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Estabilização química do solo mole do Baixo Mondego com incorporação de fibras metálicas

Palavras-chave: Estabilização de solos

A construção de aterros sobre solos moles está associada a problemas de estabilidade e elevados deslocamentos, tanto verticais como horizontais. A construção de obras nestas formações geotécnicas só é possível com a utilização de metodologias de melhoramento de solos. Uma das técnicas que tem sido aplicada com sucesso é a estabilização química de solos aplicada em profundidade, sendo as duas variantes mais conhecidas designadas por Deep Mixing (colunas) e Cutter Soil Mixing (barretas), as quais permitem reduzir a magnitude dos assentamentos e aumentar a estabilidade. Nesta dissertação pretende-se analisar laboratorialmente a influência da adição das fibras metálicas Dramix RB305 no comportamento do solo mole do Baixo Mondego estabilizado quimicamente. Os parâmetros objeto de análise são a dosagem e o tipo de ligante, a dosagem de fibras e o tempo de mistura. A avaliação da resistência será efetuada por intermédio de ensaios de compressão não confinada (UCS) e de compressão diametral (CD, estes últimos para aferição indireta da resistência à tração), após um tempo de cura de 28 dias na câmara termohigrométrica. Do presente trabalho, conclui-se que o comportamento mecânico do solo mole do Baixo Mondego é principalmente determinado pela dosagem de ligante. Os resultados também evidenciam que a incorporação de fibras origina uma mudança no comportamento pós-rotura do solo mole quimicamente estabilizado, principalmente quando sujeito a esforços de tração, passando de frágil a dúctil

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Argamassas de cal hidráulica natural com incorporação de resíduos de mosaico de barro vermelho

Palavras-chave: Argamassas

Os revestimentos exteriores conferem a proteção do suporte, formando uma barreira às ações externas. Assim, devem possuir características fundamentais para um bom desempenho, com propriedades mecânicas e higrotérmicas adequadas. Na antiguidade, a incorporação de resíduos cerâmicos de barro vermelho em argamassas de cal teve como objetivo a melhoria das propriedades mecânicas, físicas e químicas das argamassas. Portanto, os edifícios hoje considerados como antigos apresentavam argamassas com formulações e matérias-primas diferentes das mais correntes atualmente. A questão da compatibilização é um dos principais fatores a considerar na reabilitação de revestimentos de edifícios antigos. O revestimento de substituição deve ser compatível com o suporte e com as argamassas antigas, para ser tão durável quanto possível. Assim, deverão ser utilizadas argamassas com aparência e constituição o mais semelhante possível das originais. A introdução de resíduos cerâmicos para além de conferir vantagens técnicas às argamassas, confere também a valorização económica e ambiental desses resíduos, promovendo o conceito de sustentabilidade. Assim a reabilitação e a sustentabilidade podem criar uma forte ligação. Neste trabalho, pretende-se analisar a influência de resíduos de mosaico de barro vermelho incorporados em argamassas de cal hidráulica natural (NHL 3,5) e areia com traços volumétricos de 1:3 e 1:4. A incorporação dos resíduos será feita em granulometria dispersa, com substituições parciais de 20% e 40% do volume de agregado. Os resultados serão comparados com argamassas apenas de cal hidráulica natural e areia, denominadas argamassas de referência. As argamassas serão ensaiadas aos 28 dias e 60 dias, a propriedades mecânicas e higrotérmicas. Verificou-se que as argamassas com incorporação de resíduos possuem melhores resultados aos ensaios mecânicos e higrotérmicos, com exceção da secagem e da absorção de água por capilaridade.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Modelação numérica de ensaios de carga em placa em modelos à escala reduzida

Palavras-chave: Areia -- Coimbra -- comportamento mecânico,Fundações superficiais

