namely natural frequencies and modes of vibration. In a first phase is presented a review on the main concepts of the classic approach of structural dynamics, in the time and frequency domain, and is shown a study of the state space formulation for oscillators of a single degree of freedom which is later generalized to multi degrees of freedom systems, using a physical model of a steel beam, idealized with three degrees of freedom. The main aspects related to the pedestrian load in pedestrian bridges are introduced and discussed, as well as some procedures and codes requirements used in this type of projects. In this work, it’s also discussed the essential concepts to carry out dynamic tests, presenting the main types of these tests, methodologies and related equipment, focusing mainly on the ambient vibration tests. Additionally, some of the main cautions to be taken in the processing of experimental data, acquired in this type of tests are also discussed. An important part of this work is the description of modal identification methods. These methods allow the identification of the dynamic characteristics of the structures, from the time series of acceleration obtained in ambient vibration tests. The introduction of these concepts was based on the application to results generated numerically and obtained experimentally, for the physical model of a steel beam, idealized with three degrees of freedom. This work ends with the introduction of the case study of a pedestrian bridge, which involves the characterization of its dynamic behavior starting with the presentation of the main hypotheses assumed for the development of the numerical model. After will be presented a description of two ambient vibration tests carried out with the purpose of evaluating the modal parameters of these structure: first, using a classic observation system (data acquisition system and sensors); and second using only a Smartphone, which may be interesting as a preliminary analysis. Finally, a comparison is made between experimental and numerical results in order to calibrate the numerical model of the structure. N/A

Em Lisboa, muito do edificado é constituído por edifícios antigos de alvenaria, apresentando sinais de degradação, e/ou foi alvo de intervenções que alteraram as suas características resistentes ori-ginais. Estes edifícios estão potencialmente vulneráveis a uma ação sísmica de grande magnitude, que sabemos pode ocorrer em Portugal a qualquer momento. Como abordado nesta dissertação, a vulnerabilidade sísmica destes edifícios dependerá de diversas características dos mesmos, como a geometria, a época da sua construção, as técnicas utilizadas, as propriedades dos seus compo-nentes e a variabilidade esperada dos mesmos. Neste sentido, o desenvolvimento de ferramentas de análise da vulnerabilidade sísmica de edifícios antigos que considerem as suas características próprias, mas que sejam suficientemente práticas de implementar e usar, constitui-se como um imperativo técnico da Engenharia Civil atual, com vista à identificação célere dos casos que requerem reforço estrutural urgente. Esta dissertação enqua-dra-se nessa ação, fazendo a apresentação de alguns dos métodos mais conhecidos de análise sísmica de edifícios, e aplicando esses métodos a um caso de estudo selecionado para o efeito. A vulnerabilidade sísmica de um edifício antigo pós-pombalino situado em Lisboa foi assim avaliada nesta dissertação, considerando mecanismos no plano das paredes estruturais. Com grau cres-cente de complexidade, efetuou-se primeiro uma caracterização dinâmica do edifício através dos resultados de medições de vibrações ambientais, fizeram-se análises estáticas não-lineares e cor-respondente cálculo das curvas de capacidade, e no final análises dinâmicas incrementais não-lineares e as correspondentes curvas de fragilidade de uma parede do edifício analisado. Para as análises estáticas não-lineares utilizaram-se os programas de cálculo SAP2000 e 3Muri. Pretendeu-se com esta escolha comparar e verificar os resultados obtidos com um programa co-mercial amplamente utilizado pelos engenheiros civis em Portugal (SAP2000), com um programa de cálculo mais específico para a análise sísmica de edifícios antigos, que foi desenvolvido em Itália (3Muri). Pretende-se desta forma também mostrar se um programa de cálculo mais generalista como o SAP2000 pode ser usado, e como, em análises não-lineares de edifícios antigos, tanto estáticas como dinâmicas. Para tal, incluem-se ainda nesta dissertação Anexos que mostram os principais passos necessários para a modelação efetuada.

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Estruturas A monitorização do comportamento dinâmico de estruturas é uma forma eficaz de despistar a ocorrência de alguma alteração desse comportamento e, desta forma, dispor de uma avaliação contínua da integridade estrutural. O elevado volume de informação gerado por um sistema de monitorização dinâmica torna necessário o desenvolvimento de algoritmos que realizem de forma automática o processamento dessa informação, extraindo os parâmetros modais da estrutura. O presente trabalho pretende contribuir para uma mais eficiente automatização da identificação dinâmica de estruturas, através do desenvolvimento de um algoritmo para esse efeito e da sua aplicação aos dados provenientes do sistema de monitorização dinâmica da ponte de São João, procurando-se também caracterizar a influência dos efeitos das variações ambientais nas suas caraterísticas dinâmicas. Para este efeito, efetuou-se uma revisão bibliográfica, da qual resulta uma síntese dos conceitos associados à identificação modal de estruturas, bem como os ensaiosrealizados in situ para a caraterização do comportamento dinâmico de estruturas. Referem-se, também, de uma forma geral, alguns dos métodos utilizados no processamento dos valores experimentais para a extração das caraterísticas dinâmicas de estruturas, tanto no domínio da frequência como no domínio do tempo. Elaborou-se uma rotina em MatLab, aplicando o método básico no domínio da frequência, como forma de realizar a caraterização dinâmica da estrutura em análise, que foi validada através da aplicação a uma estrutura de pequenas dimensões. Descreve-se a Ponte de São João, bem como do seu sistema de monitorização da integridade estrutural. A ponte é utilizada como caso de estudo para aplicação do método de identificação modal implementado em MatLab. Descreve-se também o ensaio de vibração ambiental realizado nesta obra de arte, cujos resultados foram tratados através do recurso a um programa comercial. Foi implementado um modelo numérico da ponte, tendo em vista a simulação do seu comportamento dinâmico, cujos resultados são comparados com os provenientes do ensaio de vibração ambiental. Apresenta-se a evolução dos parâmetros modais da ponte ao longo de cinco meses, analisando-se os fatores, nomeadamente ambientais, que influenciam essa evolução. Por último, é efetuada uma avaliação dos resultados obtidos e são apontadas algumas perspetivas de desenvolvimentos futuros. Abstract: The monitoring of the dynamic behaviour of bridges is an effective way to continuously evaluate the variation of its dynamic modal parameters and thus to detect the occurrence of any damage. The huge amount of data collected by a dynamic monitoring system requires the development of algorithms for its automatically processing, in order to identify the modal parameters of the structure. The purpose of this work is to contribute for the improvement of the automatic identification of the bridge modal parameters, through the development of an algorithm for this effect and its application to the data acquired by the dynamic monitoring system of the São João bridge. Another contribution is the study of the influence of environmental variations effects on the bridge dynamic characteristics. For this purpose, a review of the basic concepts related to modal identification of structures, as well as the tests performed in situ to characterize the structural dynamic behaviour are presented. Some of the used methods to process the experimental values used in the extraction of the modal parameters, both in the frequency domain and in time domain, are also presented. A routine was developed in MatLab, based on the basic frequency domain method, as a way to get the modal parameters of the structure under analysis, which was validated through the application to a smaller structure. A description of São João Bridge is carried out, as well as its structural health monitoring system. This bridge was used as a case study for the application of the modal identification method implemented in MatLab. The ambient vibration test performed for obtaining dynamic characteristics of this bridge is also described. A numerical model of the bridge was implemented, to simulate its dynamic behaviour, whose results are compared with those from the ambient vibration test. The evolution of the modal parameters of the bridge is presented over five months, and the influence of these factors, namely environmental, is analysed. Finally, the conclusions are presented and some future developments are proposed. N/A

