Response of a multi-domain continental margin to compression: Study from seismic reflection-refraction and numerical modelling in the Tagus Abyssal Plain

The effects of the Miocene through Present compression in the Tagus Abyssal Plain are mapped using the most up to date available to scientific community multi-channel seismic reflection and refraction data. Correlation of the rift basin fault pattern with the deep crustal structure is presented along seismic line IAM-5. Four structural domains were recognized. In the oceanic realm mild deformation concentrates in Domain I adjacent to the Tore-Madeira Rise. Domain 2 is characterized by the absence of shortening structures, except near the ocean-continent transition (OCT), implying that Miocene deformation did not propagate into the Abyssal Plain, In Domain 3 we distinguish three sub-domains: Sub-domain 3A which coincides with the OCT, Sub-domain 3B which is a highly deformed adjacent continental segment, and Sub-domain 3C. The Miocene tectonic inversion is mainly accommodated in Domain 3 by oceanwards directed thrusting at the ocean-continent transition and continentwards on the continental slope. Domain 4 corresponds to the non-rifted continental margin where only minor extensional and shortening deformation structures are observed. Finite element numerical models address the response of the various domains to the Miocene compression, emphasizing the long-wavelength differential vertical movements and the role of possible rheologic contrasts. The concentration of the Miocene deformation in the transitional zone (TC), which is the addition of Sub-domain 3A and part of 3B, is a result of two main factors: (1) focusing of compression in an already stressed region due to plate curvature and sediment loading; and (2) theological weakening. We estimate that the frictional strength in the TC is reduced in 30% relative to the surrounding regions. A model of compressive deformation propagation by means of horizontal impingement of the middle continental crust rift wedge and horizontal shearing on serpentinized mantle in the oceanic realm is presented. This model is consistent with both the geological interpretation of seismic data and the results of numerical modelling.

Seismic resistance of earth construction in Portugal

This paper presents an assessment of the potential seismic performance of new earth construction in Portugal. Results of a parametric study on a properly designed rammed earth construction, considering several strengthening solutions, are presented and discussed. It is concluded that single storey houses can have acceptable seismic performance even in high seismicity areas, provided that the structure is adequately strengthened by reinforced concrete columns and beams. Improvement of the characteristics of the structural material (earth) may be necessary to reduce damage.

Seismic imaging of the western Iberian crust using ambient noise: Boundaries and internal structure of the Iberian Massif

We present new Rayleigh-wave dispersion maps of the western Iberian Peninsula for periods between 8 and 30 s, obtained from correlations of seismic ambient noise, following the recent increase in seismic broadband network density in Portugal and Spain. Group velocities have been computed for each station pair using the empirical Green's functions generated by cross-correlating one-day-length seismic ambient-noise records. The resulting high-path density allows us to obtain lateral variations of the group velocities as a function of period in cells of 0.5 degrees x 0.5 degrees with an unprecedented resolution. As a result we were able to address some of the unknowns regarding the lithospheric structure beneath SW Iberia. The dispersion maps allow the imaging of the major structural units, namely the Iberian Massif, and the Lusitanian and Algarve Meso-Cenozoic basins. The Cadiz Gulf/Gibraltar Strait area corresponds to a strong low-velocity anomaly, which can be followed to the largest period inverted, although slightly shifted to the east at longer periods. Within the Iberian Massif, second-order perturbations in the group velocities are consistent with the transitions between tectonic units composing the massif. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Intraplate seismicity across the Cape Verde swell: a contribution from a temporary seismic network