As fundações superficiais são bastante usadas para suportar estruturas de todos os géneros, de forma a transmitirem, em segurança, a carga que a estrutura aplica no terreno sem exceder a sua capacidade de carga ou provocar assentamentos excessivos. No dimensionamento destas fundações, dois requisitos têm de ser satisfeitos: as tensões atuantes não devem exceder a capacidade de carga do solo, ou seja, deve evitar-se a rotura com uma adequada margem de segurança; os assentamentos devem ficar dentro dos limites tolerados pela estrutura para o seu bom funcionamento. Uma fundação é considerada como sendo, não só a parte da estrutura que está em contacto direto com o solo (sapata), como também o volume de solo influenciado pela mesma. Usando o programa de elementos finitos PLAXIS 2D, pretendeu-se efetuar, com uma placa circular de 300mm de diâmetro, uma previsão dos resultados de ensaios de carga em placa (PLT – Plate Loading Test) à escala reduzida, num tanque seccionado, em que a área da base é de 1,0 x 1,5 m e a altura é de 1,5 m. Foi usada uma areia mal graduada da zona de Tentúgal, denominada em estudos anteriores por “areia de Coimbra” (Paulo, 2013). Foi usada uma placa circular com 300 mm de diâmetro. Para o efeito, foi previamente efectuada a caracterização do comportamento da areia nos estados, solto e compacto, através da realização de ensaios triaxias. Com base nesta caracterização foi feita a calibração de modelos analíticos obtendo os parâmetros do solo relevantes para o estudo, tais como o ângulo de atrito, o módulo de elasticidade, o coeficiente de Poisson e a dilatância. De forma a verificar os parâmetros obtidos, foi efectuada, ainda, a modelação numérica dos ensaios triaxiais através do PLAXIS, usando os modelos de comportamento do solo, de Mohr-Coulomb e Hardening Soil. Foi ainda, realizada a análise numérica, com o PLAXIS e usando os mesmos modelos de comportamento do solo, dos ensaios PLT à escala reduzida para poderem ser comparados com ensaios experimentais com as mesmas características, realizados em trabalhos realizados paralelamente a este por Veiga (2014). Também foi analisada a modelação numérica destes ensaios para um volume superior de solo, simulando o ensaio in-situ, de maneira a concluir acerca da influência das dimensões do tanque consideradas na modelação anterior. Na simulação do ensaios in-situ, foi testada a influencia da discretização da malha para cada densidade relativa do solo e, para cada modelo de comportamento. Na modelação dos ensaios à escala reduzida, foi usada apenas uma malha de discretização, para os mesmos modelos e densidades do solo, variando, ainda, as condições de fronteira relativas ao atrito entre o solo e as fronteiras rígidas do tanque.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Modelação numérica de pilares de betão armado com dilatação térmica restringida sujeitos a incêndio

Palavras-chave: fogo,resistência,pilar,betão,restrição,modelação,fire,resistance,columns,reinforced concrete,restraining forces,modeling,numerical

Os elementos estruturais, quando submetidos à ação do fogo, aumentam a sua temperatura, provocando diminuição da resistência e rigidez dos materiais, bem como esforços adicionais nas estruturas hiperestáticas, induzidos pelas deformações térmicas. Em situação de incêndio, as estruturas devem atender a um tempo mínimo de resistência ao incêndio (normalizado) requerido por legislação, a fim de garantir a minimização de prejuízos. A realização de ensaios experimentais para determinação da resistência ao fogo em pilares de betão armado à escala real são morosos e acarretam custos elevados. Por estes factos, a utilização de métodos avançados de cálculo apresentam, atualmente, um crescimento significativo. Esta evolução foi fomentada pela entrada em vigor da parte 1-2 da EN1992, na qual para além da verificação utilizando métodos tabelados e simplificados de cálculo e verificação experimental, permite a verificação através da utilização de métodos avançados de cálculo, aplicados à globalidade da estrutura ou a elementos isolados. Assim neste trabalho desenvolveram-se modelos numéricos de elementos finitos com o programa de computador Abaqus para simular o comportamento de pilares de betão armado ao fogo. As variáveis em estudo nos ensaios experimentais foram a taxa de armadura longitudinal, a esbelteza do elemento, a rigidez da estrutura circundante, o nível de carregamento e a excentricidade de aplicação do mesmo. Neste trabalho realizaram-se simulações numéricas de pilares de secção transversal quadrada e circular. Nos primeiros, a taxa de armadura longitudinal variou entre 1,23% e 3,14%, a esbelteza entre 50,5 e 90,9 e a rigidez da estrutura circundante entre 13,1 KN/mm e 45 KN/mm. Nos segundos, a taxa de armadura situou-se entre 1,38% e 3,84%, a esbelteza entre 47 e 57 e a rigidez da estrutura circundante entre 13,1 KN/mm e 128,3 KN/mm. No que se refere ao nível de carregamento apenas se simulou para 70% do esforço axial resistente. As simulações efetuadas conseguiram reproduzir a evolução da temperatura na secção com um grau satisfatório. No que se refere à força de restrição e deslocamentos, em alguns dos modelos as simulações afastaram-se dos resultados experimentais. No tempo de resistência, de uma forma geral, as simulações conseguiram aproximar-se dos resultados experimentais. O betão é um material altamente complexo, apresentando um comportamento não linear e fenómenos que os modelos dos materiais previstos na biblioteca do Abaqus não conseguem retratar e que influenciam de forma significativa os resultados, exemplo destes são a fissuração e o spalling

