Identificação Dinâmica de EstruturasLopes, V., Guedes, J., Arêde, A., Milheiro, J., Paupério, E., Costa, A. (2010). Congresso Património 2010. Porto: FEUP.

A identificação dinâmica de estruturas constitui uma das técnicas actualmente mais utilizadas com vista à caracterização mecânica in situ de estruturas. Na presente comunicação são apresentados os principais detalhes da identificação dinâmica, nomeadamente do vulgarmente designado como problema de identificação de sistemas, onde se pressupõe o conhecimento da excitação e da resposta dinâmica de uma estrutura, determinando-se as suas propriedades. Dentro do problema de identificação de sistemas é dado especial destaque aos casos em que não é utilizada qualquer fonte de excitação artificial, recorrendo-se apenas à vibração resultante do ruído ambiental.
De forma a ilustrar as principais particularidades destes ensaios, são apresentados alguns casos de identificação dinâmica de estruturas, realizados pelo Núcleo de Conservação e Reabilitação d’Edifícios e Património (NCREP) do Instituto da Construção (IC) da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), nomeadamente de chaminés, torres e edifícios históricos em alvenaria, e edifícios em betão armado. Em cada um dos casos apresentados são salientadas as principais vantagens destes ensaios, destacando-se o seu carácter não destrutivo, a capacidade de caracterização do comportamento dinâmico e de determinação das características mecânicas da estrutura, de uma forma global, por comparação com modelos numéricos em regime elástico. Salienta-se ainda o potencial desta técnica na detecção de defeitos nas estruturas.
 

Sustainable interventions: Rehabilitation of old timber structures with traditional materialsIlharco, T., Paupério, E., Guedes, J., Costa, A. (2010). SB10mad - Sustainable building conference. Madrid, Spain.

The intervention in built heritage is a way of preserving cultural identity. Therefore, it demands special care and sensibility. In particular, the rehabilitation of old buildings concerns not only façades, but all the structural elements, namely floors, roofs, and inside walls, as part of a more global and consistent heritage. However, most of the interventions on old buildings consist in the substitution of the structural elements instead of their rehabilitation. This situation results mostly of a lack of knowledge and understanding of the existing materials and (or) of the rehabilitation/strengthening techniques.
In general, the preservation of the structural elements results in benefits, not only in terms of heritage preservation, but also in the minimization of the interventions and their impact. However, even when this strategy is followed, the rehabilitation/strengthening techniques using traditional materials has been often ignored and substituted by techniques which use modern materials, frequently expensive and sometimes with doubtful efficiency. This situation is particularly common in old timber structures, namely roofs and floors, which exist all over the World, in some cases with many centuries. Therefore, an effort should be done to invert this situation i.e., to show the community that it is possible to preserve timber structures and, at the same time, to use traditional materials and techniques, leading to more sustained actions.
In order to promote sustainable interventions, contributing to a real maintenance of the built heritage and respecting the International charts and ICOMOS (International Council on Monuments and Sites) recommendations, NCREP (1) (Nucleus for the Conservation and Rehabilitation of Buildings and Built Heritage, a team within FEUP - Faculty of Engineering of the University of Porto) have been participating in many rehabilitation projects, analyzing the state of conservation of buildings and designing rehabilitation solutions, in particular using traditional materials, like wood and steel. The present paper will focus NCREP experience in the intervention of old timber structures, namely at Rodrigues de Freitas school, Valadares Palace, and Valongo and Corpus Christi churches.
 

Estratégias de Modelação Numérica no estudo de Estruturas Históricas. Experiência do NCREP (FEUP)Silva, B., Guedes, J. M., Costa, A. (2010). Congresso Património 2010. Porto, Portugal.

