Engenharia Sísmica

4º Ano/2º Semestre

Prof. João Bilé Serra Prof. Armando Antão Engª. Andrea Cristino de Brito

www.dec.fct.unl.pt/seccoes/S_Geotecnia/Engenharia_Sismica

Programa

Organização da disciplina

Textos de apoio para as aulas teóricas

Enunciados das aulas práticas

Exames de anos anteriores e exame tipo

Programa

Capítulo 1 Introdução

Capítulo 2 Mecanismos de geração dos sismos

Capítulo 3 Caracterização das ocorrências e dos movimentos sísmicos em Sismologia

Capítulo 4 Dinâmica dos osciladores lineares discreto e contínuo

Capítulo 5 Caracterização dos movimentos sísmicos em Engenharia Sísmica

Capítulo 6 Influência do comportamento dos solos na perturbação sísmica à superfície

Capítulo 7 Liquefacção sísmica potencial de solos

Capítulo 8 Interacção dinâmica solo-estrutura Capítulo 9 Comportamento Sísmico de Estruturas de Suporte

Avaliação

Exame Teórico (0 a 20 valores) – 45 minutos sem consulta Exame Prático (0 a 20 valores) – 120 minutos com consulta de formulário facultado pelos docentes Avaliação Contínua – Nota individual de cada aula (1,2 ou 3 valores) e nota de 3 exercícios de avaliação contínua (0 a 20 valores) Apuramento da Nota Final

NF=0.3 Nota Ex. Teórico+ 0.45 Nota Ex. Prático+0.25 Nota Av. Contínua

Capítulo 1 Introdução

Sismos. Engenharia Sísmica. Impacto dos efeitos dos sismos nas

comunidades. Sismos históricos. Sismicidade histórica e instrumental. 1.1 Sismos

Sismo. Processo de rotura. Falha.

Energia de deformação. Propagação. Dissipação de energia.

Manifestações superficiais. Movimentos alternados muito rápidos. Roturas

superficiais.

1.2 Razões para a notoriedade dos sismos.

Ocorrência quase permanente. Perceptibilidade desde muito baixa a evidente.

Frequência anual aproximada de sismos no Mundo [B2] s016.pcx

Três milhões de vítimas mortais desde o séc. XVIII. Metade no séc. XX.

1.3 Perigo e risco sísmicos

Perigo sísmico: qualquer manifestação de origem sísmica cujo efeito seja entendido

como negativo para a sociedade.

- Movimento superficial

-300

-200

-100

0

100

200

300

0 5 10 15 20 25 30 35t (s)

a (cm/s2)

Acelerograma registado em El Centro durante o sismo de Imperial Valley (1940) , California.

- Tsunamis e Seixas

Representação esquemática de um tsunami [B2] s010.jpg

- Danos estruturais

- Liquefacção de solos - Escorregamento de encostas

- Interrupção de linhas vitais

Risco sísmico. Valor expectável de um grandeza associada ao perigo sísmico, por ex:

valor, vidas ou número de feridos.

1.4 Sismologia e Engenharia Sísmica

Sismologia. Ciência que estuda os fenómenos de natureza sísmica, incluindo as suas

causas, manifestações e fenómenos naturais associados.

Engenharia Sísmica. É o conjunto de técnicas, métodos e normas de carácter pluri-

disciplinar tendentes à caracterização e mitigação do risco sísmico.

1.5 Projecto sismo-resistente em Engenharia Civil

Objectivos. Concepção, dimensionamento, construção e manutenção de

empreendimentos de Engenharia Civil por forma a garantir um nível suficientemente

baixo de risco durante o respectivo tempo de vida útil. Envolve o recurso a :

(i) técnicas de modelação e análise com consideração directa ou indirecta da

especificadade da acção sísmica,

(ii) aplicação de normas e disposições regulamentares,

(iii) a observância de regras de boa prática caucionadas pela experiência

acumulada.

1.6 Sismicidade histórica e instrumental

Sismicidade. Frequência de ocorrência de sismos por unidade de área de uma dada

região, suposta homogénea do ponto de vista sísmico. Numa acepção mais lata:

distribuição estatística, cronológica e geográfica, das ocorrências sísmicas expressas

quantitativamente por uma dada variável.