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Simulação numérica da construção de túneis: Análises bidimensionais versus análises tridimensionais

Palavras-chave: Construção de túneis

O projeto de conceção e dimensionamento de túneis assenta na análise de três aspetos fundamentais: estabilidade da frente de escavação, esforços instalados no suporte e movimentos induzidos à superfície do maciço. Estes três aspetos estão intrinsecamente interligados e, dada a hiperestaticidade do problema, só com recurso a análises numéricas é possível analisá-los. Apesar do carácter tridimensional deste tipo de estruturas é frequente a sua modelação numérica ser efetuada recorrendo somente a modelos bidimensionais. Tal, deve-se essencialmente à complexidade da geração de um modelo fidedigno 3D e sobretudo às limitações existentes em termos de recursos temporais e computacionais. A adoção de modelos 2D implica necessariamente simplificações que levem em conta os efeitos tridimensionais gerados pela escavação e o atraso temporal com que o suporte é instalado face à frente da escavação. Dos diversos métodos desenvolvidos e propostos na bibliografia para atender a estas limitações destaca-se o método de relaxação das tensões em que os processos atrás descritos são simulados recorrendo-se ao designado fator de alívio, α. Com este trabalho pretende-se analisar pormenorizadamente o comportamento de túneis superficiais escavados em maciços terrosos, dando importância aos aspetos mais condicionantes no dimensionamento de um túnel. Uma das questões fundamentais analisadas, e que raras vezes é referida na bibliografia, prende-se com o estudo da variação existente dos esforços mobilizados ao longo dos segmentos do suporte do túnel. Com o objetivo de clarificar este aspeto realizaram-se diversas análises numéricas bidimensionais e tridimensionais, devidamente calibradas através da adoção de um fator de alívio adequado. A importância de fatores como a espessura e a variação da rigidez do suporte com o tempo, bem como o comprimento da escavação não suportada foram igualmente alvo de estudo aprofundado

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Valorização agrícola de lamas de ETAR: Enquadramento e perspectivas futuras

Palavras-chave: Lamas de ETAR

As lamas de depuração produzidas nas ETAR constituem um resíduo que exige uma gestão apropriada e optimizada. O aumento da produção das lamas ao longo dos últimos anos, resultantes de maiores exigências em termos de tratamento de águas residuais urbanas bem como do acréscimo da população servida por ETAR, representa um problema actual de extrema importância. Uma estratégia correcta de gestão de resíduos recomenda, quando não é viável uma redução das quantidades produzidas, a valorização, em utilizações compatíveis com a qualidade obtida após um tratamento adequado. A valorização agrícola de lamas com aproveitamento da matéria orgânica e dos nutrientes, apoiada numa legislação bem fundamentada e pela posição da Comissão Europeia que incentiva a utilização na agricultura desde que a sua qualidade seja adequada, assume-se como uma solução privilegiada, particularmente nos solos portugueses, deficitários em matéria orgânica. A legislação comunitária que regulamenta a aplicação de lamas em terrenos agrícolas encontra-se desactualizada e os documentos que têm surgido propõem uma regulamentação mais restritiva que, a ser implementada, trará algumas consequências negativas para esta opção de destino final de lamas. No entanto, as críticas emanadas por alguns organismos competentes, assim como o atraso na publicação da revisão da Directiva, poderão presumivelmente significar que algumas das alterações propostas não serão legisladas. Em Portugal, com a implementação do Decreto-Lei n.º 118/2006 e mais recentemente com o Decreto-Lei n.º 276/2009, a valorização agrícola de lamas ficou bem regulamentada, pondo fim a um uso indiscriminado e a uma certa falta de controlo na utilização das lamas. Salientese o facto de actualmente surgirem algumas novidades em termos de soluções para o destino final das lamas, perspectivando-se eventuais alterações neste mercado. Com este trabalho pretende-se analisar as perspectivas futuras para a utilização de lamas na agricultura, comparativamente com outras opções de destino final, particularizando para o caso das lamas produzidas nas ETAR pertencentes ao Sistema Multimunicipal de Saneamento do Baixo Mondego e Bairrada.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Avaliação multicritério do espaço urbano: Aplicação à cidade de Coimbra