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Estruturas Neste trabalho mostra-se uma perspetiva sobre a observação e análise do comportamento dinâmico de edifícios de betão armado, recorrendo à análise e comparação de resultados de modelos numéricos e resultados experimentais provenientes da realização de ensaios de vibrações, com vista à caracterização dos principais parâmetros da resposta dinâmica, nomeadamente frequências naturais, modos de vibração e amortecimentos modais. Numa fase inicial do trabalho apresentam-se os conceitos fundamentais da dinâmica de estruturas, aplicados ao estudo de sistemas de um grau de liberdade, no domínio do tempo, no domínio da frequência, sendo depois generalizados para sistemas de vários graus de l iberdade recorrendo a um exemplo de um modelo de dois graus de liberdade, associado a um modelo físico de um pórtico de dois pisos. São também abordados alguns dos principais conceitos associados à realização de ensaios de vibrações, que vão desde a descrição dos principais tipos de ensaios, passando pela indicação de alguns dos equipamentos utilizados (sistemas de aquisição e sensores) e pelo planeamento necessário para a sua execução, até às metodologias envolvidas no pré-processamento e no processamento dos registos de aceleração obtidos em ensaios de vibrações. Descrevem-se os principais conceitos associados à implementação de metodologias de identificação modal no domínio da frequência, recorrendo a resultados gerados numericamente e obtidos experimentalmente para o modelo físico do edifício de dois pisos, os quais são comparados com resultados de modelos numéricos. O trabalho termina com a apresentação de um estudo de caso referente à caracterização do comportamento dinâmico de um edifício de betão armado com 16 pisos, no qual se começa por estabelecer as principais hipóteses assumidas para o desenvolvimento do modelo numérico. Descrevem-se os procedimentos adotados para a realização de um ensaio de vibração ambiental, indicando-se os pontos instrumentados e os parâmetros utilizados na realização do ensaio, posteriormente procede-se à identificação modal dos principais parâmetros da resposta dinâmica (frequências naturais e modos de vibração), a partir das histórias de acelerações obtidas no ensaio. Finalmente é apresentada uma comparação entre os resultados experimentais e numéricos, em termos de frequências naturais e modos de vibração. Abstract: In this work, it s shown a perspective about the observation and analysis of the dynamic behaviour of reinforced concrete buildings, based on the analysis and comparison of numeric results and experimental results from vibration tests, which aims the characterization of the main parameters of the dynamic response, namely natural frequencies and modes shapes. At the beginning of the work the fundamental concepts of structural dynamics are presented, applied to a single degree of freedom system, in time domain, frequency domain, and then are generalized to multi degrees of freedom systems, using an example of a physical model of a two-story building. Some of the main concepts related with vibration testing are also discussed, namely the description of the main types of tests, the indication of some of the equipment used (acquisition systems and sensors), the planning process to carry out it, the pre-processing and processing methodologies of the acceleration records, obtained from vibration tests. The main concepts related with the implementation of modal identification techniques in the frequency domain are described, using numerically generated results for a two -story building model and experimental data obtained from the physical model of the two-story building, which are compared with results of numerical models. The main goal of this work is the dynamic characterization of a 16thstory reinforced concrete building, which starts with an approach to the assumed main hypothesis for the numerical model development. The procedures adopted to carry out an ambient vibration test are described, indicating the instrumented points and the parameters used in the test, and then proceed to the modal identification of the main parameters of the dynamic response (natural frequencies and mode shapes), from the time acceleration records obtained in the test. Finally, a comparison between experimental and numerical results, in terms of natural frequencies and modes of vibration, is presented. N/A

