Avaliação da robustez de estruturas de madeira em zonas sísmicas

Alguns dos requisitos do projeto sísmico de edifícios de madeira são compatíveis com as recomendações para o dimensionamento tendo em conta a robustez estrutural. Neste estudo é analisado o efeito do dimensionamento sísmico na robustez de pórticos de madeira. Vários modelos de pórticos planos em madeira, com dois pisos de altura, são analisados através de análises push-over considerando diferentes níveis de resistência e rigidez das ligações.Agradecimentos à Fundação para a Ciência e Tecnologia pelo financiamento dado para a execução deste trabalho no âmbito do tema "Robustness of multi-storey timber buildings in seismic regions” do programa doutoral InfraRisk

Avaliação experimental de elementos de pequenas dimensões de madeira Câmbala

O presente artigo baseia-se na caracterizar das propriedades fundamentais de um lote de madeira de Câmbala proveniente do Congo. Pretende-se determinar a sua massa volúmica, módulo de elasticidade e tensão de rotura à flexão. Para esse efeito, foram ensaiados 433 provetes de pequenas dimensões à flexão segundo o procedimento preconizado na norma ISO 3133[1], e quantificadas as suas massas volúmicas seguindo as prescrições da norma ISO 3131[2]. Dos resultados experimentais obtidos, constatou-se que os mesmos se situam nos intervalos previstos na bibliografia existente

Stochastic maintenance models for ceramic claddings

The authors gratefully acknowledge the support of the CERIS Research Institute, IST, University of Lisbon and the FCT (Foundation for Science and Technology), through the projects SLPforBMS (PTDC/ECM‐COM/5772/2014) and Best Maintenance-Lower Risks (PTDC/ECI-CON/29286/2017).Maintenance decision-making involves a series of multiple objectives, some of them contradictory. Usually, stakeholders intend to find the optimal maintenance strategy, to minimize the economic burden, while simultaneously maximizing the buildings’ performance. In this study, a condition-based maintenance model, based on Petri nets, is proposed to evaluate the consequences of alternative maintenance strategies to maintain and improve the performance of ceramic claddings. This maintenance model is a full life-cycle model that integrates the stochastic assessment of the degradation condition of the claddings, and also inspections, maintenance and renewal processes. Three maintenance strategies are considered: (i) major intervention only; (ii) combination of minor and major interventions; and (iii) combination of cleaning operations, minor and major interventions. The uncertainties associated with the degradation process, as well as with the definition of the effects of maintenance actions are considered by modelling the transitions times in Petri nets as random variables. Considering the complexity of Petri nets, the statistical descriptors of the performance of the assets (e.g., mean condition, probability of applying maintenance) were computed using Monte Carlo simulation. The impact of the different maintenance strategies in the claddings’ service life is discussed, comparing the different alternatives also from an economic point of view.publishersversionpublishe

Coeficientes parciais de segurança para o dimensionamento da ligação de sistemas NSM FRP no betão

Nos últimos anos, a técnica de reforço NSM (Near-Surface Mounted) tem sido utilizada para aumentar a capacidade de carga de estruturas de betão. Esta técnica consiste na inserção de polímeros reforçados com fibras (FRP) no betão de recobrimento dos elementos estruturais. Normalmente, utilizam-se adesivos epóxidos como material de ligação entre o betão existente e o FRP a adicionar. Apesar de a técnica NSM FRP já ser utilizada um pouco por todo o mundo, as poucas normas de projeto existentes são ainda bastante rudimentares. Neste contexto, podem ser referidas essencialmente duas normas: uma americana do American Concrete Institute (designada aqui por ACI) e outra australiana da Standards Australia (designada aqui por SA). Na Europa ainda não existem normas para a utilização de sistemas NSM FRP, embora a versão provisória do novo anexo do Eurocódigo 2 já se refira a tais sistemas de reforço. No âmbito deste trabalho, procurou colmatar-se a ausência de normas de projeto na Europa através da adaptação das normas do ACI e SA à filosofia dos Eurocódigos. Mais especificamente, as expressões de previsão da resistência da ligação das referidas normas foram analisadas. Através de um estudo analítico/numérico, foram definidos para essas expressões coeficientes de segurança compatíveis com os índices de fiabilidade estipulados nos Eurocódigos. A metodologia de dimensionamento com apoio experimental, definida no Anexo D do Eurocódigo 0, foi aplicada para ambas as normas ACI e SA. Os resultados obtidos permitem afirmar que é possível utilizar essas normas no contexto dos Eurocódigos. No entanto, os coeficientes de segurança obtidos revelaram-se bastante penalizadores. Tal facto está associado às limitações das expressões em prever todos os modos de rotura associados ao comportamento da ligação dos sistemas NSM FRP.Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) cofinanciado pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) através do Program a Operacional Fatores de Competitividade e internacionalização (POCI) e do Programa Regional d e Lisboa no âmbito dos projetos FRPLongDur POCI-01-0145-FEDER-016900 (PTDC/ECM-EST/1282/2014) e POCI-01-0145-FEDER-00763

