Assessment of seismic vulnerability of vernacular buildings in urban centers: the case study of Vila Real de Santo Antonio

Abstract

Vernacular buildings are vulnerable to seismic action ascribed to inadequate past interventions, as seismic–resistant measures were often incorporated within the original structural system and constructive techniques. The term, Local Seismic Culture, is associated with specific seismic–resistant measures that a local community have been adopted and evolved throughout its history. In the growth of modern construction techniques and materials, however, it is a challenge to conserve its practice. Besides, the negligence of the effectiveness of the specific resistant measures is fostered by the long recurrence interval of great intensity seismic events. An historical center in Portugal, Vila Real de Santo Antonio, illustrates these issues from an urban scale to individual building blocks. As an new city built after the 1755 devastating earthquake, its urban plan and building construction followed the seismic mitigation approaches named after the Marquis of Pombal. Nevertheless, in the last two centuries, the seismic–resistant measures in this region have been altered or erased from the intended functionality. It is thus important to raise awareness of the seismic resistance and effectiveness that the original constructive methodology provided. In this study, a masonry building aggregate, the Alfândega block in Vila Real de Santo Antonio, located in the south region of Portugal, was chosen as a case study for the assessment of the seismic vulnerability based on a nonlinear static (pushover) analysis. Four numerical models were used to assess the seismic vulnerability of the structure as isolated buildings and as an aggregate block. The analyses demonstrated that the global behavior of this type of construction are interdependent of the constituted buildings in a complex manner. Generalization of the seismic behavior of such construction type should be averted. A parametric study of floor beam stiffness was also included in order to provide insight for future interventions. It was found that higher stiffness of floor system resulted a higher capacity and lower level of damages present in structure.

Os edifícios tradicionais de alvenaria (arquitetura vernácula) são vulneráveis à ação dos sismos, o que está muitas vezes associado a intervenções inadequadas no passado, como medidas sismo-resistentes incorporadas nas técnicas construtivas e sistemas estruturais. O termo Cultura Sísmica Local, está associado com o conceito de medida sismo-resistente que uma comunidade local adota e que evolui ao longo do tempo. Com o aparecimento de técnicas construtivas modernas e materiais, a sua conservação permanece um desafio. O abandono da cultura sísmica local ou mesmo a remoção de elementos sismoresistentes existentes no passado na arquitetura vernácula é uma consequência do período de recorrência dos eventos sísmicos. O centro urbano de Vila Real de Santo António, localizado na região do Algarve no sul de Portugal, ilustra esta questão desde os edifícios agregados ou isolados existentes na cidade. De facto, a seguir ao sismo devastador de 1755, o plano urbanístico e as técnicas construtivas foram baseadas nas medidas de mitigação do risco sísmico propostas pelo Marquês de Pombal. Todavia, nos dois últimos séculos, as medidas sismo-resistentes foram abandonadas e os edifícios alterados relacionadas com sucessivas mudanças de uso. Assim, considera-se importante ter conhecimento do comportamento sísmico na estrutura original e após as alterações introduzidas ao longo do tempo para avaliar a vulnerabilidade inicial a que resulta das alterações. Neste trabalho, foi selecionado como caso de estudo o edifício da Alfandega localizado no centro urbano de Vila Real de Santo António para a avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios pertencentes à arquitetura vernácula em contexto urbano através da análise não linear estática (análise pushover). Foram definidos quatro modelos para avaliar numa primeira fase a vulnerabilidade sísmica dos edifícios isolados e que se consideram constituírem o agregado e numa segunda fase a vulnerabilidade sísmica do edifício completo. As análises efetuadas permitiram concluir que o comportamento sísmico global depende da interação entre os diferentes corpos que constituem o edifício, ainda que devido à geometria particular do edifício fosse possível verificar que o comportamento global do agregado está associado à vulnerabilidade de um dos corpos que compõem o edifício. O estudo paramétrico em relação à rigidez dos pavimentos de madeira revelou que a presença de pavimentos mais rígidos altera o comportamento dos edifícios, tendo influência da capacidade, nos modos de colapso e no nível de dano.