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC Na análise do comportamento dinâmico de sistemas barragem-fundação-albufeira é importante utilizar modelos numéricos de elementos finitos tridimensionais (EF3D) que permitam simular a interação dinâmica água-estrutura e o comportamento das principais superfícies de descontinuidade tais como juntas e fissuras com aberturas significativas. A adequabilidade destes modelos numéricos para simulação do comportamento dinâmico de barragens deve ser verificada, sempre que possível, com base em dados experimentais que, em geral, podem ser obtidos sem grandes custos, através de medições em obra recorrendo a ensaios de vibração sob excitação ambiente/operacional. Nesta dissertação analisa-se o comportamento dinâmico da barragem da Aguieira, que é do tipo abóbadas múltiplas, recorrendo a um modelo numérico de EF3D baseado numa formulação em pressões e deslocamentos a qual foi implementada computacionalmente em MATLAB, no programa DamDySSA1.0, desenvolvido no decorrer do presente trabalho. O referido modelo EF3D da barragem da Aguieira foi calibrado com base em resultados de ensaios de vibração ambiente, realizados no âmbito deste trabalho, e em resultados de ensaios de vibração forçada e ambiente anteriormente realizados pelo LNEC, na situação de albufeira vazia e cheia. Os resultados dos mais recentes ensaios de vibração ambiente (realizados em 2015, com albufeira cheia) foram analisados com base no programa de identificação modal Modal_ID2.0desenvolvido no LNEC. Com vista a testar o programa DamDySSA1.0 apresenta-se também uma comparação com resultados obtidos através de um modelo clássico de massas de água associadas (programa DynDam1.0, LNEC). O programa DamDySSA1.0 permite efetuar a análise sísmica de sistemas barragem-fundação-albufeira tendo em conta a interação dinâmica água-estrutura com base na já referida formulação em pressões e deslocamentos na qual é necessário discretizar a albufeira em elementos finitos de pressão e a barragem/fundação em elementos finitos de deslocamento (neste caso utilizaram-se EF tipo cubo, isoparamétricos, com 20 pontos nodais). A resposta dinâmica do sistema é calculada com base numa abordagem de estado (em deslocamentos e velocidades e em pressões e respetivas derivadas no tempo) e recorrendo a coordenadas modais complexas. Desta forma é possível considerar a hipótese de amortecimento viscoso generalizado (ou não proporcional) e o amortecimento de radiação na albufeira. Admite-se a hipótese comportamento elástico-linear, no betão e nas superfícies de descontinuidade, e a fundação é simulada como uma subestrutura elástica e sem massa. Após a calibração, o referido modelo foi utilizado num estudo de verificação da segurança da barragem da Aguieira sob ações sísmicas relativamente à possibilidade de ocorrência de roturas locais no betão. Apresentam-se resultados para a combinação das ações estáticas (peso próprio e pressão hidrostática) com o Sismo Base de Projeto e com o Sismo Máximo de Projeto. Abstract: In the analysis of the dynamic behavior of dam-foundation-reservoir systems it is important to use 3D finite element models (3DFE) that allow the simulation of the water-structure dynamic interaction and the influence of the major discontinuities such as contraction joints and cracks with significant apertures. The suitability of these numerical models for simulating the dam dynamic behavior should be verified, whenever possible, using experimental data that can be obtained through in situ measurements of low cost as vibration tests under ambient/operational excitation. This dissertation analyzes the dynamic behavior of the Aguieira dam, a multiple archdam, using a 3DFE numerical model based on a formulation in pressures and displacements which was computationally implemented in MATLAB in DamDySSA1.0 program, developed in the scope of this work. The above mentioned Aguieira dam 3DFE model was calibrated based on the results of ambient vibration tests performed in the scope of this work, and on results of forced and ambient vibration tests previously performed by LNEC, for empty and full reservoir. The results of the latest ambient vibration tests (carried out in 2015, with full reservoir) were analyzed using Modal_ID2.0 that is a modal identification software developed at LNEC. In order to test the software DamDySSA1.0 a comparison with results from a classical model based on the added water masses formulation (DynDam1.0, LNEC) was also presented. The DamDySSA1.0 program allows us to perform the seismic analysis of dam-foundationreservoir systems taking into account the water-structure dynamic interaction based on the aforementioned formulation in pressures and displacements in which it is necessary to discretize the reservoir into pressure finite elements and the dam/foundation into finite elements of displacements (cubic FE, isoparametric, with 20 nodes). The dynamic response is computed based on a state approach (displacement and velocities and pressures and its time derivatives) and using complex modal coordinates. Thus it is possible to consider the hypothesis of generalized viscous damping (non-proportional) and the radiation damping on the reservoir. Thelinear-elastic behavior hypothesis is assumed for concrete and for discontinuities, and the foundation is simulated as an elastic and massless substructure. After calibration, the model was used for a safety evaluation study of Aguieira dam under seismic loads regarding concrete local ruptures. Results are presented for the combination of static loads (self-weight and hydrostatic pressure) with the Operating Basis Earthquake and the Maximum Design Earthquake.

Em Portugal grande parte dos edifícios históricos antigos são constituídos por alvenaria de pedra. Este género de construção é particularmente vulnerável a ações de natureza dinâmica, nomeadamente a ações sísmicas. O estudo da vulnerabilidade sísmica destes edifícios permite estimar os níveis de dano expectáveis, aquando da ocorrência de um sismo e apoiar o desenvolvimento de técnicas de reforço que permitam evitar o colapso dos mesmos. O objetivo principal do presente estudo é avaliar a vulnerabilidade sísmica do arco da rua Augusta em Lisboa, perante um evento sísmico regulamentar, utilizando um programa de cálculo comercial especializado que permite a utilização de análises dinâmicas não lineares. Numa primeira fase procedeu-se à identificação modal do arco, com recurso a ensaios de vibração ambiental. Os resultados destes ensaios de caracterização dinâmica foram utilizados para calibrar o modelo numérico, o qual foi desenvolvido no programa de cálculo Extreme Loading for Structures, baseado no Método dos Elementos Aplicados. O modelo numérico foi utilizado, numa segunda fase, para avaliar a vulnerabilidade sísmica do arco. Uma análise preliminar pushover permitiu obter a curva de capacidade da estrutura, que por sua vez, possibilita a definição os limites de um conjunto de estados de dano considerados relevantes para o arco. Subsequentes análises sísmicas não lineares e a definição de curvas de fragilidade, permitem estimar os níveis de dano prováveis para vários níveis de ação sísmica e concluir sobre a vulnerabilidade sísmica do Arco da Rua Augusta perante um cenário sísmico regulamentar.

Dissertação de natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil Este trabalho aborda a caracterização do comportamento dinâmico de um edifício de betão armado, através da realização de ensaios de vibração ambiental que permitem a identificação das frequências naturais e dos modos de vibração e possibilitam a calibração de modelos numéricos desenvolvidos em programas de análise estrutural. Inicialmente descrevem-se alguns aspetos históricos associados à mecânica e/ou à dinâmica estrutural que possibilitam enquadrar os atuais fundamentos da análise dinâmica de estruturas que são abordados posteriormente. Esses fundamentos descrevem o comportamento de modelos físicos com um e com vários graus de liberdade, analisados no domínio do tempo e/ou no domínio da frequência. Numa segunda fase são descritas as metodologias mais utilizadas para caracterizar o comportamento dinâmico de estruturas em pórticos de betão armado, realçando as técnicas experimentais e numéricas utilizadasatualmente pela comunidade científica para este tipo de abordagem. Paralelamente, é estudada a influência dos painéis de enchimento de alvenaria de tijolo e a influência da existência de juntas no comportamento dinâmico de edifícios. O trabalho termina com uma caracterização dinâmica do Edifício Ferreira Cardoso, no Campus do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, envolvendo ensaios de vibração ambiental e resultados de um modelo numérico desenvolvido em SAP2000. Os resultados experimentais e numéricos são comparados, em termos das frequências naturais e modos de vibração, seguindo-se uma calibração e aperfeiçoamento do modelo numérico com vista a futuros estudos. Abstract: This work deals with the characterization of the dynamic behavior of a reinforced concrete building, through ambient vibration tests that permits the identification of natural frequencies and mode shapes and enable calibration ofnumerical models developed in structural analysis programs. Initially describes some historical aspects related to mechanical and / or structural dynamics that allow frame the current fundamentals of dynamic analysis of structures that are discussed later. These fundamentalsdescribe the behaviour of physical models with one and with several degrees of freedom, analyzed in the time domain and / or frequency domain. In a second phase, the methodologies used to characterize the dynamic behavior of reinforced concrete are described, highlighting the experimental and numerical techniques currently used by the scientificcommunity for this type of approach. Simultaneously, the influence of brick masonry infill panels and the influence of the existence of separation joints in the dynamic behavior of buildings are studied. The work ends with a dynamic characterization of Ferreira Cardoso Building on the campus of the Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, involving ambient vibration tests and results of a numerical model developed in SAP2000. The experimental and numerical results are compared in terms of natural frequencies and mode shapes, followed by an adjustment and improvement of the numerical model owing future studies.