We present an analysis and characterization of the regional seismicity recorded by a temporary broadband seismic network deployed in the Cape Verde archipelago between November 2007 and September 2008. The detection of earthquakes was based on spectrograms, allowing the discrimination from low-frequency volcanic signals, resulting in 358 events of which 265 were located, the magnitudes usually being smaller than 3. For the location, a new 1-D P-velocity model was derived for the region showing a crust consistent with an oceanic crustal structure. The seismicity is located mostly offshore the westernmost and geologically youngest areas of the archipelago, near the islands of Santo Antao and Sao Vicente in the NW and Brava and Fogo in the SW. The SW cluster has a lower occurrence rate and corresponds to seismicity concentrated mainly along an alignment between Brava and the Cadamosto seamount presenting normal faulting mechanisms. The existence of the NW cluster, located offshore SW of Santo Antao, was so far unknown and concentrates around a recently recognized submarine cone field; this cluster presents focal depths extending from the crust to the upper mantle and suggests volcanic unrest No evident temporal behaviour could be perceived, although the events tend to occur in bursts of activity lasting a few days. In this recording period, no significant activity was detected at Fogo volcano, the most active volcanic edifice in Cape Verde. The seismicity characteristics point mainly to a volcanic origin. The correlation of the recorded seismicity with active volcanic structures agrees with the tendency for a westward migration of volcanic activity in the archipelago as indicated by the geologic record. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Seismic vulnerability: From building evaluation to a typology generalization

Outlining the best strategies for seismic risk mitigation requires that both benefits and costs of retrofitting are known in advance. The assessment of the vulnerability of building typologies is a first step of a more extensive effort, concerning the analysis of the viability of seismic risk mitigation and taking into account retrofitting costs. The methodology adopted to obtain the seismic vulnerability of some classes of residential buildings existing in mainland Portugal is presented. This methodology is based on a structural analysis of individual buildings belonging to the same typology. An application example is presented to illustrate the methodology. Fragility curves of “boxed” building typology are also presented and broken down into three height classes: low rise, medium-rise and high-rise. These curves are based on average capacity spectra derived from several individual buildings belonging to the same typology.

Deep crustal structure across a young passive margin from wide-angle and reflection seismic data (The Sardinia Experiment) - I. Gulf of Lion's margin

The conjugate margins system of the Gulf of Lion and West Sardinia (GLWS) represents a unique natural laboratory for addressing fundamental questions about rifting due to its landlocked situation, its youth, its thick sedimentary layers, including prominent palaeo-marker such as the MSC event, and the amount of available data and multidisciplinary studies. The main goals of the SARDINIA experiment, were to (i) investigate the deep structure of the entire system within the two conjugate margins: the Gulf of Lion and West Sardinia, (ii) characterize the nature of the crust, and (iii) define the geometry of the basin and provide important constrains on its genesis. This paper presents the results of P-wave velocity modelling on three coincident near-vertical reflection multi-channel seismic (MCS) and wide-angle seismic profiles acquired in the Gulf of Lion, to a depth of 35 km. A companion paper [part II Afilhado et al., 2015] addresses the results of two other SARDINIA profiles located on the oriental conjugate West Sardinian margin. Forward wide-angle modelling of both data sets confirms that the margin is characterised by three distinct domains following the onshore unthinned, 33 km-thick continental crust domain: Domain I is bounded by two necking zones, where the crust thins respectively from 30 to 20 and from 20 to 7 km over a width of about 170 km; the outermost necking is imprinted by the well-known T-reflector at its crustal base; Domain II is characterised by a 7 km-thick crust with anomalous velocities ranging from 6 to 7.5 km/s; it represents the transition between the thinned continental crust (Domain I) and a very thin (only 4-5 km) "atypical" oceanic crust (Domain III). In Domain II, the hypothesis of the presence of exhumed mantle is falsified by our results: this domain may likely consist of a thin exhumed lower continental crust overlying a heterogeneous, intruded lower layer. Moreover, despite the difference in their magnetic signatures, Domains II and III present the very similar seismic velocities profiles, and we discuss the possibility of a connection between these two different domains.