Sismicidades histórica e instrumental

A recolha e tratamento de índole histórica dos registos de ocorrências sísmicas

constitui a base documental para a caracterização da história sísmica mundial até ao

dealbar da instrumentação sísmica. Trata-se da denominada sismicidade histórica. A

informação sísmica então recolhida consiste em:

o Data e hora de ocorrência

o Registos históricos dos efeitos locais das ocorrências sísmicas

A utilização de instrumentos de medida dos movimentos sísmicos inicia-se na década

de 40 do século 20. A era posterior ao início da instrumentação sísmica designa-se por

era instrumental e a sismicidade correspondente por sismicidade instrumental.

A informação sísmica então recolhida consiste em:

o Localização epicentral

o Data e hora

o Descrições das consequências (com base em fichas de inquérito)

o Valores máximos dos movimentos ocorridos

o Registos instrumentais de movimentos

Um conjunto de registos homogéneo contendo para cada registo, pelo menos, a

informação sobre a data, a localização do epicentro, uma estimativa da magnitude ou

da instensidade macrossísmcia epicentral constitui um catálogo sísmico. Estes

catálogos são a ferramenta essencial para a caracterização estatística da sismicidade.

1.7 Um sismo histórico: o de 1 de Novembro de 1755 em Lisboa.

Portugal localiza-se em regiões de média actividade sísmica. Portugal continental

situa-se a norte da fronteira entre as placas Euro-Asiática e Africana. Os Açores

situam-se na crista média do Atlântico, na proximidade da junção das placas Euro-

Asiática, Africana e Americana.

Localização de Portugal na confluência das placas Euro-Asiática, Africana e Americana. [B1] s006.jpg

Os dados históricos do continente referem a ocorrência em Lisboa de sismos

catastróficos em 1009, 1344, 1531 e 1755.

Este último é considerado como o maior sismo da era pré-instrumental de que há

notícia histórica. A magnitude deste sismo, das maiores observadas e a maior de entre

os sismos que afectaram a Europa, é suposta situar-se, para alguns autores, entre 8.5 e

9.

Mais recentemente, a tese de que se terá tratado de mais do que um evento sísmico

começa a ganhar adeptos.

Localização do seu epicentro. Assunto ainda actualmente alvo de polémica. Uma

possível localização é atribuída a uma posição entre os paralelos 36º e 37º N e os

meridianos 10º e 12º W, a SW do Cabo de S. Vicente no denominado banco de

Gorringe.

Três abalos sísmicos.

O primeiro iniciou-se às 9h 40’. Ouviu-se um ronco subterrâneo seguido por abalos

com vibrações rápidas embora ao início não alarmantes. Após cerca de 30 segundos a

vibração aumentou significativamente.

Pelas 10 horas ocorreu um outro abalo mais violento que o primeiro choque embora

menos prolongado.

Um terceiro choque, embora mais suave, sentiu-se pelas 12 horas.

As igrejas encontravam-se cheias dado tratar-se de um dia santo de guarda.

As vagas de um tsunami gerado quando do primeiro abalo atingiram Lisboa

praticamente ao mesmo tempo que o segundo choque.

Estima-se o número de vítimas entre 60000 e 80000 dos quais 20000 mortais

(população da Lisboa de então era cerca de 200000 habitantes)

Destruição quase total das 20000 casas então existentes (sobraram 3000)

Foram totalmente destruídas 32 igrejas, 60 capelas, 31 mosteiros, 15 conventos e 53

palácios.

Gravura alusiva à destruição da Igreja de S. Paulo.

Gravura alusiva à destruição da igreja de S. Nicolau.

Perceptibilidade do sismo

A distância máxima de perceptibilidade deste sismo foi de 2500 km.

Faro ficou totalmente em ruínas. Para o norte de Lisboa as perturbações atenuaram-se

mais rapidamente. Em Coimbra não se registaram danos sérios. Na Corunha algumas

chaminés altas tombaram. A distâncias superiores a 1000 km as ondas sísmicas

embalaram as águas de lagos, rios e portos (por ex. na Suiça, Inglaterra, Escócia,

Finlândia e Suécia).

Alcance do tsunami

O tsunami foi sentido não só nas costas portuguesas mas também a sudoeste de

Espanha, norte de África nas Ilhas Britânicas e na Holanda. Também nas costa do

continente americano o tsunami se fez sentir.

Em Antígua (6000 km de Lisboa) a primeira onda chegou às 19.30 h (hora de Lisboa).

A variação das águas sentiu-se durante duas horas e meia.