Fragility analysis of a mass-timber frame structure with ring-doweled moment-resisting connections

© WCTE 2018 Committee. The nonlinear behaviour of connections between structural elements is critical to the performance of mass-timber structures under seismic loads. However, limited work has been developed in nonlinear modelling and fragility assessment of mass-timber structures. To improve the accuracy of this approach, in particular when considering structures with ring-doweled moment-resisting connections, a nonlinear modelling approach and fragility assessment are proposed and a prototype example of a three-story building is analysed herein as a case study. For the case study, connections and members were designed following the prescriptions in Eurocode 5 and Eurocode 8, considering a high ductility structure. The mechanical properties of the structure are modelled as random variables to evaluate the impact of uncertainty on the prediction of the structural performance, in particular, on the probability of occurrence of ductile and brittle failure modes. The structure is studied under both nonlinear static analysis and multi-record incremental dynamic analysis. From these, fragility curves for different damage levels are computed and a q-factor is proposed. Results indicate that the requirements of Eurocode 5 and Eurocode 8 are sufficient to guarantee adequate performance for this type of structure, albeit these may be overconservative. Moreover, it is shown that uncertainties in material properties have a significant impact on the collapse capacity of these structures.This work had financial support of the Portuguese Science Foundation (FCT), through PhD grant PD/BD/113679/2015 included in InfraRisk-PhD program. The results regarding the numerical model for the connections were developed during a Short-term Scientific Mission (STSM) within scope of COST Action FP1101: Assessment, Reinforcement and Monitoring of Timber Structures. Thus, the insightful discussions with Professor Roberto Tomasi and Doctor Andrea Polastri are gratefully acknowledged. The first author would also like to acknowledge the support of Oregon State University during the period in which he was a visiting Ph.D. student, at this institutio

Comparação entre modelos constitutivos de interface: abordagem total versus abordagem com plasticidade

Nos últimos anos, a técnica de inserção de polímeros reforçados com fibras (FRP) no recobrimento de betão tem sido cada vez mais utilizada para reforçar estruturas de betão (técnica NSM). Este artigo apresenta os resultados obtidos em simulações numéricas de ensaios de arranque direto efetuados em cubos de betão reforçados com sistemas de FRP NSM. Duas estratégias diferentes são usadas para simular a interface entre o FRP e o betão envolvente. Uma estratégia baseia-se em expressões analíticas conhecidas a priori, enquanto a outra se baseia na teoria clássica de plasticidade com escoamento. Os resultados revelaram que ambas as estratégias são capazes de simular o comportamento global obtido nos ensaios de arranque

Lei constitutiva para a simulação da ligação de sistemas NSM FRP no betão

Nos últimos anos, a técnica de reforço NSM (Near-Surface Mounted) tem sido utilizada para aumentar a capacidade de carga de estruturas de betão. Esta técnica consiste na inserção de polímeros reforçados com fibras (FRP) no betão de recobrimento dos elementos estruturais. Normalmente, utilizam-se adesivos epóxidos como material de ligação entre o betão existente e o FRP a adicionar. Para estudar o comportamento da ligação em sistemas NSM FRP inseridos no betão é necessário ter em conta, não só o comportamento dos três materiais envolvidos (betão, FRP e o adesivo que os liga), mas também as duas interfaces existentes (FRP/adesivo e adesivo/betão). No caso dos três materiais envolvidos existem já leis constitutivas bastante robustas para modelar o seu comportamento. Contrariamente, ainda são escassas as leis constitutivas disponíveis para a modelação do comportamento das interfaces. Como consequência disso, a grande maioria dos trabalhos numéricos que existem na literatura ou consideram aderência perfeita entre materiais, não modelando por isso as interfaces, ou recorrem ao uso de leis “bond-slip” (definidas a priori e fisicamente questionáveis) para modelar as interfaces. Em alternativa, neste trabalho apresenta-se uma lei constitutiva baseada na teoria clássica da plasticidade com escoamento. Neste tipo de lei, o comportamento local da ligação é obtido a posteriori através do ajuste de um conjunto de parâmetros numéricos com significado físico bem definido. A lei referida foi implementada no software de elementos finitos FEMIX 4.0. As suas principais mais-valias prendem-se com a consideração dos modos de fratura I e II e ainda com a possibilidade de realizar modelações 2D ou 3D. A lei apresentada foi validada através da modelação de um ensaio de arranque direto em elementos de betão reforçados com sistemas NSM FRP. Os resultados obtidos mostram que a lei desenvolvida é adequada para a simulação das interfaces existentes nestes sistemas.Este trabalho foi apoiado por fundos nacionais através da FCT e cofinanciado pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) através do Programa Operacional Fatores de Competitividade e internacionalização (POCI) e do Programa Regional de Lisboa no âmbito dos projetos FRPLongDur POCI-01-0145-FEDER-016900 (PTDC/ECM-EST/1282/2014) e POCI-01-0145-FEDER-00; primeiro autor gostaria também de agradecer a bolsa de doutoramento número SFRH/BD/87443/2012 concedida pela FCT e a bolsa de mobilidade concedida pelo projeto ‘‘EnCoRe” (FP7-PEOPLE-2011- IRSES No. 295283; www.encore-fp7.unisa.it) financiado pela união europei

