1) O documento descreve o uso de equipamento da National Instruments (NI) no Núcleo de Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estrutura do LNEC. 2) Os sistemas da NI são usados para aquisição de dados em ensaios sísmicos, monitorização de estruturas e identificação modal. 3) Soluções desenvolvidas no LNEC usando sistemas da NI e LabVIEW têm demonstrado precisão, fiabilidade e versatilidade.

1. Utilização do Equipamento NI em Engenharia
Sísmica e Dinâmica de Estruturas
Alfredo Campos Costa
Engenheiro Civil (PhD)
Investigador Principal do LNEC
Núcleo de Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estrutura - NESDE
Departamento de Estruturas - DE
NESDEUtilização do Equipamento NI em Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estruturas
Departamento de Estruturas - DE

2. Núcleo de Engenharia Sísmica e Dinâmica de EstruturaNúcleo de Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estrutura
NESDE Departamento de EstruturasNESDE Departamento de Estruturas -- DEDE
ActividadesActividades
1. Avaliação da vulnerabilidade sísmica das construções por via
experimental - Utilização da plataforma sísmica do LNEC.
2. Modelização do comportamento sísmico real das estruturas.
3. Caracterização dinâmica de estruturas in situ. Ensaios de recepção
de estruturas de grande porte.
4. Estudos de caracterização da Acção Sísmica – RSA
NESDEUtilização do Equipamento NI em Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estruturas
4. Estudos de caracterização da Acção Sísmica – RSA
5. Estudos de Risco Sísmico – Simulador em SIG
• 4 Investigadores
• 4 Estudantes de Doutoramento
Recursos HumanosRecursos Humanos
• 4 Técnicos de Experimentação
• 3 Administrativos

3. 1. Metodologias de interpretação de ensaios sísmicos laboratoriais.
• Gestão dos sistemas de aquisição da National Instruments (NI) do NESDE.
2. Gestão da rede de macrosismógrafos do LNEC
• Desenvolvimento de software em LabView para acesso à informação aos
Actividades em desenvolvimento relacionadas com a NIActividades em desenvolvimento relacionadas com a NI
Métodos Experimentais em Dinâmica de Estruturas eMétodos Experimentais em Dinâmica de Estruturas e
Engenharia SísmicaEngenharia Sísmica
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• Desenvolvimento de software em LabView para acesso à informação aos
macrosismógrafos do LNEC.
• Disponibilização na Internet dos dados da rede de macrosismógrafos do
LNEC. Eventual utilização da página da SPES (integração da rede do IST).
3. Concepção de sistemas de observação dinâmica de estruturas (CIC).
• Sistema portátil de identificação das características dinâmicas in situ das
estruturas de grande porte (pontes, barragens, etc)
• Sistema permanente de observação dinâmica da estrutura do Aeroporto da
Ilha da Madeira (início de 2001) >> NI + LabView

4. Desenvolvimento de novos procedimentos de aquisição
análise e interpretação de séries temporais obtidas nos
ensaios em plataforma sísmica realizadas no âmbito de
projectos Nacionais e Europeus.
ESTUDO 1ESTUDO 1 -- Metodologias de interpretação de ensaiosMetodologias de interpretação de ensaios
sísmicossísmicos
MAIN PC - Gateway
Gestão dos sistemas de aquisição da NI do NESDE.
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HUB
Local DAQ System - POST 3
Local DAQ System - POST 1
Local DAQ System - POST 2

5. Gestão dos sistemas de aquisição da NI do NESDE
ESTUDO 1ESTUDO 1 -- Metodologias de interpretação de ensaiosMetodologias de interpretação de ensaios
sísmicossísmicos
Equipamento dedicado à PS:
• 3 PCs locais ligados em rede (HUB) – 96
canais de aquisição.
• 3 Sistemas SCXI 1000 com uma NI 1200.
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• 3 Sistemas SCXI 1000 com uma NI 1200.
• Placa 1140 Analog Input - Acelerómetros
ICP.
• Board 1520 para Extensometria – Medição
de forças

6. Rede de registo permanente de movimentos sísmicos (dinâmicos)
intensos constituída por 6 macrosismógrafos - GeoSys
ESTUDO 2ESTUDO 2 -- Gestão da rede de macrosismógrafos doGestão da rede de macrosismógrafos do
LNECLNEC
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7. Desenvolvimento de software em LabView de gestão e análise de
sinal.
ESTUDO 2ESTUDO 2 -- Gestão da rede de macrosismógrafos doGestão da rede de macrosismógrafos do
LNECLNEC
Hierarquia dos
módulos
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Menu Principal