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no âmbito do protocolo de cooperação ente o ISEL e o LNEC O presente trabalho visa mostrar a importância da utilização integrada de modelos numéricos e de resultados da observação do comportamento dinâmico de barragens abóbada com vista ao controlo da sua segurança, particularizando para o caso da barragem de Alto Ceira II. Neste trabalho confrontam-se resultados obtidos experimentalmente e resultados obtidos numericamente. Os resultados experimentais são adquiridos através de ensaios de vibração ambiente, devidamente tratados e analisados através de técnicas de identificação modal (análise espetral) e, os resultados numéricos são obtidos através de dois programas, realizados em MATLAB, no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), designados por Dynamic State of Space Analysis (DySSA2.6) e Dynamic Analysis of Dams (DynDam1.0) que permitem a análise do comportamento dinâmico de sistemas barragem-fundação-albufeira. São apresentados os fundamentos da análise e processamento de sinais, nomeadamente a análise espetral (análise no domínio da frequência), quais os erros que lhes estão associados e as técnicas para os atenuar ou mesmo eliminar e, de seguida, expõem-se quais os métodos utilizados na identificação modal estocástica realizada para os ensaios de vibração ambiente da barragem de Alto Ceira II. Apresentam-se os fundamentos do Método dos Elementos Finitos (MEF), utilizado para a integração numérica da equação de Navier, bem como as duas formulações utilizadas em cada um dos programas referidos, a formulação clássica (DynDam1.0) e a formulação no espaço de estados (DySSA2.6). Analisa-se o comportamento dinâmico da barragem de Alto Ceira II, em termos de frequências naturais e configurações modais, utilizando um modelo 3D representativo do sistema barragem-fundação-albufeira. Este modelo é calibrado com base em resultados experimentais e é utilizado para estudar a resposta sísmica da obra na perspetiva da verificação da segurança para as principais combinações. Abstracts: This work aims to show the importance of the integrated use of numerical models and monitoring data in order to study the dynamic behavior of arch dams in view to the safety control. Alto Ceira II dam is presented as a case study. In this work experimental and numerical results are confronted. The experimental data is acquired through ambient vibration tests, properly processed and analyzed through modal identification techniques (spectral analysis). Numerical results are obtained with software developed within MATLAB in Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC). Two programs were developed: Dynamic State of Space Analysis (DySSA2.6) and Dynamic Analysis of Dams (DynDam1.0). These programs allow the analysis of the dynamic behavior of dam-foundation-reservoir systems. The fundamentals of signal analysis are presented, including spectral analysis (analysis in the frequency domain), referring some errors that might be associated and techniques to mitigate or even eliminate them. Stochastic modal identification methods based on frequency domain decomposition techniques are exposed using as example the data acquired during the ambient vibration tests performed on Alto Ceira II dam. The fundamentals of Finite Element Method (FEM) are referred, in view of the numerical integration of the Navier equation for dynamic loads. The formulations used in each of the programs mentioned earlier, the classical formulation (DynDam1.0) and the state of space formulation (DySSA2.6) are presented. The dynamic behavior of Alto Ceira II dam is analyzed in terms of natural frequencies and mode shapes, using a 3D model for the dam-foundation-reservoir system. This model is calibrated based on experimental results and then is used to study the seismic response of the dam in order to verify the safety for the main load combinations.

O presente trabalho procura mostrar as potencialidades das técnicas de monitorização estrutural, de detecção, localização e caracterização de dano através de alterações dos parâmetros modais. As características dinâmicas de vibração de uma estrutura são alteradas pela presença de dano, o que, representando uma perda física, conduz à consequente perda de rigidez. Este fenómeno é responsável por modificações nas frequências naturais, deslocamentos modais e respectivas derivadas. Este trabalho apresenta a curvatura das configurações modais como possível parâmetro de controlo na identificação de dano estrutural. Neste documento encontram-se vários estudos de sensibilidade realizados em três modelos distintos (viga bi-apoiada, viga em consola e pórtico encastrado) em que se pretende avaliar a fiabilidade do método das curvaturas. Foram também desenvolvidos estudos respeitantes às alterações das frequências naturais e às alterações de dois indicadores estatísticos, o MAC e o COMAC. Com base nos resultados do método das curvaturas foi desenvolvida uma Java Applet, que constitui uma ferramenta de cálculo que permite explorar as potencialidades do método das curvaturas modais na identificação de danos em várias estruturas. Esta aplicação foi desenvolvida no compilador NetBeans IDE.

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório de Engenharia Civil (LNEC) para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC Na generalidade dos países com atividade sísmica, a regulamentação em vigor relativa à segurança de barragens indica que para as obras de maior risco potencial é necessário instalar equipamentos que permitam a medição da resposta sob ações sísmicas. A vantagem dos atuais sistemas de monitorização de vibrações em contínuo é que permitem não só medir e armazenar os registos de acelerações durante os sismos mas também antes e depois, o que é fundamental para avaliar se a atuação do sismo provocou danos estruturais significativos (os parâmetros modais podem sofrer alterações). Na perspetiva da monitorização em contínuo é fundamental utilizar/desenvolver programas que permitam efetuar o processamento automático dos registos medidos. Neste trabalho analisam-se e exploram-se as potencialidades do programa Modal_ID2.0 (Modal Identification) desenvolvido no LNEC, em MATLAB, para o sistema de monitorização instalado na barragem do Cabril (caso de estudo adotado). Este programa baseia-se nas conhecidas técnicas de identificação modal no domínio da frequência e permite determinar de forma automática os principais parâmetros modais da estrutura (frequências naturais, configurações modais e amortecimentos modais) e a sua evolução ao longo do tempo. Permite ainda a comparação dos resultados experimentais com resultados numéricos obtidos através dos programas de elementos finitos 3D, DySSA2.6 (“Dynamic State Space Analysis”) e DynDam1.0, também desenvolvidos no LNEC, em MATLAB. O primeiro permite a análise dinâmica de sistemas barragem-fundação-albufeira considerando a discretização da albufeira em elementos finitos e recorrendo a uma formulação de estado. O segundo recorre a uma formulação modal clássica em deslocamentos e recorre à hipótese de massas de água associadas de Westergaard para simular as pressões hidrodinâmicas. Por fim, é utilizado um modelo de massas de água associadas devidamente calibrado com base nos resultados experimentais obtidos para várias cotas de água, para efetuar um estudo de verificação da segurança à rotura da barragem do Cabril para a combinação PP+PH+SBP× λ. Abstract: In most countries with seismic activity, the regulation in use on dam safety specifies that for the structures with great potential risk it’s necessaryto install equipment to measure the response under seismic actions. The advantage of the currentvibration monitoring systems is that they allow not only to measure and store the acceleration records for earthquakes but also before and after they occurred, which is essential to evaluate the earthquake's actions which caused significant structural damage (the modal parameters may change). In the perspective of continuous monitoring it’s essential to use/develop programs that can perform automatic processing of the measured records. In this paper, it’s analyzed and explored the potential of Modal_ID2.0program (Modal Identification) developed at LNEC, in MATLAB, for the monitoring system installed in Cabril dam (casestudy adopted). This program is based on frequency domain modal identification techniques and automatically determines the main modal parameters of the structure (natural frequencies, mode shapes and modal damping) and its evolution over time. It also allows the comparison of experimental results with numerical results obtained from the finite 3D element programs, DySSA2.6("Dynamic State Space Analysis") and DynDam1.0, also developed at LNEC, in MATLAB. The first, studies the dynamic behavior of the tridimensional system Reservoir-Dam-Foundation using the space state formulation with a reservoir discretized in finite elements. The second, uses a classical modal formulation based on displacements and uses the added mass at the dam’s upstream surface to simulate hydrodynamic pressures according to Westergaard hypothesis. Finally, a model with properly calibrated added masses based on experimental results for different water levels is used at the dam’s upstream surface, to study the safety of Cabril dam to the combination PP + PH + SBP × λ.

