Seismic behaviour of reinforced concrete bridges. Modelling, numerical analysis and experimental assessment.Miranda Guedes, J. (1997). Tesis doctoral.

Este trabajo fue desarrollado en el ámbito del programa de Investigación Prenormativa de la Comisión Europea de Soporte al Eurocodigo 8 (EC8). Este código pretende ser el estándar europeo para el dimensionamiento de estructuras de ingeniería civil sujetas a acciones sísmicas. El programa incluyó una campaña de ensayos pseudo-dinámicos realizados en puentes de hormigón armado proyectados de acuerdo con el citado código. El Método Pseudo-dinámico es un método híbrido que combina la integración numérica de las ecuaciones de movimiento con la medición experimental de las fuerzas de restitución de la estructura; esto se realiza mediante la simulación numérica del tablero y el ensayo físico de las pilas en laboratorio. Es de destacar que éste fue el primer test pseudo-dinámico realizado en una estructura de grandes dimensiones utilizando la técnica de la subestructuración.

Los test preliminares realizados con el modelo de fibras permitieron anticipar el valor máximo de las fuerzas de restitución esperadas en laboratorio. Estos resultados permitieron incluso verificar la capacidad del modelo para prever el comportamiento de los pilares del puente sujetos a acciones cíclicas. La necesidad de desarrollar un modelo que representase convenientemente el comportamiento no lineal de las fuerzas de cortante resultó de la comparación entre la respuesta experimental y los resultados de las previsiones numéricas. Así, acoplado estos resultados al modelo de fibras para las fuerzas de flexión se desarrolló un modelo del tipo biela-tirante para las fuerzas de cortante. Esta formulación está basada en la analogía entre una estructura de hormigón armado con fisuración diagonal y una celosía constituida por elementos diagonales de hormigón ligados por elementos longitudinales y transversales de acero.

La simulación de los ensayos en laboratorio fue repetida utilizando el modelo desarrollado y comparándose los resultados con la respuesta experimental. Las diferencias halladas fueron discutidas y analizadas en detalle. De cara a entender cuestiones irregulares, una nueva serie de puentes con diferentes grados de irregularidad fue proyectada  proyectada de acuerdo con el código EC8, analizándose y evaluándose su respuesta numérica para acciones sísmicas de creciente intensidad.

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Seismic assessment of the out-of-plane performance of traditional stone masonry walls.Costa, A.A. (2012). Tesis doctoral.

El objetivo de la Tesis consistió en la caracterización experimental y en el estudio numérico del comportamiento fuera de plano de paredes de obra de fábrica de piedra para cargas cuasi-estáticas y dinámicas.Se realizaron diversos ensayos experimentales in situ para la caracterización del comportamiento cuasi-estático de paredes no reforzadas con técnicas habituales en escenarios pre y post sísmicos. A estos efectos, se desarrolló, testó y validó un nuevo sistema de ensayo de campo a utilizar, considerando costes y tiempos reducidos para éste,  habiendo sido aplicado ya en construcciones damnificadas después de terremoto de Faial-Pico de 1998 en las islas Azores. La eficiencia de las diferentes técnicas de refuerzo fue evaluada y comparada con los cálculos analíticos simplificados, probándose que para una previsión de fuerza máxima éstos se encontraban del lado de la seguridad, pudiendo asimismo ser aplicados en métodos de evaluación basados en fuerza eventualmente.

Después de la caracterización de cargas estáticas, se evaluó el comportamiento dinámico fuera de plano a través de ensayos en mesa sísmica en el Laboratorio Nacional de Ingeniería Civil (LNEC) de Lisboa mediante modelos a escala real de obra de fábrica de relleno de hoja doble, considerándose especialmente el comportamiento fuera de plano. La selección de la acción sísmica a introducir se manifestó decisiva para la correcta activación del mecanismo de colapso. Fue posible verificar a través de ensayos que el comportamiento global estaba bastante influenciado por las hojas de fábrica, siendo la inestabilidad de la fachada condicionada por el derrumbe parcial de la hoja externa y el ordenamiento local de la obra de fábrica. Para simular la respuesta dinámica fuera de plano de estructuras de obras de fábrica (mecanismos locales), se propone una nueva metodología basada en la dinámica de sistemas multicuerpo, donde porciones de obra de fábrica son modeladas como bloque rígidos, estando la no linealidad concentrada en las zonas de contacto. El coeficiente de restitución, un parámetro condicionante en la modelación del comportamiento dinámico, se determina a través de ensayos experimentales en laboratorio donde, proponiéndose un nuevo método denominado como ‘Equivalent Block Approach (EAB)’, en el cual la pared de obra de fábrica se simula a través de una estructura con propiedades equivalentes.

En la parte final del trabajo, la nueva propuesta, a través de la dinámica de sistemas multicuerpo, es validada mediante ensayos en mesa sísmica: el ensayo presentado en este trabajo y el ensayo en mesa sísmica de un edificio de obra de fábrica de piedra de dos pisos, realizados en el EUCENTRE (Pavía, Italia). Los resultados obtenidos son muy próximos, presentándose algunos comentarios relativos a los métodos simplificados existentes. Finalmente, se presenta una propuesta para la evaluación del comportamiento sísmico de estructuras existentes, donde ambos comportamientos en el plano y fuera del plano son considerados.