8. Maciço de Amarração da ponte 25 de Abril – Passagem de
comboios (FERTAGUS)
ESTUDO 2ESTUDO 2 -- Gestão da rede de macrosismógrafos doGestão da rede de macrosismógrafos do
LNECLNEC
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9. Gestão da rede de macrosismógrafos do LNEC - GeoSys -
ESTUDO 2ESTUDO 2 -- Gestão da rede de macrosismógrafos doGestão da rede de macrosismógrafos do
LNECLNEC
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10. Integração com rotinas externas programadas em Fortran e
compiladas em DLL >> (Call library function) >> grande eficiência
e estabilidade.
ESTUDO 2ESTUDO 2 -- Gestão da rede de macrosismógrafos doGestão da rede de macrosismógrafos do
LNECLNEC
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11. ESTUDO 3ESTUDO 3 -- Concepção de sistemas de observaçãoConcepção de sistemas de observação
dinâmicadinâmica in situin situ de estruturasde estruturas
Ensaios in situ de caracterização dinâmica de estruturas
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12. ESTUDO 3ESTUDO 3 -- Concepção de sistemas de observaçãoConcepção de sistemas de observação
dinâmicadinâmica in situin situ de estruturasde estruturas
Sistema portátil para ensaios dinâmicas in situ das estruturas
(1996)
20 m
ES-U 2
ES-U 3
ES-U 1
ES-U 2
ES-U 3
ES-U 1
ES-U 2
ES-U 3
200 m
110 m
100 m
accelerometers
power supply and signal
conditioning units
conversion
data
acquisition
1
2
3
ES-U 1
1
23
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ES-U 3
ES-U 1
ES-U 2
ES-U 3
ES-U 1
ES-U 2
ES-U 3
50 m
50 m
conversion
to BNC
laptop computer
SCXI-1200
SCXI-1000DC
acquisition
board
4
5
• 15 Force Balance Acelerometers (Kinemetrics)
• Unidades de alimentação e condicionamento
(LNEC)
• Sistema de aquisição SCXI NI
• PC portátil com DaqCard 16XE50 da NI

13. Gestão dos sistemas de aquisição da NI do NESDE.
• Conjunto de rotinas dedicados à aquisição, análise e interpretação de séries
temporais obtidas nos ensaios em plataforma sísmica realizadas no âmbito de
projectos Nacionais e Europeus.
ESTUDO 1ESTUDO 1 -- Metodologias de interpretação de ensaiosMetodologias de interpretação de ensaios
sísmicossísmicos
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14. ESTUDO 3ESTUDO 3 -- Concepção de sistemas de observaçãoConcepção de sistemas de observação
dinâmicadinâmica in situin situ de estruturasde estruturas
Sistema portátil para ensaios dinâmicas in situ das estruturas
(1996) Santarém bridgeSantarém bridge –– Modal Identification:Modal Identification:
ANPSD(semi-sumofverticalrecords)
5.09Hz
4.13Hz
3.81Hz
3.75Hz
3.29Hz
3.03Hz
1.87Hz
1.72Hz
1.18Hz
1.63Hz
0.72Hz
2.50Hz
0.43Hz
1.0E+01
1.0E+02
1.0E+03 a2
a3
(a2 + a3)/2
NESDEUtilização do Equipamento NI em Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estruturas
Output-Only Modal Analysis using the Basic Frequency Domain Method >>
registos da ordem de 0,1mg de amplitude máxima.
5.09Hz
4.13Hz
3.81Hz
3.75Hz
6.01Hz
1.0E-01
1.0E+00
1.0E+01
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00
frequency(Hz)

15. ESTUDO 3ESTUDO 3 -- Concepção de sistemas de observaçãoConcepção de sistemas de observação
dinâmicadinâmica in situin situ de estruturasde estruturas
Sistema portátil para ensaios dinâmicas in situ das estruturas
(1996) - Santarém bridgeSantarém bridge –– Modal Identification:Modal Identification:
experimental - f = 0.43 Hz
14
ref. 23P1 P2 P3 P4 P8P7P6P520
1st vertical mode
20 P5 P6 P7 P8P4P3P2P1
14
ref.
2nd vertical mode
NESDEUtilização do Equipamento NI em Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estruturas
experimental - f=0,72 Hz
20
23
ref.
experimental - f=1,18 Hz
14
ref. 23P1 P2 P3 P4 P8P7P6P5
20
3rd vertical mode
experimental - f=1,63 Hz
14
ref.
23
P1 P2 P3 P4 P8P7P6P520
4th vertical mode