Os terramotos têm sido considerados uma das forças mais destrutivas e violentas da natureza, causando grandes tragédias e perdas económicas significativas. O objetivo principal do presente estudo é avaliar o comportamento global e local de três pontes pedonais, pré-fabricadas, durante a ação sísmica regulamentar. Através destas análises, pretende-se avaliar o risco de colapso das estruturas por “descalçamento” do tabuleiro e, caso necessário, propor soluções para evitar este fenómeno e melhorar o desempenho sísmico dos passadiços. No domínio de pontes, o “descalçamento dos apoios” é um tipo de rotura que pode ocorrer em estruturas com tramos simplesmente apoiados, onde os problemas surgem geralmente na interface de ligação tabuleiro-pilar, podendo conduzir ao derrubamento do primeiro. Este tipo de ligação é geralmente constituído por um conjunto de varões de aço – ferrolhos, chumbados verticalmente ao capitel do pilar e que atravessam placas de neoprene, ficando instalados no negativo das vigas. A selagem dos varões é normalmente realizada com argamassa de alta resistência. Os problemas que surgem neste tipo de ligação estão associados, a maior parte das vezes, à falta de manutenção e ao insuficiente comprimento de entrega do tabuleiro na zona dos aparelhos de apoio. A simulação do comportamento da estrutura durante as várias fases construtivas e aplicação de cargas, até ao colapso total, implica a utilização de uma ferramenta adequada. A modelação numérica foi efetuada com recurso ao programa de cálculo não-linear de estruturas Extreme Loading for Structures, baseado no Método dos Elementos Aplicados. O método considera os efeitos da não-linearidade física e geométrica, permitindo analisar o comportamento das estruturas durante a fase elástica e inelástica, passando pela cedência das armaduras, abertura e propagação de fendas até à separação dos elementos. Com base neste trabalho, foi possível verificar alterações significativas na resposta sísmica da estrutura, nomeadamente devido à eventual degradação dos ferrolhos.

Neste artigo é apresentado o tipo de instrumentação, a metodologia utilizada e os resultados obtidos num ensaio de caracterização dinâmica realizado num edifício de betão armado de 9 pisos sem dimensionamento sismo-resistente construído no final da década de 1970 recorrendo à medição das vibrações causadas pela excitação ambiente. Apresenta-se também a metodologia de elaboração de um modelo numérico representativo com recurso a elementos finitos no qual se ajustaram alguns parâmetros para que as primeiras frequências de vibração e as respetivas configurações modais desse modelo correspondessem aos resultados experimentais. O principal objetivo deste estudo consiste no desenvolvimento de um modelo numérico mais refinado para o estudo do comportamento dinâmico da estrutura. 16p DE/NESDE

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Estruturas Ao longo dos anos, os problemas de vibração em pontes pedonais têm sido cada vez mais um motivo de preocupação, devido ao aumento da leveza e esbelteza associadas a este tipo de estruturas. Nesta dissertação, o caso de estudo é o passadiço pedonal que faz a ligação entre a FCT-UNL e o Madan Parque, no Monte da Caparica, Almada, sendo o principal objectivo analisar a sua resposta dinâmica devido às acções pedonais. É desenvolvido e calibrado um modelo de elementos finitos, através da identificação modal experimental e estudos paramétricos. Adicionalmente, é feita uma análise da resposta dinâmica induzida por uma acção pedonal, recorrendo ao modelo elaborado e a um ensaio experimental, permitindo assim validar o modelo quanto à sua fiabilidade. Posteriormente, é feita uma análise da susceptibilidade do passadiço a problemas de vibração excessiva, através da metodologia desenvolvida pelo Sétra, concluindo-se que não é necessário proceder a qualquer análise dinâmica. Por fim, é feito um estudo sobre a implementação de um sistema de controlo passivo, de modo a reduzir os níveis de vibração. A resposta dinâmica é posteriormente analisada, com e sem o sistema de controlo, recorrendo ao programa de elementos finitos SAP2000. Verifica-se que a implementação do sistema de controlo permite verificar os graus de conforto estabelecidos.

Trabalho de Dissertação de natureza científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Estruturas O trabalho realizado tem como principal objetivo a avaliação do comportamento dinâmico de um edifício do século XIX através de ensaios de vibração ambiente. Para o efeito foram realizados ensaios dinâmicos para identificação das características dinâmicas de edifício. Simultaneamente foi desenvolvido um modelo numéricodo edifício com elementos finitos, tendo-se procedido à sua calibração a partir dos resultados experimentais. A componente experimental envolveu a realização de ensaios de medição de vibrações ambiente, no total de doze campanhas, para identificação das frequências próprias, dos coeficientes de amortecimento e das configurações dos principais modos de vibração naturais da estrutura. Para a elaboração do modelo de elementos finitos foi necessário proceder à recolha dos dados relativos à geometria da estrutura, bem como às características dos materiais. Para tal foi necessário efetuar uma pesquisa de informação sobre o tipo de construção, evidenciando-se os principais materiais utilizados nos elementos estruturais. Posteriormente, tendo em conta a escolha estratégica do posicionamento dos sensores na estrutura, procedeu-se à sua análise através de métodos de identificação modal, de forma a obter a resposta dinâmica do edifício em estudo. Finalmente, os resultados numéricos e experimentais foram comparados, efetuando-se a calibração do modelo numérico através do ajuste de alguns parâmetros por forma a aproximar as características dinâmicas numéricas às experimentais, tanto em termos de frequências como de configurações modais. Abstract: The main goal of this work is to carry out a dynamic behavior evaluation of a Lisbon located XIX century building, through ambient vibration tests and subsequent results analysis. The implemented test campaign, during which ambient vibration tests were conducted, had a total of twelve different stages and was carried out with the aim of providing an adequate dynamic characterization of the building. During the referred test campaign, the natural frequencies of the building, as well as the damping coefficients and the main natural vibration mode shapes were successfully identified. Simultaneously, a finite element numerical analysis of the model was developed, thus allowing for comparison and calibration with the test results obtained experimentally. For the proper development of the finite element model the necessary data on the geometry of the structure was collected, and also on the characteristics of the materials and building techniques currently used at the time of erection. To this end, it was carried out a comprehensive research for information on the available literature about the structural performance of the particular construction typology of the studied building. The research made it possible to identify the principal materials used in structural elements, and also the theoretical behavior of similar type buildings. Subsequently, by considering the strategic positioning of the sensors installed on the structure, a modal identification was carried out in order to obtain the dynamic response of the building. Finally, the numerical and experimental results were compared by performing the calibration of the numerical model; the adjustment of the models parameters in a trial and error iterative method, allowed to approximate the dynamic characteristics of the numerical model with those obtained from field tests, in regard of natural frequency and vibration modes.

