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The increase of fire risk in the Wildland Urban Interface (WUI) is associated with the effects of climate change, together with the growth in demographic pressure (e.g., residential and industrial construction), and, unfortunately, with human-made actions (accidental or deliberate). Therefore, in recent years, a series of enormous and uncontrolled catastrophic fires have killed hundreds of people: in Australia (173 deaths in 2009), Portugal (66 deaths in 2017), and the USA (440 in California in 2025). Besides, millions of acres have been burned, and thousands of structures have been destroyed. At the same time, detrimental socioeconomic impacts and safety reductions are affecting human beings, properties, and the environment. The most rececent estimation is that physical assets exposed to wildfires during the 2024–2025 season amounted to USD215 billion worldwide. Many aspects, such as safety, security, health, habitational, tourism, energy supply chain, economic, financial problems, and transport, among others, are directly affected by WUI fires. To monitor, control, and reduce the WUI fires more efficiently, the community, national government, country, and international organizations are devoting increasing attention and resources (with action, plans and prevention) to tackling and limiting this problem and devastating effects. The main purpose of this thesis is twofold: i) To assess the behavior of wildfires in the Wildland-Urban Interface (WUI) and reproduce it numerically using computational fluid dynamics (CFD) tools to simulate and evaluate those scenarios. ii) To investigate the behavior of fires in commonly found structures in the built environment and create knowledge to increase its safety through performance-based design (PBD) and enhance societal resilience.First, a macro analysis has been conducted to assess the fire spread intensity, involving data referring to location, regions, fire duration, number and kind of dwellings, and weather conditions, among others. At the national level, a large-scale experimental testing campaign was conducted outdoors with real structures to simulate conditions similar to those of a WUI fire. As outputs reliable and robust data were obtained for robust CFD calibration and use. Second, using computational fluid dynamic (CFD) simulations, heat transfer phenomena from wildfires to the built environment (such as direct flame contact and firebrands) and thermo-mechanical parameters (hypothetical scenarios, scenarios based on regulations, and field and laboratory tests are modeled). The complexity is analyzed with extensive parametric studies, including topography (elevation), weather conditions, fire load, and much more. The goal is to collect data on fire behavior, including temperature gradients, flame spread, heat radiation exposures, and the effects of varying fuel types and environmental conditions, among others. Further, to understand the vulnerability of structures, enhance the survivability of structures from different fire exposure mechanisms. In the standard-based parametric cases, a proposal for a definition of thermal action that affects the structure and the thermomechanical response of the structures is highlighted.

O aumento do risco de incêndio na Interface Urbana Florestal (IUF) está associado aos efeitos das alterações climáticas, juntamente com o crescimento da pressão demográfica (por exemplo, construção residencial e industrial) e, infelizmente, com ações humanas (acidentais ou deliberadas). Como consequência, nos últimos anos, uma série de enormes e descontrolados incêndios catastróficos já mataram centenas de pessoas: Austrália (173 mortes em 2009), Portugal (66 mortes em 2017), EUA (440 na Califórnia em 2025). Além disso, milhões de hectares foram queimados, e milhares de estruturas foram completamente destruídas. Ao mesmo tempo, os impactos socioeconómicos prejudiciais e as reduções da segurança estão a afetar os seres humanos, as propriedades e o ambiente. A estimativa mais recente é que os ativos físicos expostos a incêndios florestais durante a temporada de 2024–2025 ascenderam a 215 mil milhões de dólares a nível mundial. Muitos aspetos, como a proteção, a segurança, a saúde, a habitação, o turismo, a cadeia de fornecimento de energia, os problemas económicos, financeiros, os transportes, entre outros, são diretamente afetados pelos incêndios da IUF. Para monitorizar, controlar e reduzir os incêndios da IUF de forma mais eficiente, a comunidade, o governo nacional, o país e as organizações internacionais estão a dedicar cada vez mais atenção e recursos (com ações e planos) para enfrentar e limitar este problema.O principal objetivo desta tese é duplo: i) Estudar o comportamento dos incêndios florestais na Interface Urbano-Florestal (IUF) e reproduzi-lo numericamente utilizando ferramentas de dinâmica de fluidos computacional (CFD) para simular e avaliar esses cenários; ii) Investigar o comportamento dos incêndios em estruturas comumente encontradas no ambiente construído e criar conhecimento para aumentar a sua segurança através do projeto baseado em desempenho (PBD) e melhorar a resiliência social.Em primeiro lugar, é realizada uma análise macro para avaliar a intensidade da propagação do fogo, envolvendo dados referentes à localização, regiões, duração dos incêndios, número e tipo de habitações, e condições meteorológicas, entre outras. Ao nível nacional, foi realizada uma campanha de ensaios experimentais em grande escala ao ar livre com estruturas reais para simular condições semelhantes às de um incêndio em interface urbano-florestal. Como resultados, foram obtidos dados fiáveis e robustos para a calibração e utilização rigorosa de CFD.Em segundo lugar, usando simulações dinâmicas de fluidos computacionais (CFD), são avaliados fenómenos de transferência de calor de incêndios florestais para o ambiente construído (como contacto direto com chama e fagulhas) e parâmetros termomecânicos (cenários hipotéticos, cenários baseados em normativas, e ensaios de campo e de laboratórios são modelados). A complexidade é analisada com estudos paramétricos extensivos, incluindo topografia (elevação), condições meteorológicas, carga de incêndio, e muito mais. Os testes em larga escala com estruturas reais, realizados ao ar livre, simulam as condições semelhantes às do incêndio da IUF. O objetivo é recolher dados sobre o comportamento do fogo, incluindo gradientes de temperatura, propagação da chama, exposições à radiação térmica e os efeitos de diferentes tipos de combustível e condições ambientais, entre outros. Além disso, compreender a vulnerabilidade das estruturas e aumentar a sua sobrevivência perante diferentes mecanismos de exposição ao fogo.Nos casos paramétricos baseados em normas, destaca-se uma proposta de definição de ação térmica que afeta a estrutura e a resposta termomecânica das estruturas