As metodologias modernas de conservação e reabilitação de estruturas históricas requerem análises estruturais cada vez mais detalhadas, o que torna necessário o desenvolvimento de modelos numéricos capazes de prever eficazmente o comportamento deste tipo de estruturas.
Actualmente, para a análise do comportamento mecânico de estruturas históricas existem inúmeros métodos e ferramentas computacionais, que se apoiam em diferentes teorias e estratégias, resultando por sua vez, em diferentes níveis de complexidade, diferentes tempos de cálculo e diferentes custos. A opção por um ou outro método depende principalmente do Know-How do técnico, da análise pretendida e seus objectivos, tendo sempre em mente que análises mais complexas não são necessariamente sinónimo de melhores resultados.
A caracterização de um modelo numérico, para a análise do comportamento estrutural deste tipo de construções, é um tema complexo, rodeado de inúmeros factores de incerteza onde são colocados importantes desafios que se prendem essencialmente com a complexidade da sua geometria e pormenores construtivos, com a variabilidade das propriedades dos materiais que as compõem, com o desconhecimento das técnicas de construção usadas e com a ausência de conhecimento das patologias induzidas ao longo do tempo e de normativa específica.
Dada a complexidade e imprevisibilidade comportamental dos materiais que compõem este tipo de estruturas, um grande esforço tem sido feito no sentido de se reunir conhecimento relativo ao seu comportamento, nomeadamente através de métodos experimentais avançados.
Hoje em dia existem vários recursos disponíveis para este tipo de estudo, designadamente, ensaios laboratoriais e testes in-situ não destrutivos ou medianamente destrutivos.
De um ponto de vista mais conceptual, na análise deste tipo de estruturas o contexto histórico no qual a estrutura foi criada, os métodos de concepção e construção utilizados e as transformações sofridas, bem como os danos causados pelos mais diversos motivos, tem que ser tidos em conta e, até certo ponto, introduzidos na análise de forma a torná-la o mais real e objectiva possível.
O estudo deste tipo de estrutura, ganha especial interesse quando estas se localizam em zonas de forte probabilidade de ocorrência de sismos. Assim, a análise da vulnerabilidade sísmica destas construções torna-se essencial, sendo um pré requisito para a definição de uma metodologia eficaz de reabilitação, permitindo a definição de prioridades de intervenção com um adequado planeamento técnico e financeiro, e tomar medidas preventivas de reabilitação/reforço estrutural no sentido de evitar ou minorar os prejuízos.
Na sequência desta temática serão apresentados neste artigo diferentes casos de estudo, tratados pelo Núcleo de Conservação e Reabilitação de Edifícios e Património da Faculdade de Engenharia da Universidado de Porto (NCREP - FEUP), onde, de acordo com os objectivos do estudo, diferentes estratégias de modelação numérica foram adoptadas.

Emergency Actions and Definitive Intervention Criteria for the Preservation of Cultural Heritage Constructions subjected to Seismic Actions - Abruzzo 2009Modena, C., Silva, B., Bettiol, G., Casarin, F., da Porto, F. (2010). Congresso Património 2010. Porto, Portugal.

The architectural heritage was seriously affected by the April 6th 2009 earthquake in the Abruzzo region, especially considering the effects on a city with the size and with historical and strategic importance as a capital of a region, such as L’Aquila. The emergency activities that were carried out immediately after the earthquake, to protect the existing Cultural Heritage (C.H.) structures, were conducted on two parallel levels: (i) damage surveys and design and (ii) implementation of temporary safety measures. The overall organization was centralized in the structure “Protection of Cultural Heritage” at Di.Coma.C., managed by the Civil Protection Department. This allowed the cooperation among different involved subjects (Ministry of Cultural Heritage officers, experts on structural engineering from Universities and Fire Brigade teams), with their own specific knowledge. Keystone of the operating process was the standardization of the damage survey and of its immediate and correct interpretation, through dedicated survey forms for churches and palaces, developed by the G.La.Be.C. (Working group for the protection of C.H. from natural risks). The experience in the field of temporary safety measures was extremely interesting: ideas for engineering the process were developed, in cooperation with the work of the fire brigade men, which are highly experienced technicians in the “emergency” field.
After the emergency period, it’s necessary to pass to the rehabilitation phase, this process will, among many other activities, also involve the seismic upgrade of the C.H. structures, in order to minimize damage in case other equally devastating earthquakes. As so, some “conservative” intervention criteria, capable of seismically upgrade this type of constructions and ensuring acceptable structural safety conditions, under seismic and static loads, are presented. Special attention was paid to the possibilities offered by the traditional solutions and to their possible combinations with innovative ones.
These intervention criteria were developed based on the University of Padua (UNIPD) research experience in similar seismic events, as the observation of the damages resulting from this type of event are essential for: (i) the definition of new interpretative models, adjusted on the effective damage patterns experienced by the structures, and (ii) for the validation (or rejection) of intervention techniques that demonstrated different performances during seismic events; which will aid on the development of new intervention criteria.
As the presented intervention criteria will be very useful on the seismic improvement of the C. H. structures in Abruzzo, the 2009 seismic event in this region will certainly provide new and important knowledge in this area, as the number of affected structures, with previous intervention, is very high.
 