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Estruturas Com a presente dissertação pretende-se realizar um estudo numérico e experimental que tem por objectivo mostrar uma perspectiva sobre a caracterização do comportamento dinâmico de edifícios de betão armado. Este estudo inclui a realização de ensaios de vibração ambiental e o desenvolvimento de modelos de elementos finitos para a identificação dos parâmetros modais do edifício: frequências naturais de vibração, coeficientes de amortecimentos modais e configuração dos modos de vibração. Na primeira fase, aborda-se superficialmente o tema da reabilitação e são indicados aspectos fundamentais relativamente aos edifícios de betão armado, designadamente a evolução do edificado em Portugal, as anomalias mais frequentes bem como os respectivos métodos de inspecção e ensaio. Apresentam-se também algumas considerações sobre a importância do desenvolvimento de modelos numéricos e a realização simultânea de ensaios de vibração ambiental, bem como a sua relevância na elaboração de estudos de avaliação da segurança sísmica de estruturas. No final do capítulo, apresenta-se a evolução histórica da regulamentação de estruturas em Portugal e uma perspectiva sobre o reforço sísmico. Seguidamente, apresentam-se os fundamentos da análise dinâmica em edifícios, nomeadamente para modelos com 1 grau de liberdade e modelos com múltiplos graus de liberdade, tanto no domínio do tempo como no da frequência. São introduzidos alguns aspectos sobre o desenvolvimento de modelos numéricos e a realização de ensaios experimentais para a caracterização do comportamento dinâmico de edifícios. São também abordados os métodos de identificação modal, dando-se uma maior importância aos métodos de identificação modal estocástica, no domínio do tempo e no da frequência. Por fim, apresenta-se um caso de estudo referente à caracterização do comportamento dinâmico do edifício da residência de estudantes da Escola Superior de Enfermagem de Calouste Gulbenkian, em Lisboa. Este estudo iniciase com a descrição do edifício e dos ensaios dinâmicos realizados, seguida da apresentação do modelo numérico desenvolvido em SAP2000, e termina com uma análise e comparação entre os resultados numéricos e experimentais. Abstract: This work intends to conduct a numerical and experimental study aiming to show a perspective on the characterization of dynamic behaviour of reinforced concrete buildings. This study includes an ambient vibration test and the development of finite element models for the identification of modal parameters of the building: natural frequencies of vibration, modal damping coefficients and configuration of the vibration modes. First, it makes a superficial approach to the issue of rehabilitation indicating the fundamental aspects in reinforced concrete buildings such as the evolution of the built in Portugal, the most frequent anomalies, and inspection and testing methods. It's also presented some considerations about the importance of the development of numerical models simultaneously with the ambient vibration tests, because they lead to the preparation of studies evaluating the seismic safety of structures, in particular seismic analysis. At the end of this chapter it’s presented the historical evolution of the structures regulations in Portugal is presented, together with a perspective on seismic reinforcement. Next, the fundamentals of dynamic analysis of buildings are exposed, particularly about models with one degree of freedom and models with multiple degrees of freedom, both in time domain and in frequency. Some aspects of the development of numerical models and experimental tests to characterize the dynamic behaviour of buildings are included. Methods of modal identification are also covered, giving greater importance to methods of stochastic modal identification, in time domain and frequency. Finally, it's presented a case study concerning the characterization of the dynamic behaviour of the building of the students' residence of Nursing College of Calouste Gulbenkian, in Lisbon. This study starts by describing the building and the dynamic tests performed, followed by the introduction of a numerical model in SAP2000, ending with an analysis and comparison between the numerical and experimental results.

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Estruturas Em Engenharia Civil cada vez se recorre mais à realização de modelos computacionais. Com a crescente evolução das estruturas, cada vez mais complexas, os programas de elementos finitos têm também evoluído em termos de rapidez e facilidade de uso. Os modelos de elementos finitos são muito úteis pois permitem observar a resposta estrutural a vários tipos de carregamento e avaliar várias soluções estruturais, de forma a tomar uma decisão fundamentada. Permitem também a simulação de soluções de reforço e reabilitação. No entanto, nem sempre estes modelos se encontram correctos, quando comparados com os resultados experimentais realizados na estrutura. A baixa correlação entre as respostas significa que o modelo tem demasiados erros para que possa ser usado de maneira segura. Para resolver este problema, é possível realizar a sua actualização através dos resultados da análise modal obtidos da estrutura. Para isto, utilizam-se algoritmos matemáticos que têm como objectivo minimizar uma dada função objectivo, encontrando os valores optimizados dos parâmetros seleccionados. Através da minimização do erro, obtém-se assim um modelo de elementos finitos mais fidedigno e representativo da estrutura existente, a partir do qual é possível avaliar a respectiva resposta estrutural. Ao longo deste trabalho, estes métodos serão aplicados num caso de estudo de um passadiço pré-fabricado simplesmente apoiado no Algarve. A actualização do seu modelo é realizada através das medições obtidas num ensaio de vibração ambiental e a técnica de identificação modal EFDD. Com base no presente trabalho, foi escrito, em conjunto com o Professor Corneliu Cisma¸siu e o Professor Filipe Santos, um artigo científico denominado “Experimental dynamic characterization and finite element updating of a footbridge structure”. projecto SUPERB “Prevenção do descalçamento devido à acção sísmica. Elementos de reforço para pontes.”, numa parceria entre a FCT-UNL, o IST-UTL, o LNEC e as EP com a referência PTDC/ECM/117618/2010