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Pavimentos de madeira em edifícios antigos. Diagnóstico e intervenção estrutural.Ilharco, T. (2008). Tesis de Máster.

La presente disertación pretende estudiar los pavimentos de madera, en particular de edificios antiguos, describir los principales daños esperados y presentar formas y acciones de rehabilitación o refuerzo. Para ello, presenta los resultados de ensayos in situ y en laboratorio sobre un pavimento de madera de un edificio del s.XX. Mucha de la información aquí compilada resultó de la experiencia adquirida en trabajos realizados en el ámbito de protocolos entre diversas entidades y la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Oporto (FEUP), a través del Núcleo de Conservación y Rehabiltación de Edificios y Patrimonio (NCREP). A pesar de que esta experiencia se extiende más allá de la ciudad de Oporto, los ejemplos indicados y el caso de estudios final se refieren a edificios mayoritariamente localizados en esta ciudad. Las ventajas y desventajas de la rehabilitación de los pavimentos antiguos de madera son discutidas, en contrapunto con la hipótesis de su sustitución integral, presentándose casos de estudio de edificios antiguos analizados por el NCREP que presentan estructuras de los pavimentos originales que aún desempeñan su función. Se caracterizan los elementos estructurales de los pavimentos, centrándose en su función y características principales. Se evidencia la importancia de las fases de inspección y diagnóstico, como instrumentos esenciales de auxilio a la intervención de rehabilitación/refuerzo, abordándose igualmente el modo de verificación de los pavimentos de madeira según el Eurocódigo 5. Asimismo, se describen técnicas de rehabilitación y refuerzo de pavimentos de madera, asociándolas daños o necesidades específicas, y realizándose un análisis crítico comparativo que puede ayudar a definir cuáles son las medidas más adecuadas a cada situación.

Se realizó el análisis, a través de una extensa campaña de ensayos en el pavimento de madera de un edificio antiguo de Oporto, de la fiabilidad y compatibilidad de resultados obtenidos por diferentes ensayos de caracterización física y mecánica: ensayos in situ no destructivos (resistógrafo, sismógrafos, ensayos de carga, penetrómetros) y de laboratorio destructivos (pequeñas probetas exentas de defectos y a escala real). La modelación numérica del pavimento de madera por elementos finitos también fue realizada a modo de evaluar su potencial dentro del comportamiento mecánico de ellos.

Así, con este trabajo se pretende definir modos de actuación y evaluación de pavimentos antiguos de madera, buscando formas más expeditas de apoyo a la decisión de intervención, principalmente a través de herramientas que permitan una evaluación simple y poco intrusiva, mostrando que existe una gran diversidad de soluciones de rehabilitación/refuerzo que posibilita, con relativa facilidad, el mantenimiento de esta herencia que son los pavimentos antiguos de madera.

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Experimental testing of lateral capacity of masonry piers. An application to seismic assessment of AAC masonry buildings.Costa, A.A. (2007). Tesis de Máster.

The aim of this work was to develop and propose a new experimental test setup to evaluate the in-plane resistance of masonry panels, and also analyse the lateral resistance of autoclaved aerated concrete (AAC) walls through experimental tests and subsequent numerical simulations of buildings with the aim of provide some recommendations to design AAC masonry buildings.
In order to propose a new experimental test setup, a literature review is presented regarding different test setups which create different loading and boundary conditions. Based on these test setups and taking into account a desired boundary condition (fixed-ended) a new proposal and two alternatives is presented.
Moreover, and using an old test setup, the lateral resistance of AAC panels with different slenderness ratios and reinforcement is evaluated and, using these results, a new material model based on Gambarotta and Lagomarsino [1996] macro-element is calibrated. Hence, the dynamic response of AAC masonry buildings is presented using non-linear analyses, with an innovative algorithm called Seismic Adaptative Pushover (SDAP), the capacity response method and non-linear dynamic analyses.
In the end of this work some conclusions regarding the results obtained in the numerical simulations are commented, and some recommendations are presented regarding the design of new AAC masonry buildings subjected to seismic excitations.

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Diagnosis and strengthening of historical masonry structures: Numerical and experimental analyses.Silva, B. (2012). Tesis doctoral.

La experiencia muestra que la preservación de edificios en obra de fábrica en áreas sísmicas debe alcanzarse a través del uso de técnicas de intervención compatibles con éstos. Las intervenciones utilizando materiales y componentes con propiedades diferentes de las de los materiales originales y/o que impliquen alternaciones significativas del comportamiento local o global de la estructura original deben ser evitadas. Para garantizar que una intervención sea mínima, compatible y resistente, ésta debe ser adaptada a cada caso específico, siendo necesaria la existencia de un proceso de validación de la técnica utilizada en las condiciones reales existentes. Se demuestra así la necesidad aplicar una metodología integrada de análisis asentada en el conocimiento de las estructuras.