Deep crustal structure across a young passive margin from wide-angle and reflection seismic data (The Sardinia Experiment) - II. Sardinia's margin

Geophysical data acquired on the conjugate margins system of the Gulf of Lion and West Sardinia (GLWS) is unique in its ability to address fundamental questions about rifting (i.e. crustal thinning, the nature of the continent-ocean transition zone, the style of rifting and subsequent evolution, and the connection between deep and surface processes). While the Gulf of Lion (GoL) was the site of several deep seismic experiments, which occurred before the SARDINIA Experiment (ESP and ECORS Experiments in 1981 and 1988 respectively), the crustal structure of the West Sardinia margin remains unknown. This paper describes the first modeling of wide-angle and near-vertical reflection multi-channel seismic (MCS) profiles crossing the West Sardinia margin, in the Mediterranean Sea. The profiles were acquired, together with the exact conjugate of the profiles crossing the GoL, during the SARDINIA experiment in December 2006 with the French R/V L'Atalante. Forward wide-angle modeling of both data sets (wide-angle and multi-channel seismic) confirms that the margin is characterized by three distinct domains following the onshore unthinned, 26 km-thick continental crust : Domain V, where the crust thins from 26 to 6 km in a width of about 75 km; Domain IV where the basement is characterized by high velocity gradients and lower crustal seismic velocities from 6.8 to 7.25 km/s, which are atypical for either crustal or upper mantle material, and Domain III composed of "atypical" oceanic crust.The structure observed on the West Sardinian margin presents a distribution of seismic velocities that is symmetrical with those observed on the Gulf of Lion's side, except for the dimension of each domain and with respect to the initiation of seafloor spreading. This result does not support the hypothesis of simple shear mechanism operating along a lithospheric detachment during the formation of the Liguro-Provencal basin.

Projecto de execução de fundações e estruturas de uma ponte em betão armado pré-esforçado

Este Trabalho refere-se ao Projecto de Execução de Fundações e Estruturas de uma Ponte Rodoviária em betão armado pré-esforçado, realizado no âmbito do Trabalho Final de Mestrado em Engenharia Civil – Especialização em Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O Projecto de Execução é composto de Peças Escritas e Peças Desenhadas. Nas Peças Escritas estão incluídos: Memória Justificativa e Descritiva; Cálculos Justificativos e Anexos. A ponte é composta por dois tabuleiros paralelos com 10,28m de largura cada um e afastados entre si de 0,10m. A obra é constituída de 8 tramos; os tramos correntes com 31m de comprimento e os tramos extremos com 25 e 20m de comprimento, perfazendo um comprimento total de 231m. A obra foi parcialmente isolada dos sismos pela introdução, em todos os pilares, de aparelhos de apoio de elevado amortecimento sísmico do tipo HDRB (High Damping Rubber Bearings). Encontram-se particularmente discriminadas e detalhadas neste projecto as seguintes situações: - Cálculo do Pré-esforço e respectivas perdas; - Acção das sobrecargas rodoviárias; - Diferença de comportamento da obra na entrada em serviço e no longo prazo; - Análise sísmica e do isolamento sísmico; - Estudo dos efeitos diferidos: retracção e fluência. Tendo as abordagens de cálculo e as verificações de segurança seguido a regulamentação nacional em vigor, nomeadamente RSA e REBAP, foi no entanto feita uma aproximação às regras do “Capacity Design” previstas no EC8, em que se privilegia a actuação do projectista sobre o comportamento da estrutura, procurando uma resposta não linear da mesma, visando garantir que: - A rotura não ocorrerá nos elementos de fundação; - Nos pilares a dissipação de energia se faz através de rótulas plásticas, evitando-se roturas associadas a esforços transversos. A aplicação destas regras neste Projecto demonstrou haver um agravamento substancial na definição dos esforços a que devem resistir alguns dos componentes da estrutura, designadamente os pilares e as fundações, originando soluções de secções de betão e armaduras bem mais exigentes do que aqueles que resultariam da simples verificação de segurança, pela comparação entre esforços actuante e esforços resistentes “secção a secção”, imposta pela actual regulamentação nacional.