Palavras-chave: Análise multicritério,Acessibilidade -- Coimbra

Todos os aspetos físicos, os edifícios, as ruas, os equipamentos, restantes elementos e respetivas inter-relações formam o mundo da cidade. Numa análise do espaço urbano com vista à avaliação das diversas áreas ou zonas que o integrem, torna-se necessário levar em conta diversos aspetos que se encontram interligados. Para tal será útil estabelecer uma metodologia de análise multicritério que envolverá a utilização de vários tipos de informação georreferenciada, nomeadamente a que está relacionada com a localização de edifícios e equipamentos, configuração de redes de ruas e redes de transporte coletivo, etc. Nesta dissertação pretende-se estabelecer uma metodologia de análise multicritério baseada na definição de vários atributos relevantes para o fim em vista, e a aplicação de várias técnicas de análise de modo a poderem ser obtidos e comparados resultados que, baseando-se em informação espacial do mundo real, permitam tirar conclusões interessantes relativamente ao estudo da acessibilidade. Será efetuada a aplicação à cidade de Coimbra para a qual já se tem uma base de dados muito completa sobre a maior parte dos aspetos que interessará considerar na metodologia e respetiva aplicação prática. Será utilizado software especializado, SIG (Sistema de Informação Geográfica), quer para a obtenção e tratamento da informação relevante, quer para a execução computacional dos métodos a aplicar.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Reequilibrio financeiro de empreitadas

Palavras-chave: reposição do equilíbrio finaneiro,CCP,reclamação,restore the financial balance,PCC,complaint

A legislação aplicável ao Código dos Contratos Públicos (CCP) inclui a possibilidade da reposição do equilíbrio financeiro de empreitadas públicas para que o empreiteiro/ entidade executante disponha de algumas ferramentas para a salvaguarda dos seus direitos e garantias de prejuízos que não foram previstos no início da obra. O dono de obra público vê-se assim obrigado a compensar os sobrecustos a que o empreiteiro esteve sujeito desde que ocorram circunstâncias e factos estranhos ao empreiteiro que introduzam perturbações e dificuldades de execução, que alterem os pressupostos contratuais iniciais, designadamente: o preço, o prazo de execução, as quantidades, erros e omissões. No entanto, esta reposição só se verifica se o co-contraente, em tempo útil (nos 30 dias subsequentes à ocorrência dos factos) formalizar por escrito uma reclamação com informação das condicionantes surgidas e não previstas nas condições do contrato. Na realidade o co-contraente tem que saber fazer uma gestão eficaz de todo o processo, criando evidências do mesmo e ter sempre presente quais são as suas responsabilidades e da entidade adjudicante. Neste sentido, com este trabalho pretende-se numa fase inicial fazer o enquadramento legislativo que sustenta a reposição do equilíbrio financeiro de empreitadas públicas e depois, indicar de uma forma clara quais as ferramentas a utilizar pelo adjudicatário para colocar justiça no contrato, para conseguir uma recompensa dos prejuízos de que foi alvo devido a motivos que lhe são alheios.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Infaestruturas de sistemas de drenagem enterrados - Avaliação de perdas de carga em caixas de visita

Palavras-chave: cheias urbanas,experimental,SWMM,caixas de visita,escoamentos,urban floods,experimental,SWMM,manholes,flows

Os sistemas de drenagem urbanos estão, durante a sua vida útil, frequentemente sujeitos a solicitações de drenagem não previstas em situações de projecto. As cheias urbanas são a resultante mais comum destas solicitações e comummente consideradas como um dos problemas desafiantes para controlo e previsão. Durante o processo de análise de uma rede de drenagem devem ser verificados os diversos tipos de escoamentos possíveis. As alturas de água nas caixas de visita e colectores, perdas de carga nas singularidades e ao longo dos colectores são aspectos a ter em conta numa análise. Os modelos numéricos são uma ferramenta importante no estudo destas características de escoamento, no entanto carecem frequentemente de uma validação em instalações experimentais e em protótipo. Com este trabalho pretende dar-se um contributo na caracterização de escoamentos e na utilização dos modelos numéricos para a previsão de escoamentos em colectores. Foi utilizada uma instalação experimental à escala real, a instalação DD-MLE, onde foi efectuado um estudo exaustivo dos dados experimentais e utilizado um modelo em SWMM com diferentes opções de modelação. Na instalação experimental DD-MLE foram feitas medições de caudal, alturas piezométricas e perdas de carga que foram comparadas com os resultados do modelo em SWMM aplicado à instalação de modo a poder calibrá-lo e efectuar análises de sensibilidade. Posteriormente, os valores de perdas de carga nas singularidades foram testados num modelo do sistema de drenagem pertencente à cidade de Coimbra. Os resultados mostram que a introdução de perdas de carga nos modelos numéricos tem forte influência na análise de sistemas de drenagem.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Gestão da conservação dos pavimentos da rede rodoviária de Coimbra recorrendo à utilização de software SIGPAV