Com este trabalho mostra-se a importância da utilização integrada de modelos numéricos e de resultados da observação do comportamento dinâmico de barragens com vista ao controlo da segurança de sistemas barragem-fundação-albufeira. Neste trabalho utilizou-se o MATLAB para desenvolver um programa de elementos finitos 3D (DySSA 1.0, “Dynamic State Space Analysis”) para análise do comportamento dinâmico de sistemas barragem-fundação-albufeira considerando uma formulação em deslocamentos com a albufeira discretizada em elementos finitos com módulo de distorção nulo. Utiliza-se uma formulação no espaço de estados o que permite considerar amortecimento não proporcional à massa e à rigidez e conduz a modos de vibração complexos. Apresentam-se os fundamentos do método dos elementos finitos na perspetiva da sua implementação computacional para análise dinâmica de estruturas, e apresenta-se sumariamente o programa DySSA 1.0, o qual permite a análise estática e dinâmica de estruturas utilizando elementos finitos tridimensionais isoparamétricos do segundo grau (tipo cubo com 20 pontos nodais), e correspondentes elementos de junta (com 16 pontos nodais, 8 por cada face). O programa foi testado com base na análise dinâmica de uma parede em consola submetida à pressão hidrodinâmica. Os resultados numéricos foram comparados com soluções analíticas e com resultados experimentais obtidos no laboratório de estruturas do ISEL. Descrevem-se os fundamentos da análise dinâmica de estruturas no domínio do tempo, e referem-se os princípios em que se baseiam as metodologias de identificação modal no domínio da frequência. Analisa-se o comportamento dinâmico da barragem do Cabril em termos de frequências naturais e configurações modais, utilizando um modelo 3D representativo do sistema. Os resultados deste modelo numérico são comparados com resultados experimentais obtidos com base no sistema de monitorização dinâmica em contínuo, que foi instalado pelo LNEC em 2008.

No presente trabalho apresenta-se um estudo numérico e experimental que visa a avaliação do comportamento dinâmico de uma ponte pedonal, o qual envolve o desenvolvimento de modelos numéricos e a realização de ensaios dinâmicos para identificar experimentalmente os parâmetros modais da ponte, frequências naturais e modos de vibração. Numa primeira parte do trabalho apresenta-se uma perspectiva histórica sobre a evolução na construção de pontes pedonais, abordam-se alguns critérios utilizados para definir a tipologia destas obras e introduz-se o tema da vibração excessiva, que usualmente afecta as obras mais esbeltas e consequentemente com menor massa. Segue-se uma abordagem à análise dinâmica em pontes pedonais que envolve uma revisão dos principais fundamentos da dinâmica de estruturas, nomeadamente para os sistemas estruturais com um grau de liberdade e para os sistemas com múltiplos graus de liberdade, no domínio do tempo e da frequência. Introduzem-se e discutem-se os principais aspectos relacionados com a acção dos peões em pontes pedonais e alguns dos requisitos regulamentares utilizados no projecto destas obras. São ainda aflorados alguns aspectos sobre o desenvolvimento de modelos numéricos e a realização de ensaios experimentais para caracterizar o comportamento dinâmico de pontes pedonais. O trabalho termina com a apresentação do estudo de caso referente à caracterização do comportamento dinâmico da ponte pedonal sobre a avenida Santo Condestável em Chelas, no qual se começa por apresentar as principais hipóteses assumidas para o desenvolvimento do modelo numérico, seguindo-se a descrição de um ensaio de vibração ambiental para avaliar os parâmetros modais da obra, terminando com a comparação entre os resultados experimentais e numéricos.

A metodologia EMM-ARM (acrónimo para “Elasticity Modulus Measurement based on Ambient Response Method”) foi recentemente desenvolvida com o objetivo de proporcionar a possibilidade de monitorização contínua do módulo de elasticidade de materiais cimentícios desde o instante da betonagem, apresentando-se como uma variante aos métodos clássicos baseados em frequência de ressonância. Tendo em conta a utilização intensiva desta metodologia no âmbito do projeto de investigação BETOESCALA, o presente artigo tem como objetivo a explanação dos seus fundamentos, descrição do procedimento experimental e ilustração de aplicações. São abordados os vários desenvolvimentos da metodologia, quer no que concerne às técnicas de identificação modal, quer no que diz respeito à otimização de moldes de ensaio com vista a aplicação in situ., Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)

A aplicação de modelos de identificação modal no domínio da frequência à análise dos resultados de ensaios de vibração ambiental efectuados no corpo da barragem do Cabril mostrou que, para além dos esperados picos espectrais correspondentes aos modos de vibração da barragem também surgem nos espectros da resposta medida outros picos importantes cuja frequência não corresponde a nenhuma das conhecidas frequências naturais da obra. Colocou-se então a hipótese desses picos espectrais estarem relacionados com o comportamento dinâmico da torre das tomadas de água que é uma estrutura auxiliar, porticada, em betão armado, com altura idêntica à da barragem (132 m). Trata-se de uma estrutura que se encontra imersa na albufeira junto ao paramento de montante da obra, e que suporta os órgãos de manobra das comportas das tomadas de água dos dois grupos de produção de energia e da descarga de fundo. Assim, com vista a analisar a referida hipótese de ocorrência de fenómenos de interacção dinâmica entre a torre e a própria barragem, foi desenvolvido neste trabalho um modelo de elementos finitos 3D para analisar o comportamento dinâmico da torre, o qual foi calibrado com base em resultados experimentais obtidos a partir: i) de ensaios de vibração ambiental efectuados no corpo da barragem e na torre, e; ii) de um sistema de observação em contínuo do comportamento dinâmico instalado recentemente no corpo da barragem. Neste artigo apresenta-se também um estudo de previsão do comportamento dinâmico da torre sob acções sísmicas, efectuando a análise no domínio do tempo e pelo método do espectro de resposta. 13 2 12p DBB/NMMF 2010 20 a 23 de Outubro

Neste trabalho apresentam-se os primeiros resultados obtidos com um sistema de observação do comportamento dinâmico instalado na barragem do Cabril, em que se mostra a evolução no tempo das primeiras quatro frequências naturais da obra durante um período de observação de cerca de um ano. Descreve-se um conjunto de rotinas implementadas para a identificação automática das frequências naturais da estrutura; a filosofia de gestão dos dados que são adquiridos em contínuo; o controlo remoto do sistema e a transmissão de dados via internet, entre o centro de controlo do sistema instalado em obra e o centro de análise situado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC). Este sistema, baseado na medição de vibrações em contínuo, permite a caracterização do comportamento dinâmico desta obra ao longo do tempo, tendo em conta os diversos tipos de excitação, tais como o vento, a vibração provocada pelo funcionamento dos grupos de produção de energia e dos órgãos de descarga, micro tremores e sismos de média e elevada intensidade. 12 12p DBB/NMMF 2010 20 a 23 de Outubro

Os sismos são fenómenos naturais, que ao longo da história têm sido responsáveis por enormes perdas, tanto materiais como humanas. Grande parte dessas perdas, resultam dos danos provocados em construções existentes. Com o intuito de minimizar os estragos provocados pelas acções sísmicas, estudam-se várias hipóteses de reforço para assim melhorar o comportamento sísmico do património edificado. Para reforçar determinada estrutura com vista a melhorar o seu comportamento sob acções sísmicas, torna-se fundamental caracteriza-la dinamicamente para assim avaliar o seu desempenho sísmico. Uma das formas mais usuais para caracterizar o comportamento dinâmico de estruturas é a realização de ensaios de vibração, e o desenvolvimento de modelos numéricos devidamente calibrados que representem adequadamente as características dinâmicas das estruturas. É com base nos modelos numéricos que se verifica se determinada estrutura necessita ou não de reforço e, no caso de necessitar, se escolhe a melhor opção de reforço.