Bayesian assessment of an existing bridge - a case study

This article presents a case study involving the assessment of an existing bridge, starting with simple methods and ending with a probabilistic analysis, the latter emphasising Bayesian methods. When assessing an existing bridge, it is common practice to collect information from the bridge in the form of samples. These samples are in general of small size, raising the question of how the corresponding statistical uncertainty can be taken into account on reliability estimates. The case study illustrates how Bayesian methods are especially suitable to deal with that source of uncertainty. Another strong point of the Bayesian methods is their ability to combine the information contained in the samples collected from the bridge with prior information, if any. This aspect will also be illustrated through the case study

Deduction of ultimate equilibrium limit states for concrete gravity dams keyed into rock mass foundations based on large displacement analysis

Concrete gravity dams are mass concrete structures, often built on rock mass foundations, conceived to rely upon their weight for stability. To prevent sliding, these structures are usually keyed/embedded into the foundation, a good construction practice particularly relevant in medium to high intensity seismic zones. In stability analysis, the extra strength obtained by keying the dam into the foundation is usually either neglected or taken as a passive resistance, which, such as explored in this paper, do not reflect the real structural response in pre-collapse situations. Limit state philosophy requires the ultimate equilibrium conditions to be expressed as accurately as possible. In this paper, the rigid-body equilibrium of a wedgy model representing the dam and a downstream rock wedge is analyzed according to the large displacement regime. Failure mechanisms were identified, analytically described and numerically validated. Application to two Portuguese large concrete gravity dams led to safety factors considerably larger than those computed assuming the usual practice. The proposed approach is intended to support probabilistic and/or semi-probabilistic methodologies for safety assessment of concrete gravity dams, in the design and feasibility phases, in which the limit state approach is inherently followed

Bond on NSM CFRP systems: recent contributions of UMinho on durability, quality control and design

In the last years, significant research in the context of bond of near-surface mounted (NSM) fibre reinforced polymer (FRP) systems in concrete has been conducted at the Department of Civil Engineering of the University of Minho. This paper presents a brief summary of the major results obtained in that research, namely in terms of durability, quality control and design topics. Accelerated ageing tests on NSM FRP bond specimens were conducted to simulate different environmental conditions. A new method was developed and applied to investigate the evolution of the adhesive stiffness and the bond behaviour of NSM systems for different curing conditions used for quality control of FRP installations. Regarding the bond design, two existing guidelines’ formulas were adapted to the partial safety factors framework.This work was supported by FEDER funds through the Operational Program for Competitiveness Factors – COMPETE and National Funds through FCT (Portuguese Foundation for Science and Technology) under the projects CutInDur FCOMP-01-0124-FEDER-014811 (FCT PTDC/ECM/112396/2009), FRPreDur FCOMP-01- 0124-FEDER-028865 (FCT PTDC/ECM-EST/2424/2012), FRPLongDur POCI-01-0145-FEDER-016900 (FCT PTDC/ECM-EST/1282/2014) and partly financed by the project POCI-01-0145-FEDER-007633. The following individual grants are also acknowledged: SFRH/BD/80338/2011 (P. Fernandes), SFRH/BD/87443/2012 (M. Coelho), SFRH/BD/89768/2012 (P. Silva) and SFRH/BD/80682/2011 (J. Granja)