Reforço e Reabilitação de Estruturas de Betão Armado – IntervençõesPouca, N. V., Costa, A., Romão, X., Lopes, V., Paupério, E. (2009). SIRR09 – Seminário Internacional de Reforço e Reabilitação – Ligações Estruturais. Porto: FEUP.

O presente artigo aborda um conjunto de intervenções de reforço e reabilitação de estruturas de betão armado. Estas intervenções resultaram da necessidade de se aumentar a capacidade de carga destas estruturas, da necessidade de alterações com a incorporação de novos elementos estruturais, e ainda pelo facto das estruturas não apresentarem condições para desempenhar correctamente as funções para as quais foram dimensionadas.
Neste contexto, a utilização de elementos metálicos no reforço de estruturas de betão armado revela-se uma solução adequada, em particular nos casos de intervenções em estruturas existentes de unidades industriais. Estas estruturas têm em geral condicionantes específicas que se prendem com os equipamentos industriais instalados e que condicionam de forma significativa as condições de execução em obra. Neste âmbito, são apresentados diversos casos de reforço de estruturas de betão armado aplicados em unidades industriais, tendo diferentes objectivos, nomeadamente o reforço sísmico e o reforço localizado de elementos estruturais resultantes da alteração de equipamentos.
Nos casos concretos apresentados, faz-se, para além da abordagem dos aspectos de concepção e das condicionantes que conduziram às soluções de reforço preconizadas, uma descrição detalhada dos aspectos de projecto e de execução. Neste contexto, é dado especial destaque aos aspectos relacionados com a ligação dos elementos metálicos de reforço aos elementos de betão armado existentes. Esta questão assume grande importância neste tipo de intervenções, quer pelos aspectos relacionados com o seu dimensionamento, quer pelos os aspectos relacionados com a sua execução que se pretende que interfira o mínimo possível na laboração das unidades industriais.
 

Diagnóstico e Intervenção Estrutural em Coberturas de Madeira - Caso da Escola Secundária Rodrigues de FreitasIlharco, T., Paupério, E., Martins, L., Guedes, J., Costa, A. (2009). 3º Encontro sobre patologia e reabilitação de edifícios, 3º Congreso de patología y rehabilitación de edifícios, V. P. d. Frei

No âmbito de um protocolo estabelecido entre o Instituto da Construção (IC) da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) e a Parque Escolar EPE, inserido no Programa de Modernização do Parque Escolar do Ensino Secundário, foi efectuado o levantamento e a avaliação do estado estrutural dos elementos resistentes da Escola Secundária Rodrigues de Freitas no Porto. Esta escola, construída em 1937 e projectada pelo arquitecto Marques da Silva, possui elevado valor patrimonial, tendo o levantamento e a inspecção das estruturas de madeira tido grande importância face ao volume de obra que envolviam.
A solução a adoptar para as coberturas de madeira (substituição total versus substituição localizada e execução de reforços pontuais) foi alvo de uma análise cuidada pois, para além do valor patrimonial, as intervenções nestes elementos corresponderiam a uma importante parcela do valor global da obra. Assim o IC elaborou um estudo detalhado dos elementos estruturais, definindo critérios de aceitação e rejeição que permitiram estimar áreas de reabilitação, de substituição e de reforço. Os reforços a implementar foram depois definidos caso a caso, procurando-se utilizar técnicas pouco intrusivas, como a introdução de peças de madeira e aço. Com este procedimento foi possível conservar a maioria dos elementos das coberturas, com os consequentes ganhos a nível patrimonial e económico.
 



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