16. ESTUDO 3ESTUDO 3 -- Concepção de sistemas de observaçãoConcepção de sistemas de observação
dinâmica permanente de estruturasdinâmica permanente de estruturas
Structure for Extension of the Madeira Island AirportStructure for Extension of the Madeira Island Airport
Vibration Based Monitoring System (VBI),Vibration Based Monitoring System (VBI),
Aeroporto da Ilha da Madeira (início de 1996) >> NI + LabView
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17. 32.0
P4
6
32.09.0
Phase 1Phase 1
ESTUDO 3ESTUDO 3 -- Concepção de sistemas de observaçãoConcepção de sistemas de observação
dinâmica permanente de estruturasdinâmica permanente de estruturas
Impulsive ResponseImpulsive Response ⇒⇒ Measured PointsMeasured Points
Dynamic Effect of Landing & Taking off of Planes
Selected Instrumented AreaSelected Instrumented Area
Aeroporto da Ilha da Madeira (início de 1996) >> NI + LabView
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P20
32.0
JUNTA ESTRUTURAL
1
2
P19P18
32.0 32.0
P17P16P15
32.032.032.032.0
P13
3
4
32.0
P12P11
32.032.032.0
P9P7
32.032.032.032.032.0
P6P5
5
P8
JUNTA ESTRUTURAL
P10 P14 P21
EIXO DA
PISTA
32.09.032.032.032.0

18. Impulsive ResponseImpulsive Response ⇒⇒ Measured PointsMeasured Points
Dynamic Effect of Landing & Taking off of Planes
DAQ
Vertical AccelerometerVertical Accelerometer
TriaxialTriaxial AccelerometerAccelerometer
ESTUDO 3ESTUDO 3 -- Concepção de sistemas de observaçãoConcepção de sistemas de observação
dinâmica permanente de estruturasdinâmica permanente de estruturas
Aeroporto da Ilha da Madeira (início de 1996) >> NI + LabView
NESDEUtilização do Equipamento NI em Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estruturas
6pares
7pares
6pares
7pares
6pares
7pares
6pares
TriaxialTriaxial AccelerometerAccelerometer
Long. ExtensionLong. Extension
TransTrans. Extension. Extension
PC + NI DAQ Board +
Internet Connection

19. Accelerations (Permanent InstrAccelerations (Permanent Instr.. –– 42 Total42 Total))
• Piezoelectric ACC (28 Total) – Vertical ACC
• Piezoelectric ACC (7 Total) – Transverse ACC
• Piezoelectric ACC (7 Total) – Longitudinal ACC
ESTUDO 3ESTUDO 3 -- Concepção de sistemas de observaçãoConcepção de sistemas de observação
dinâmica permanente de estruturasdinâmica permanente de estruturas
Aeroporto da Ilha da Madeira (início de 1996) >> NI + LabView
NESDEUtilização do Equipamento NI em Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estruturas
Data AcquisitionData Acquisition (Permanent Instr(Permanent Instr..))
• PC + NI Board + Internet Connection
Dynamic StrainsDynamic Strains (Permanent Instr(Permanent Instr.. –– 10 Total10 Total))
• Piezoelectric Extensometers (7 Total) – Long. Extension in Slabs
• Piezoelectric Extensometers (3 Total) – Trans. Extension in Beams

20. CONCLUSÕESCONCLUSÕES
1. As soluções integradas desenvolvidas no LNEC que incorporam sistemas da NI
têm revelado:
• Excelente precisão e fiabilidade.
• Excelente robustez.
• Grande versatilidade « ausência de Black Boxes »
2. A utilização do LabView como ferramenta de desenvolvimento tornou-se no
NESDE a principal ferramenta de desenvolvimento de software:
• Excelentes performances sem “compilação” e ainda melhores depois de “compiladas”
com o Application Builder.
NESDEUtilização do Equipamento NI em Engenharia Sísmica e Dinâmica de Estruturas
com o Application Builder.
• Nº considerável de VIs básicos já implementados e testados.
• Fácil integração de rotinas desenvolvidas noutras linguagens (FORTRAN e MATLAB)
3. A colaboração entre o LNEC e a NI vai alargar-se-á no futuro:
• Sistemas permanentes de monitorização em tempo real e acesso remoto (Labview
RT)
• Controlo activo de estruturas de Engª Civil através da implementação de
controladores PID irá ter grande desenvolvimento futuro “smart structures” (tese de
doutoramento).