Con esto en mente, la presente tesis tiene como principal objetivo reunir información sobre el comportamiento estático y dinámico de estructuras y elementos estructurales en obra de fábrica de piedra de tres paramentos (en condiciones originales y consolidadas), con vistas a la caracterización de su comportamiento mecánico. En particular, se pretende evaluar y validar la eficacia como técnica de refuerzo de la inyección de un ligante a base de cal hidráulica natural, y expandir y profundizar el conocimiento de su influencia en el comportamiento de estructuras en obra de fábrica de tres paramentos. De esta forma, fue realizada una extensa campaña experimental en paneles de obra de fabrica de piedra de tres paramentos (en escalas 1:1 y 2:3), en condiciones originales y consolidadas, en la Università degli Studi di Padova (UNIPD); esta campaña incluyó una serie de ensayos destructivos cuasi-estáticos a compresión simple, a flexocompresión y diagonales. Aparte de ello, los estudios también se complementaron con ensayos no destructivos (ensayos sónicos directos e indirectos y tomografías sónicas), semi destructivos (gatos planos simples y dobles) y con la caracterización preliminar de los componentes que constituían la obra de fábrica y del material de inyección.

Finalmente, la información resultante de la campaña experimental fue utilizada para calibrar un modelo de daño continuo no lineal y un modelo analítico para la simulación de obra de fábrica de piedra de tres paramentos. Posteriormente, el modelo de comportamiento material fue utilizada en la simulación numérica de los ensayos experimentales dinámicos en mesa sísmica de una edificación construida con el material de estudio, en escala 2:3, reforzada con inyecciones de cal hidráulica natural. Los ensayos en la mesa sísmica fueron ejecutados bajo acciones sísmicas bidireccionales con niveles de PGA crecientes.

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Aplicação de um modelo de dano contínuo na modelação de estruturas de alvenaria de pedra. Igreja de Gondar - um caso de estudo.Silva, B. (2008). Tesis de Máster.

La obra de fábrica de piedra abarca una gran parte de las estructuras existentes actualmente en Portugal, principalmente las catalogadas como patrimonio histórico. Como tal, la comprensión de su comportamiento se revela de gran importancia, siendo por lo tanto una tarea bastante compleja debido a la gran variedad e incerteza de las propiedades y de la geometría de este material estructural. En particular, cuando este tipo de estructuras está sometido a acciones dinámicas, especialmente de tipo sísmico, es importante comprender su comportamiento a los mecanismos de colapse y de progresión del daño. En este trabajo se efectúa el análisis sísmico de una antigua iglesia del s. XII, la iglesia de Gondar, situada en el norte de Portugal. Se trata de un análisis tridimensional dinámico con elementos finitos usando el programa de cálculo Cast3M (CEA, 1990), considerando diferentes estrategias de modelización con diferentes niveles de complejidad geométrica. Se adoptaron dos tipos diferentes de modelo de comportamiento material para la obra de fábrica, lineal y no lineal. El modelo no lineal adoptado para la simulación fue el modelo de daño continuo (Faria, 1994), inicialmente desarrollado para el análisis de estructuras compuestas por grandes masas de hormigón (p.e., presas). La utilización de este modelo exigió un análisis de sensibilidad panorámica como forma de evaluar la posibilidad de aplicarlo a este tipo de material, caracterizado por una gran heterogeneidad y por un comportamiento bastante anisotrópico. La calibración del modelo para su utilización en estructuras de obra de fábrica fue realizada a partir de los resultados de ensayos experimentales efectuados en las paredes de piedra y en base a antecedentes previos en la bibliografía disponible.

Así, de cara a este trabajo fueron ejecutados y ensayadas dos paredes de obra de fábrica de piedra en el Laboratorio de Ingeniería Sísmica y Estructural (LESE) de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Oporto (FEUP). Las paredes se sometieron a acciones de carga vertical constante y de una secuencia de desplazamientos cíclicos de amplitud creciente aplicada en el plan de la pared. Los resultados de este ensayo y su análisis crítico permitieron no sólo adquirir un mejor conocimiento del comportamiento de este tipo de estructuras, sino que también contribuyeron a la definición de datos para su utilización en modelos numéricos avanzados, en el caso de este trabajo un modelo de daño continuo. La iglesia fue entonces analizada considerando una cimenación rígida sometida a la acción del peso propio y de acelogramas artificiales generados en base a espectros de respuesta de la norma EN 1988-1:2005 (CEN, 2005) y en la zonificación propuesta en la normativa sismoresistente portuguesa.

Los resultados de los varios análisis efectuados fueron discutidos y comparados en términos de análisis del estado de tensiones y deformaciones de los diferentes elementos de la estructura de la iglesia, evaluando su capacidad resistente a este tipo de acciones e identificando las zonas más críticas, Habiendo sido también efectuada la comparación de los resultados obtenidos con las diferentes estrategias de modelización, evaluando y comentando sus diferencias. Finalmente, fueron analizadas algunas de las soluciones de refuerzo a las acciones sísmicas al nivel de la cubierta de la iglesia, comparándose su ejecución y eficiencia. 

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