Influência da modelação de núcleos de betão armado no cálculo automático de estruturas de edifícios

O presente trabalho aborda a questão do comportamento e influência estrutural da modelação de um núcleo de secção aberta de parede fina no modelo tridimensional de elementos finitos de um edifício de betão armado, composto por 5 pisos sujeito à acção sísmica regulamentar. Para o efeito, foram considerados os Eurocódigos estruturais, nomeadamente o Eurocódigo 0, Eurocódigo 1 e Eurocódigo 8. A fim de avaliar a importância do tipo de modelação destes elementos estruturais, elemento fundamental para a caracterização da resposta dinâmica, foi desenvolvido um estudo paramétrico, fazendo-se a análise de quatro formas distintas de modelação do mesmo núcleo. Para os mesmos casos de carregamento, é feita uma análise comparativa entre os resultados obtidos a nível de períodos, percentagem de armadura nos pilares e no próprio núcleo bem como os deslocamentos para os modelos em estudo, com recurso a um programa de cálculo automático. O edifício considerado neste trabalho foi modelado com base no programa comercial de cálculo automático SAP 2000 versão 14.4. Posteriormente apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos nos vários modelos em causa e para as várias situações propostas ao longo do trabalho.

Stratification of the earth beneath the Azores from P and S receiver functions

Seismic recordings of IRIS/IDA/GSN station CMLA and of several temporary stations in the Azores archipelago are processed with P and S receiver function (PRF and SRF) techniques. Contrary to regional seismic tomography these methods provide estimates of the absolute velocities and of the Vp/Vs ratio up to a depth of similar to 300 km. Joint inversion of PRFs and SRFs for a few data sets consistently reveals a division of the subsurface medium into four zones with a distinctly different Vp/Vs ratio: the crust similar to 20 km thick with a ratio of similar to 1.9 in the lower crust, the high-Vs mantle lid with a strongly reduced VpNs velocity ratio relative to the standard 1.8, the low-velocity zone (LVZ) with a velocity ratio of similar to 2.0, and the underlying upper-mantle layer with a standard velocity ratio. Our estimates of crustal thickness greatly exceed previous estimates (similar to 10 km). The base of the high-Vs lid (the Gutenberg discontinuity) is at a depth of-SO km. The LVZ with a reduction of S velocity of similar to 15% relative to the standard (IASP91) model is terminated at a depth of similar to 200 km. The average thickness of the mantle transition zone (TZ) is evaluated from the time difference between the S410p and SKS660p, seismic phases that are robustly detected in the S and SKS receiver functions. This thickness is practically similar to the standard IASP91 value of 250 km. and is characteristic of a large region of the North Atlantic outside the Azores plateau. Our data are indicative of a reduction of the S-wave velocity of several percent relative to the standard velocity in a depth interval from 460 to 500 km. This reduction is found in the nearest vicinities of the Azores, in the region sampled by the PRFs, but, as evidenced by SRFs, it is missing at a distance of a few hundred kilometers from the islands. We speculate that this anomaly may correspond to the source of a plume which generated the Azores hotspot. Previously, a low S velocity in this depth range was found with SRF techniques beneath a few other hotspots.

From unthinned continent to ocean: The deep structure of the West Iberia passive continental margin at 38 degrees N

The crustal and lithospheric mantle structure at the south segment of the west Iberian margin was investigated along a 370 km long seismic transect. The transect goes from unthinned continental crust onshore to oceanic crust, crossing the ocean-continent transition (OCT) zone. The wide-angle data set includes recordings from 6 OBSs and 2 inland seismic stations. Kinematic and dynamic modeling provided a 2D velocity model that proved to be consistent with the modeled free-air anomaly data. The interpretation of coincident multi-channel near-vertical and wide-angle reflection data sets allowed the identification of four main crustal domains: (i) continental (east of 9.4 degrees W); (ii) continental thinning (9.4 degrees W-9.7 degrees W): (iii) transitional (9.7 degrees W-similar to 10.5 degrees W); and (iv) oceanic (west of similar to 10.5 degrees W). In the continental domain the complete crustal section of slightly thinned continental crust is present. The upper (UCC, 5.1-6.0 km/s) and the lower continental crust (LCC, 6.9-7.2 km/s) are seismically reflective and have intermediate to low P-wave velocity gradients. The middle continental crust (MCC, 6.35-6.45 km/s) is generally unreflective with low velocity gradient. The main thinning of the continental crust occurs in the thinning domain by attenuation of the UCC and the LCC. Major thinning of the MCC starts to the west of the LCC pinchout point, where it rests directly upon the mantle. In the thinning domain the Moho slope is at least 13 degrees and the continental crust thickness decreases seaward from 22 to 11 km over a similar to 35 km distance, stretched by a factor of 1.5 to 3. In the oceanic domain a two-layer high-gradient igneous crust (5.3-6.0 km/s; 6.5-7.4 km/s) was modeled. The intra-crustal interface correlates with prominent mid-basement, 10-15 km long reflections in the multi-channel seismic profile. Strong secondary reflected PmP phases require a first order discontinuity at the Moho. The sedimentary cover can be as thick as 5 km and the igneous crustal thickness varies from 4 to 11 km in the west, where the profile reaches the Madeira-Tore Rise. In the transitional domain the crust has a complex structure that varies both horizontally and vertically. Beneath the continental slope it includes exhumed continental crust (6.15-6.45 km/s). Strong diffractions were modeled to originate at the lower interface of this layer. The western segment of this transitional domain is highly reflective at all levels, probably due to dykes and sills, according to the high apparent susceptibility and density modeled at this location. Sub-Moho mantle velocity is found to be 8.0 km/s, but velocities smaller than 8.0 km/s confined to short segments are not excluded by the data. Strong P-wave wide-angle reflections are modeled to originate at depth of 20 km within the lithospheric mantle, under the eastern segment of the oceanic domain, or even deeper at the transitional domain, suggesting a layered structure for the lithospheric mantle. Both interface depths and velocities of the continental section are in good agreement to the conjugate Newfoundland margin. A similar to 40 km wide OCT having a geophysical signature distinct from the OCT to the north favors a two pulse continental breakup.

Projecto de estabilidade da Escola Superior de Enfermagem Artur Ravara

O presente trabalho, refere-se ao projecto de estabilidade, em betão armado e pré-esforçado, da Escola Superior de Enfermagem Artur Ravara, situada na zona da EXPO em Lisboa. O edifício apresenta-se com uma implantação em “L”, tendo como dimensões máximas 38,50m x 54,80m e desenvolve-se em altura por quatro pisos, dos quais, dois são enterrados. A estrutura do edifício em causa, apresenta duas juntas de dilatação, por forma a tornar desprezáveis os efeitos devidos à retracção e diminuição de temperatura, dividindo o edifício em três blocos. As suas fundações são indirectas, constituídas por estacas moldadas no terreno e respectivos maciços de encabeçamento. As lajes são fungiformes aligeiradas de moldes perdidos, de modo a permitir vencer maiores vãos, que variam entre os 6,60m e os 10,00m, e permitindo também maior rapidez de execução e maior economia. As consolas de 3,50m de vão, em laje maciça, são suportadas por vigas pré-esforçadas de secção variável. Para o cálculo automático da estrutura e da obtenção dos respectivos desenhos das armaduras, foi utilizado o programa de cálculo automático, Tricalc 7.1. O conteúdo do projecto em questão, sendo de carácter académico, não corresponde à versão real, à qual não se teve acesso. O dimensionamento das fundações, devido à fraca resistência dos solos e o dimensionamento da estrutura, devido à geometria e dimensões do edifício, permitiram enfrentar desafios interessantes. Tais desafios, deram possibilidade de enriquecer bastante os conhecimentos sobre a engenharia de estruturas.

Projecto de fundações e estrutura de um edifício de 4 pisos em Lisboa, destinado a habitação

O objectivo deste trabalho consiste na elaboração de um projecto de estruturas de um edifício, desde a fase de concepção estrutural até à fase de pormenorização, passando obviamente pelo dimensionamento. O trabalho foi motivo para aplicação dos conhecimentos adquiridos durante o curso, na prática de projecto de estruturas, nomeadamente na utilização da regulamentação europeia de estruturas que está para entrar em vigor. O projecto foi elaborado a partir do projecto base de arquitectura e diz respeito a um conjunto de 4 edifícios de habitação separados por junta de dilatação, a construir em Lisboa. A estrutura em betão armado constituída por lajes fungiformes maciças apoiadas em pilares, paredes de betão e vigas, foi analisada com recurso a um programa de cálculo automático de elementos finitos SAP 200 V14.2.4. Para a execução deste trabalho recorreu-se à regulamentação europeia, nomeadamente o Eurocódigo 0, o Eurocódigo 1, o Eurocódigo 2 e o Eurocódigo 8, na sua versão final de Norma Portuguesa. Os critérios de dimensionamento bem como as disposições construtivas relativas a armaduras de betão são detalhadamente referidos ao longo do trabalho. Embora a análise estrutural tenha sido efectuada para quatro edifícios, os desenhos de pormenorização de betão armado são apresentados relativamente apenas ao edifício Nº1. Optou-se por esta solução em virtude de os edifícios serem semelhantes.

Projecto de fundações e estrutura de um edifício destinado a pavilhão gimnodesportivo

Este trabalho tem como objectivo a elaboração do projecto de estruturas de um edifício destinado a pavilhão gimnodesportivo, caracterizando as suas diferentes fases de execução, desde a etapa inicial de concepção até à fase final de dimensionamento. Trata-se de um projecto complexo de uma estrutura com elementos estruturais em betão armado e pré-esforçado, e com muros de contenção. Na concepção do edifício foram utilizados os critérios gerais de dimensionamento presentes na regulamentação Europeia (Eurocódigos), uma vez que estes elementos representam o futuro da regulamentação de estruturas em termos Europeus, vindo substituir a nível nacional o “Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Betão Armado (RSA)” e o “Regulamento para Estruturas de Betão Armado e Pré- Esforçado (REBAP)”. A adopção das normas europeias representam assim um elevado desafio devido ao aumento da complexidade na concepção e dimensionamento de estruturas que estes regulamentos traduzem, principalmente o Eurocódigo 8, que define de um modo mais detalhado e complexo a análise sísmica, relativamente à regulamentação actual em vigor. Devido à elevada complexidade que os projectos de estruturas apresentam, utilizam-se actualmente ferramentas de cálculo automático. No dimensionamento deste edifício foi utilizado um programa tridimensional de elementos finitos para a modelação da estrutura. Pretende-se com a escolha deste projecto e dos métodos de dimensionamento presentes nos Eurocódigos, o desenvolvimento de um trabalho detalhado e correcto, permitindo assim adquirir conhecimentos importantes relativamente às futuras normas, e pôr em prática as competências e os conhecimentos obtidos ao longo curso.

Estruturas tradicionais vs. termoargila em zonas sísmicas

Com a crescente divulgação no mercado português de métodos construtivos de alvenaria resistente tipo Termoargila, compara-se neste trabalho a sua rentabilidade económica, em relação à execução em betão armado, com paredes não estruturais de alvenaria. Estudam-se três tipologias de estruturas com geometria regular (1 piso, 2 pisos, 4 pisos), em zonas sísmicas A e D segundo o Regulamento de Segurança e Acções. A análise dos resultados permite verificar a eficiência dos métodos construtivos para cada tipologia de edifício, assim como os seus custos. Analisa-se se o motivo pelo qual em Portugal não é corrente a aplicação de soluções estruturais de alvenaria resistente tipo Termoargila, se unicamente económico ou se existe uma inércia dos intervenientes na construção, privilegiando os métodos construtivos tradicionais.