No presente trabalho propõe-se uma nova metodologia para caracterização da evolução do módulo de elasticidade de materiais cimentícios (betão, argamassa ou pasta de cimento) de forma contínua desde o instante da betonagem, e durante todo o processo de endurecimento. O método consiste na utilização de uma viga oca executada em acrílico, no interior da qual é colocado o material cimentício cujo módulo de elasticidade se pretende caracterizar. A frequência de ressonância da viga mista resultante (acrílico preenchido com o material cimentício) é então monitorizada ao longo do tempo, utilizando-se para o efeito metodologias baseadas na resposta estrutural associada à excitação ambiental. A crescente maturação do material cimentício faz aumentar progressivamente a rigidez da viga mista, e por consequência a frequência fundamental desta última. A equação de vibração livre da viga mista permite correlacionar directamente a evolução da frequência de ressonância medida com o progressivo crescimento do módulo de elasticidade do material cimentício. Subjacente às capacidades referidas, o método descrito permite ainda a detecção do instante de transição líquido-sólido do material cimentício. Neste trabalho é efectuada uma descrição geral de duas concretizações possíveis para este método: uma compreendendo uma viga mista simplesmente apoiada com 1.8m de vão, adequada para caracterização de betões, e outra relativa a uma viga em consola com 0.45m de vão, destinada ao ensaio de pastas de cimento e argamassas. São também apresentados resultados experimentais de vários ensaios piloto que permitiram confirmar a plausibilidade dos valores de módulo de elasticidade obtidos (por comparação com outras metodologias), bem como a repetitividade e reprodutibilidade do método proposto., Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)

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Com o aperfeiçoamento dos ensaios vibratórios e o aumento da capacidade de processamento dos computadores, nota-se o crescente desenvolvimento dos algoritmos de avaliação dinâmica, cujo principal objetivo é a determinação das características modais de sistemas dinâmicos deformáveis, em um processo denominado identificação modal. A partir da identificação e análise das características modais, isto é, frequências naturais, taxas de amortecimento e modos de vibração, torna-se possível inferir sobre certas condições físicas de uma estrutura, como por exemplo o grau de integridade, o estado de danos e a margem de segurança. Entretanto, o processo de identificação de sistemas dinâmicos deformáveis às vezes requer um custo computacional elevado. Mas, com a expansão da internet aliado à facilidade de seu acesso com velocidades cada vez maiores, o conceito de aplicação web surge como uma solução a ser empregada. No presente trabalho apresenta-se uma aplicação web implementada em linguagem Java com o objetivo de realizar a identificação modal de sistemas deformáveis a partir do envio, através da internet, de dados obtidos de medições dinâmicas. Para a implementação desta aplicação são utilizadas tecnologias e ferramentas de desenvolvimento web, como o JSP (Java Server Pages) e o JSF (Java Server Faces), além de bibliotecas externas empregadas nos algoritmos de identificação. No que tange ao processo de tratamento dos dados vibracionais dos sistemas deformáveis, são implementados dois métodos para a identificação modal no domínio do tempo: o Método do Decremento Aleatório e o Método de Ibrahim. Finalmente, com o objetivo de avaliar a aplicação desenvolvida e os métodos de identificação implementados, três estudos de casos de estruturas ensaiadas são explorados. The increasing development of algorithms for the determination of the modal characteristics of dynamic systems stems from a continuous improvement of vibration tests and computational processing capabilities. By analyzing these modal parameters, i.e., natural vibration mode shapes and associated frequencies and damping ratios, it is possible to infer that some physical conditions of a structure, such as for example, the degree of integrity, the state of damage and safety margin. However, the identification process of deformable dynamic systems demands sometimes high computational costs. Nevertheless, with the increasing expansion of higher transfer rate broad-band internet the concept of web application becomes a prevailing alternative. This work presents a web application - MIDaS (Modal Identification of Deformable Structural Systems) - implemented in Java language capable to perform the modal identification of deformable systems via internet by using only data obtained through experimental dynamic measurements. Available technologies and web development tools, such as JSP(JavaServer Pages) and JSF(JavaServer Faces) and external libraries for the identification algorithms were used to implement MIDaS. The dynamic treatment of the experimental vibration data is accomplished by means of two time-domain modal identification methods: the Random Decrement Method and the Ibrahim Time Domain Method. Finally, in order to evaluate the developed web application and the implemented identification methods, three cases of dynamically tested structures are explored.

Com o presente trabalho pretende-se estudar e compreender o comportamento dinâmico de estruturas de engenharia civil, de forma a permitir a elaboração de algumas metodologias para o estudo e análise de problemas de dinâmica de estruturas. Apresenta-se uma revisão dos principais fundamentos da modelação matemática do comportamento dinâmico, com o estudo de sistemas de 1 grau de liberdade e posterior generalização para sistemas de múltiplos graus de liberdade. Apresentam-se também as formulações para análises de identificação modal no domínio do tempo e no domínio da frequência. Atendendo que a resolução do problema dinâmico deve cumprir duas etapas: integração no Espaço, e integração no tempo. Para a 1a etapa abordam-se os fundamentos dos métodos numéricos de integração no espaço (em particular, o método dos elementos finitos) com vista á implementação da sua formulação na ferramenta computacional freeFEM++. Para a 2a etapa abordam-se os métodos numéricos de integração no domínio do tempo (em particular, o método de Newmark), de forma a determinar a resposta de uma estrutura quando submetida a acções dinâmicas. Adicionalmente são introduzidos alguns conceitos essenciais ao estudo de resultados experimentais obtidos através da realização de ensaios de vibrações. Por último, estuda-se um modelo físico de um edifício de dois pisos, com base na análise de resultados de um ensaio de vibração ambiental e no desenvolvimento de dois modelos numéricos (em freeFEM++ e em SAP2000) para comparação e análise dos resultados obtidos e validação da ferramenta computacional desenvolvida. Após a calibração dos modelos numéricos aos resultados obtidos experimentalmente, procede-se a uma análise dinâmica dos modelos numéricos sujeitos a uma acção sísmica, com a posterior comparação e análise de resultados obtidos.