Palavras-chave: Pavimentos rodoviários,Conservação de pavimentos

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de gestão de pavimentos da rede rodoviária a propor ao Município de Coimbra, orientado tanto ao nível de rede como ao nível de projeto. Para alcançar esse objetivo foram efetuadas as seguintes tarefas: revisão de conhecimentos sobre os Sistemas de Gestão de Pavimentos; levantamento das degradações superficiais dos pavimentos (fendilhamento, pele de crocodilo, covas, peladas, rodeiras e IRI), recolha das características da rede (classificação rodoviária, história dos pavimentos, dados de tráfego e geometria da rede); definição de uma metodologia de avaliação da qualidade e a definição de uma metodologia de apoio à decisão. O Sistema de Gestão de Pavimentos proposto é constituído por uma Base de Dados Rodoviária, um Sistema de Avaliação da Qualidade e um Sistema de Apoio à Decisão. A Base de Dados Rodoviária armazena e trata os dados dos diferentes sectores de atividade do sistema. O Sistema de Avaliação da Qualidade disponibiliza o estado de conservação dos pavimentos através de uma avaliação mista. O Sistema de Apoio à Decisão permite a definição das melhores estratégias de aplicação dos recursos utilizando uma programação corretiva a um ano por níveis mínimos de qualidade e utiliza o método de avaliação multicritério TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) na priorização dos trechos a intervir.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Movimentos associados à construção de dois túneis gémeos

Palavras-chave: Construção de túneis

Por razões várias, nas últimas décadas o subsolo tem sido cada vez mais a solução encontrada para a instalação de redes de infraestruturas e (ou) de sistemas de transportes. Nestes sistemas é frequente a necessidade de construir dois túneis ao lado um do outro. Prevendo-se que a tendência para a instalação de sistemas de transportes em subterrâneo se mantenha no futuro e sendo ainda relativamente poucos os estudos realizados e publicados na bibliografia da especialidade sobre a resposta do maciço face à escavação de dois túneis próximos, parece importante que esta questão seja analisada e devidamente discutida. É no contexto acima esboçado que se insere o trabalho desenvolvido nesta tese. Ela dedica-se à análise do comportamento de dois túneis gémeos superficiais escavados em maciços terrosos, recorrendo à aplicação de modelos de cálculo numéricos baseados no método dos elementos finitos, modelos estes que permitem aprofundar a compreensão dos mecanismos de funcionamento das obras em apreço e efetuar previsões do seu comportamento. Depois de um capítulo introdutório, recorrendo à bibliografia da especialidade aborda-se no Capítulo 2 os mais relevantes aspetos relacionados com a análise numérica destas estruturas geotécnicas e com o seu comportamento, dando particular relevo aos movimentos induzidos no maciço circundante. O Capítulo 3 é dedicado à apresentação de um caso de estudo, propositadamente simples. Recorrendo a modelos planos de deformação, capazes de levar em conta o carácter tridimensional do problema, o efeito da presença do primeiro túnel quando da abertura do segundo é analisado, comparando os movimentos induzidos à superfície e no interior do maciço e os esforços mobilizados no suporte obtidos no final com os que resultariam considerando negligenciável esse efeito. No quarto capítulo são apresentados e discutidos os resultados de estudo paramétrico, efetuado com o objetivo de precisar e quantificar a influência sobre o comportamento de túneis gémeos de diversos fatores que o condicionam e o determinam, nomeadamente os que definem a geometria do problema (distancia entre túneis e sua profundidade), os que caracterizam o estado de tensão inicial, a rigidez e a resistência do maciço e, ainda, os referentes ao método construtivo empregue. No último capítulo apresenta-se algumas das conclusões resultantes do trabalho efetuado e sugerem-se algumas vias para o desenvolvimento de trabalhos futuros na temática abordada

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias