Contribuição para a avaliação do risco sísmico: aplicação à cidade de Faro

O programa SRAPOR permite a realização de rápidas avaliações de risco sísmico de aglomerados habitacionais. A presente versão é constituída por uma base de dados de sismos, por um sistema simplificado de informação geográfica e por um módulo de avaliação da casualidade sísmica. A aplicação do programa é ilustrada com a análise da casualidade sísmica da cidade de Faro.

Tectônica rúptil e sismicidade na área de inundação do açude do Castamhão (CE): implicações para o risco sísmico

This study describes brittle deformation and seismicity in the Castanhão Dam region, Ceará State, Brazil. This reservoir will include a hidroeletric power plant and will store about 6,7 billions m3 of water. Five main litostratigraphic unit were identified in the region: gneissic-migmatitic basement, metavolcanosedimentary sequence, granitoid plutons of Brasiliano age, Mesozoic basaltic dike swarm, and Cenozoic fluvial terraces of the Jaguaribe river. The region has experienced several faulting events that occurred at different crustal levels. Faults formed at depths less than about 12 km present left-lateral movement and are associated with epidote and quartz infillings. Faults formed at depths less than 7 km are mainly strike-slip present cataclastic rocks, fault breccia and gouge. Both fault groups form mainly NE-trendind lineaments and represent reactivation of ductile shear zones or new formed faults that cut across existing structures. Seismically-induced liquefaction fractures take place in Cenozoic terraces and indicate paleoearthquakes that may have reached at leat 6,8 MS. In short, this work indicate that the level of paleoseismicity is much greater than one observed in the instrumental record. Several faults are favourably oriented for reactivation and induced seismicity should be expected after the Castanhão Dam impoudment

URBSIS: avaliação da vulnerabilidade e gestão do risco sísmico à escala urbana

A qualidade de vida nos núcleos urbanos constitui uma meta dinâmica, fortemente influenciada pelos processos sociais e económicos, pela evolução das suas exigências e expectativas e pela evolução do próprio tecido urbano, do parque edificado e das infraestruturas. Nos núcleos urbanos antigos, são peças fundamentais deste desafio a garantia do conforto e de salubridade, num equilíbrio que se quer, sustentado e sustentável, com a preservação das memórias e da cultura local. Para além da inadequada resistência à ação sísmica, a grande maioria deste edificado encontra-se em avançado estado de degradação, situação que, aliada a outros fenómenos de índole social, tem levado ao abandono massivo destes espaços de elevado valor histórico e patrimonial. De facto, muitos destes edifícios necessitam de intervenções estruturais urgentes, nomeadamente de intervenções de reforço que visem reduzir a sua elevada vulnerabilidade sísmica, particularmente nas zonas do território onde a perigosidade sísmica é mais importante. É nesta base que surge a presente publicação, elaborada no âmbito do projeto de investigação "URBSIS - avaliação da vulnerabilidade e gestão do risco sísmico à escala urbana", e cujo conteúdo vem sublinhar a necessidade de ser elaborado um plano nacional de redução da vulnerabilidade sísmica, particularmente do património histórico e dos núcleos urbanos antigos, para que as situações de risco sejam devidamente identificadas, hierarquizadas e acauteladas.

Avaliação comparativa dos efeitos da introdução dos eurocódigos no cálculo sísmico de edifícios de betão armado

Dissertação de natureza Científica para obtenção do grau de Mestre na Área de Especialização de Estruturas

Dimensionamento sísmico de edifícios baixos em alvenaria confinada

O facto de se ignorar a contribuição da resistência às forças laterais que solicitam as paredes de alvenaria das estruturas em zonas sísmicas é um tema que tem dado muito de que falar na engenharia estrutural. Em Portugal os projetistas preferem as soluções em betão armado pela sua ampla aplicação e bons resultados ao longo dos tempos. Perante o exposto anteriormente e com o objetivo de abrir possibilidades a novas alternativas que permitam de igual forma bons comportamentos estruturais, pensando na construção económica e com segurança, apresenta-se este estudo que propõe a aplicação de alvenaria confinada em zonas sísmicas de Portugal. A presente dissertação está composta por seis capítulos. No capítulo I apresenta-se uma introdução ao problema que permita ao leitor o enquadramento no tema, indicando de igual forma os objetivos específicos que foram precisos cumprir para chegar ao objetivo geral pretendido, isto é, a proposta duma metodologia de conceção de estruturas de habitação usando alvenaria confinada em zonas de risco sísmico em Portugal, delimitadas para edificações de 1 a 2 andares. Os requisitos gerais de ligação considerados baseiam-se no documento “SEISMIC DESIGN GUIDE FOR LOW-RISE CONFINED MASONRY BUILDINGS” os quais foram complementados com dados recomendados pelos EC 6 e EC 8 baseados na norma portuguesa. No capítulo II mostram-se antecedentes de estudos nacionais e internacionais da alvenaria confinada, assim mesmo encontram-se as bases teóricas com definições e requerimentos importantes a serem considerados no momento da conceção do projeto, ainda nesta seção indicam-se os passos para a aplicação do método de cálculo de esforços resistentes das paredes de alvenaria confinada (Método Simplificado), tal método foi aplicado e validado em modelos de elementos finitos desenhados com materiais e características sísmicas de comum aplicação em Portugal como se apresenta no capítulo III. No capítulo IV analisam-se os resultados obtidos, levando a que no capítulo V se descreva uma proposta de aplicação de alvenaria confinada em zonas de baixa sismicidade e alta sismicidade em Portugal. Finalmente no capítulo VI os resultados obtidos levam a concluir que em zonas de baixa sismicidade o dimensionamento de densidade de paredes é dependente das cargas gravíticas para edifícios de 1 e 2 níveis. No caso de zonas de alta sismicidade são as forças sísmicas as condicionantes. Ainda para edifícios de 2 níveis nestas zonas,a espessura mínima das paredes é de 0,20 m.

Las viviendas subterráneas y el riesgo sísmico

Se estima que las viviendas subterráneas a lo largo del mundo albergan entre 40 y 60 millones de personas. Tras un análisis general de las tipologías de viviendas subterráneas, de su localización y de los factores que influyen en su desarrollo se ha introducido el análisis de la vulnerabilidad de este tipo de viviendas ante los riesgos naturales, cuestión que no ha sido estudiada exhaustivamente con anterioridad. Cabe destacar que la localización de las viviendas subterráneas a lo largo del mundo coincide en la mayor parte de los casos con regiones activas sísmicamente, por lo que se lleva a cabo una primera aproximación al estudio de la vulnerabilidad de las viviendas subterráneas frente al riesgo sísmico, teniendo como antecedente el terremoto de la región china de Shaanxi ocurrido en 1556, que afectó a grandes agrupaciones de viviendas subterráneas.

Dimensionamento sísmico de edifícios baixos em alvenaria confinada

O facto de se ignorar a contribuição da resistência às forças laterais que solicitam as paredes de alvenaria das estruturas em zonas sísmicas é um tema que tem dado muito de que falar na engenharia estrutural. Em Portugal os projetistas preferem as soluções em betão armado pela sua ampla aplicação e bons resultados ao longo dos tempos. Perante o exposto anteriormente e com o objetivo de abrir possibilidades a novas alternativas que permitam de igual forma bons comportamentos estruturais, pensando na construção económica e com segurança, apresenta-se este estudo que propõe a aplicação de alvenaria confinada em zonas sísmicas de Portugal. A presente dissertação está composta por seis capítulos. No capítulo I apresenta-se uma introdução ao problema que permita ao leitor o enquadramento no tema, indicando de igual forma os objetivos específicos que foram precisos cumprir para chegar ao objetivo geral pretendido, isto é, a proposta duma metodologia de conceção de estruturas de habitação usando alvenaria confinada em zonas de risco sísmico em Portugal, delimitadas para edificações de 1 a 2 andares. Os requisitos gerais de ligação considerados baseiam-se no documento “SEISMIC DESIGN GUIDE FOR LOW-RISE CONFINED MASONRY BUILDINGS” os quais foram complementados com dados recomendados pelos EC 6 e EC 8 baseados na norma portuguesa. No capítulo II mostram-se antecedentes de estudos nacionais e internacionais da alvenaria confinada, assim mesmo encontram-se as bases teóricas com definições e requerimentos importantes a serem considerados no momento da conceção do projeto, ainda nesta seção indicam-se os passos para a aplicação do método de cálculo de esforços resistentes das paredes de alvenaria confinada (Método Simplificado), tal método foi aplicado e validado em modelos de elementos finitos desenhados com materiais e características sísmicas de comum aplicação em Portugal como se apresenta no capítulo III. No capítulo IV analisam-se os resultados obtidos, levando a que no capítulo V se descreva uma proposta de aplicação de alvenaria confinada em zonas de baixa sismicidade e alta sismicidade em Portugal. Finalmente no capítulo VI os resultados obtidos levam a concluir que em zonas de baixa sismicidade o dimensionamento de densidade de paredes é dependente das cargas gravíticas para edifícios de 1 e 2 níveis. No caso de zonas de alta sismicidade são as forças sísmicas as condicionantes. Ainda para edifícios de 2 níveis nestas zonas,a espessura mínima das paredes é de 0,20 m.

Fontes sísmicas ao longo da fronteira de placas tectónicas entre os Açores e a Argélia: um modelo sismotectónico

Portugal apresenta uma actividade sísmica que resulta em grande parte da sua proximidade à fronteira entre as placas tectónicas Euro-asiática (EA) e Nubia (NU), numa faixa que se estende desde Gibraltar até ao arquipélago dos Açores. A fractura litosférica contida nessa faixa é habitualmente designada por Fractura Açores-Gibraltar. A forte interacção entre os dois blocos, manifesta-se por um aumento da sismicidade nesta faixa, fortemente influenciada pela interacção entre os dois blocos tectónicos. No prolongamento para Ocidente deste acidente atinge-se a Crista Média Atlântica (CMA) num ponto localizado a noroeste do arquipélago dos Açores, e que constitui a fronteira entre a placa Americana (AM) e as placas EA e NU. Este ponto também é conhecido por Junção Tripla dos Açores. A interacção entre os três limites de placas confere à região dos Açores a actividade sísmica que se lhe conhece, uma das mais significativas no contexto nacional. Toda esta zona, devido ao potencial e efectivo risco sísmico testemunhado pelos eventos sísmicos recentes e pelos grandes terremotos historicamente documentados, é alvo de um elevado esforço que nos últimos anos resultou, de forma integrada, em avanços como: 1) melhoria da capacidade de observação do fenómeno sísmico –a existência dos meios mínimos de monitorização sísmica é hoje uma realidade que reconhecemos, salientando contudo, o muito que há a fazer em domínios como: a instalação de estações sísmicas submarinas (OBS) capazes de suprir as lacunas verificadas; a compatibilização de dados e o livre acesso aos mesmos; a criação de uma rede de acelerómetros capaz de registar os movimentos fortes; 2) aumento da capacidade de investigação – o recrutamento de novos investigadores através de projectos multi-disciplinares em domínios como a sismicidade, fonte sísmica e mecanismos focais, geomagnetismo, gravimetria, geodesia e análise estrutural....

Development of open models and tools for seismic risk assessment: application to Portugal

The exponential growth of the world population has led to an increase of settlements often located in areas prone to natural disasters, including earthquakes. Consequently, despite the important advances in the field of natural catastrophes modelling and risk mitigation actions, the overall human losses have continued to increase and unprecedented economic losses have been registered. In the research work presented herein, various areas of earthquake engineering and seismology are thoroughly investigated, and a case study application for mainland Portugal is performed. Seismic risk assessment is a critical link in the reduction of casualties and damages due to earthquakes. Recognition of this relation has led to a rapid rise in demand for accurate, reliable and flexible numerical tools and software. In the present work, an open-source platform for seismic hazard and risk assessment is developed. This software is capable of computing the distribution of losses or damage for an earthquake scenario (deterministic event-based) or earthquake losses due to all the possible seismic events that might occur within a region for a given interval of time (probabilistic event-based). This effort has been developed following an open and transparent philosophy and therefore, it is available to any individual or institution. The estimation of the seismic risk depends mainly on three components: seismic hazard, exposure and vulnerability. The latter component assumes special importance, as by intervening with appropriate retrofitting solutions, it may be possible to decrease directly the seismic risk. The employment of analytical methodologies is fundamental in the assessment of structural vulnerability, particularly in regions where post-earthquake building damage might not be available. Several common methodologies are investigated, and conclusions are yielded regarding the method that can provide an optimal balance between accuracy and computational effort. In addition, a simplified approach based on the displacement-based earthquake loss assessment (DBELA) is proposed, which allows for the rapid estimation of fragility curves, considering a wide spectrum of uncertainties. A novel vulnerability model for the reinforced concrete building stock in Portugal is proposed in this work, using statistical information collected from hundreds of real buildings. An analytical approach based on nonlinear time history analysis is adopted and the impact of a set of key parameters investigated, including the damage state criteria and the chosen intensity measure type. A comprehensive review of previous studies that contributed to the understanding of the seismic hazard and risk for Portugal is presented. An existing seismic source model was employed with recently proposed attenuation models to calculate probabilistic seismic hazard throughout the territory. The latter results are combined with information from the 2011 Building Census and the aforementioned vulnerability model to estimate economic loss maps for a return period of 475 years. These losses are disaggregated across the different building typologies and conclusions are yielded regarding the type of construction more vulnerable to seismic activity.

Seismic vulnerability assessment of slender masonry structures

Slender masonry structures are distributed all over the world and constitute a relevant part of the architectural and cultural heritage of humanity. Their protection against earthquakes is a topic of great concern among the scientific community. This concern mainly arises from the strong damage or complete loss suffered by this group of structures due to catastrophic events and the need and interest to preserve them. Although the great progress in technology, and in the knowledge of seismology and earthquake engineering, the preservation of these brittle and massive structures still represents a major challenge. Based on the research developed in this work it is proposed a methodology for the seismic risk assessment of slender masonry structures. The proposed methodology was applied for the vulnerability assessment of Nepalese Pagoda temples which follow very simple construction procedure and construction detailing in relation to seismic resistance requirements. The work is divided in three main parts. Firstly, particular structural fragilities and building characteristics of the important UNESCO classified Nepalese Pagoda temples which affect their seismic performance and dynamic properties are discussed. In the second part the simplified method proposed for seismic vulnerability assessment of slender masonry structures is presented. Finally, the methodology proposed in this work is applied to study Nepalese Pagoda temples, as well as in the efficiency assessment of seismic performance improvement solution compatible with original cultural and technological value.

Avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios escolares

A grande motivação para este trabalho resultou na avaliação da vulnerabilidade sísmica das escolas básicas e secundárias que fazem parte integrante do parque escolar de Portugal Continental. Apesar de até ao momento apenas se terem estudado a vulnerabilidade de algumas escolas em algumas zonas particulares do nosso país, para este trabalho de investigação tivemos uma ambição muito maior e obviamente fizemos um esforço muito maior. Estabelecemos assim como meta, a avaliação de todo o parque escolar. Embora todo o parque escolar possua na ordem das três centenas de escolas em todo o território nacional e sendo este projeto de reabilitação, um projeto com a duração de 2007 a 2015. Em 2011, por motivos da crise económica, todo o projeto congelou sendo reabilitadas até à data cerca de apenas um terço das escolas. Esta quantidade foi o número de escolas que avaliamos em todo o país. As escolas, sendo edifícios públicos com uma importância fundamental, tanto pela elevada concentração de jovens, como pela função essencial como centros de aprendizagem para as gerações vindouras, como também pela ameaça que representam na eventualidade dum cenário sísmico pela enorme densidade de utilizadores, e pela vantagem de nesse cenário de catástrofe a importância estrutural ser superior em relação à maior parte dos edifícios correntes, devidamente demonstrado pelos argumentos enumerados, consequentemente as escolas podem servir como instalações de proteção civil perante uma catástrofe sísmica para apoio das populações circundantes afetadas. Portanto para cada uma das escolas cordialmente fornecidas pelo Parque Escolar, E.P.E., foi feito um estudo exaustivo e muito individual de cada uma das escolas, onde cada análise foi desenvolvida por uma metodologia simplificada, sendo cada análise sempre individual, e nunca tendo sida aplicada em série, este fator melhora substancialmente a eficácia da avaliação para a quantificação das vulnerabilidades e da determinação do grau de dano e das frações de perda para os requisitos fundamentais de limitação de danos, de não colapso, e de colapso iminente que correspondem a ações com períodos de retorno de 95, 475 e 975 anos. Este trabalho é fundamental para as entidades competentes terem a consciência da vulnerabilidade das escolas secundárias, para puderem atuar a nível estrutural e diminuir assim a vulnerabilidade sísmica, e mesmo que por impossibilidade económica o poder governamental não intervenha, então pode e principalmente deve, elaborar planos de emergência tanto com engenheiros civis qualificados como com a total colaboração das corporações de bombeiros que fazem parte das forças de operação e socorro da Autoridade Nacional de Proteção Civil (ANPC).

Parâmetros que condicionam os valores da casualidade sísmica

As dispersões nos resultados das análises da casualidade sísmica têm originado alguma prudência na sua utilização em aplicações práticas de minimização de risco sísmico. Este trabalho visa a verificação, de forma sistemática e crítica, da influência de alguns parâmetros da análise, na credibilidade dos resultados, nomeadamente, o tipo de modelo probabilista adoptado, a delimitação das zonas geradoras de eventos sísmicos, a definição das leis de atenuação e a respectiva adequação à sismicidade verificada e às evidências sismotectónicas, no contexto da cidade de Lisboa.

Projeto de fundações e estrutura de ampliação de escola utilizando os eurocódigos estruturais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização estruturas

Caracterização estatística de processos sísmicos via Distribuição Generalizada de Pareto. Estudo de caso: João Câmara-RN

The work is to make a brief discussion of methods to estimate the parameters of the Generalized Pareto distribution (GPD). Being addressed the following techniques: Moments (moments), Maximum Likelihood (MLE), Biased Probability Weighted Moments (PWMB), Unbiased Probability Weighted Moments (PWMU), Mean Power Density Divergence (MDPD), Median (MED), Pickands (PICKANDS), Maximum Penalized Likelihood (MPLE), Maximum Goodness-of-fit (MGF) and the Maximum Entropy (POME) technique, the focus of this manuscript. By way of illustration adjustments were made for the Generalized Pareto distribution, for a sequence of earthquakes intraplacas which occurred in the city of João Câmara in the northeastern region of Brazil, which was monitored continuously for two years (1987 and 1988). It was found that the MLE and POME were the most efficient methods, giving them basically mean squared errors. Based on the threshold of 1.5 degrees was estimated the seismic risk for the city, and estimated the level of return to earthquakes of intensity 1.5°, 2.0°, 2.5°, 3.0° and the most intense earthquake never registered in the city, which occurred in November 1986 with magnitude of about 5.2º

Correlação entre contexto morfoestrutural e sismicidade nas regiões de João Câmara e São Rafael (RN)

This MSc thesis describes brittle deformation in two seismic zones located in north-eastern Brazil: João Câmara and São Rafael, Rio Grande do Norte State. Both areas show seismogenic faults, Samambaia and São Rafael, indicated by narrow zones of epicentres with a strike of 040o, a lenght of 30 km and 4 km, and a depth of 1-12 and 0,5-4 km, respectively. The first seismological and geological studies suggested blind faults or faults that were still in the beginning of the nucleation process. The region is under E-W-oriented compression and is underlain by Precambrian terrains, deformed by one or more orogenic cycles, which generated shear zones generally marked by strong pervasive foliation and sigmoidal shapes. The crystalline basement is capped by the Cretaceous Potiguar basin, which is also locally capped by Pliocene continental siliciclastic deposits (Barreiras Formation), and Quaternary alluvium. The main aim of this study was to map epicentral areas and find whether there are any surface geological or morphotectonic expression related to the seismogenic faults. A detailed geological map was carried out in both seismic areas in order to identify brittle structures and fault-related drainage/topographic features. Geological and morphotectonic evidence indicate that both seismogenic faults take place along dormant structures. They either cut Cenozoic rocks or show topographic expression, i.e., are related to topographic heights or depressions and straight river channels. Faults rocks in the Samambaia and São Rafael faults are cataclasite, fault breccia, fault gouge, pseudotachylyte, and quartz veins, which point to reactivation processes in different crustal levels. The age of the first Samambaia and the São Rafael faulting movement possibly ranges from late Precambrian to late Cretaceous. Both fault cut across Precambrian fabric. They also show evidence of brittle processes which took place between 4 and 12 km deep, which probably have not occurred in Cenozoic times. The findings are of great importance for regional seismic hazard. They indicate that fault zones are longer than previously suggested by seismogenic studies. According to the results, the methodology used during this thesis may also be useful in other neotectonic investigation in intraplate areas