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Análise e Dimensionamento de Vigas Mistas Aço-Betão: soluções convencionais e soluções “slimfloor”

Palavras-chave: construção mista aço-betão,vigas mistas,slimfloor,vigas mistas embebidas,conexão de corte,torção não uniforme,steel-concrete composite structures,composite beams,slimfloor beams,encased beams,shear connection,non-uniform torsion

As soluções estruturais com recurso a elementos mistos aço-betão são cada vez mais reconhecidas globalmente como soluções de excelência. Como justificação desse estatuto destaca-se a sua economia, eficiência estrutural, processos construtivos de considerável rapidez ou a sustentabilidade da própria construção. De forma a enquadrar o âmbito de aplicabilidade do trabalho realizado, numa fase inicial é apresentada uma revisão bibliográfica sobre a construção mista, dando-se especial atenção ao elemento tipo viga (soluções convencionais e soluções slimfloor – vigas mistas parcialmente embebidas no pavimento). É apresentada uma evolução cronológica de soluções estruturais, concluindo-se com a apresentação das soluções construtivas de aplicação corrente. Posteriormente, são enunciadas as principais particularidades da construção mista, referindo-se ainda as suas vantagens e desvantagens. Direcionando para o campo da análise e dimensionamento de vigas mistas, são tratados de forma detalhada os conceitos necessários para o efeito, tendo-se como enquadramento regulamentar o Eurocódigo 4 (EN 1994 1-1). Particularmente para soluções slimfloor, visto que tais soluções não são explicitamente abordadas pela regulamentação europeia, recorreu-se a bibliografia internacional de referência, traduzindo-se assim a presente dissertação num documento de elevada utilidade para a análise e dimensionamento desse tipo de soluções. Tendo como base os conceitos técnicos descritos, foi desenvolvida uma ferramenta de cálculo que os aplicasse de uma forma prática em termos de dimensionamento. Com a implementação dos processos de análise global da viga, verificações em fase construtiva, verificações em fases definitiva para estados limites últimos e de serviço foi possível compreende-los de forma mais aprofundada, com especial atenção para as soluções slimfloor. Deste modo, foi possível apontar alguns temas pertinentes para investigação futura na temática. Por fim, é apresentado um exemplo prático de dimensionamento de um piso tipo de um edifício metálico e misto, onde são comparadas aplicações de soluções de vigas convencionais e vigas slimfloor, procurando-se com o mesmo essencialmente justificar a competitividade económica das segundas face às primeiras.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Soldaduras Similares e Dissimilares, por Explosão, de AA 6082-T6 e Aço AISI 304

Palavras-chave: Soldadura por Explosão,,Emulsão Explosiva,Alumínio,,Aço Inoxidável,Configuração Plana,Compostos Intermetálicos,Explosion Welding,Aluminium,Stainless Steel,Parallel configuration,Intermetallic compounds

O Alumínio e o Aço são dos materiais mais utilizados industrialmente. Cada um apresenta propriedades extremamente úteis, o Alumínio tem elevada resistência à corrosão e baixa densidade, e o Aço possui elevada resistência mecânica, elevada resistência a altas temperaturas e, para o caso do Aço Inoxidável, alta resistência à corrosão também. Devido à elevada diferença entre as suas temperaturas de fusão, a combinação destes dois materiais por processos de soldadura por fusão, ditos convencionais, é impossível. O objetivo deste trabalho é iniciar o estudo da ligação destes dois materiais através do processo de soldadura por explosão. Já era conhecida a dificuldade de obter ligação entre estes dois materiais através da configuração plana convencional. Ainda assim, tratando-se de uma primeira abordagem, foi a configuração utilizada para perceber as dificuldades existentes na ligação destes dois materiais. Foi construída a Janela de Soldabilidade, para ligação similar Alumínio-Alumínio e dissimilar Alumínio-Aço, para melhor preparar as condições experimentais. Foram realizados cinco ensaios, onde o Alumínio foi sempre o material projetado. Em dois destes ensaios foi obtida ligação entre as placas, ainda assim, uma ligação de baixa resistência. Apenas um dos ensaios se localizou dentro da Janela de Soldabilidade mas não apresentou ligação. Foi dado maior enfase ao estudo da ligação dissimilar Alumínio-Ferro. Foram utilizadas três composições de explosivo. A composição apenas de ANFO, sigla para Ammonium Nitrate Fuel Oil, não apresentou uma detonação completa e apresentou a menor velocidade de detonação. As outras composições, (ANFO+Eex) e (ANFO+(Eex+DE)), sendo Eex a abreviatura para emulsão explosiva e DE a designação para micro-esferas ocas de polímero, apresentaram detonação homogénea, registando-se a maior velocidade de detonação para a composição (ANFO+(Eex+De)). Apenas nos ensaios onde se utilizaram as composições ANFO e (ANFO+Eex) se obteve ligação. Ainda assim, nenhuma das composições utilizadas é ótima para o resultado final pretendido, uma soldadura por explosão com qualidade. Verificou-se que o aumento do Rácio de explosivo conduz ao aumento da velocidade de impacto e, por conseguinte, também ao aumento do ângulo de colisão. Com o aumento do Rácio de explosivo aumenta também a quantidade de compostos intermetálicos na zona da interface entre as placas e também a dureza final das placas que colidem.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Hidrogeologia e recursos hídricos subterrâneos na bacia hidrográfica do rio Foja, Gândara, região centro de Portugal

Palavras-chave: Bacia hidrográfica do Rio Foja,Sistema aquífero,Hidrodinâmica subterrânea,Hidrogeoquímica,Watershed of the Foja river,Aquifer System,Underground Hydrodynamics,Hydrogeochemistry

A presente dissertação tem como principal objetivo o estudo da hidrogeologia da bacia do Rio Foja (sub-bacia do Rio Mondego) e dos principais Sistemas Aquíferos que nela evoluem: Quaternário de Aveiro e Viso-Queridas. O domínio em estudo enquadra-se na Bacia Lusitaniana e na Unidade hidrogeológica da Orla Mesocenozóica Ocidental. O estudo fundamentou-se na análise bibliográfica – cartas, relatórios, livros, teses etc -, no desenvolvimento de trabalhos de campo, na caracterização físico-química in-situ de 78 pontos de água e na posterior interpretação de dados com auxílio de software especializado. A região em estudo tem uma área plana de aproximadamente 90km2. A geologia da bacia hidrográfica é monótona sendo principalmente dominada pelos depósitos arenosos do plio-quaternário. Para além destes ocorrem Unidades argilosas e areníticas que são controladas estruturalmente por diferentes sistemas de fraturação. Na região afloram ainda formações do Cretácico inferior ao Cretácico superior. Os sistemas de fraturação apresentam direções: NW-SE, NE-SE e N-S. O Sistema Aquífero do Quaternário de Aveiro é localmente constituído pelo: aquífero freático; trata-se de um aquífero poroso, que evolui próximo da superfície, tendo como profundidade máxima 10 a 15m. Implanta-se no manto arenoso plio-quaternário, dominante na área em estudo. O Sistema Aquífero Viso-Queridas é constituído por dois sub-sistemas: um freático poroso, implantado em níveis superiores de natureza arenítica e outro confinado a semi-confinado, implantado em níveis mais profundos, pertencentes às Unidades do Cretácico e do Paleogénico. A hidrodinâmica subterrânea na bacia caracteriza-se por ser controlada por uma série de fatores inerentes na região (litologia, tectónica, topografia). A recarga aquífera está associada maioritariamente à precipitação. A descarga processa se de forma natural (fluxo para zonas não saturadas e transferência de água para outras unidades aquíferas), artificial (captação direta de águas subterrâneas a partir de poços, furos e galerias. Os resultados da caracterização físico-química in-situ das águas subterrâneas apontam para: (1) águas alcalinas; (2) águas oxidantes; (3) águas mineralizadas.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Contribuição para o estudo microfaciológico de unidades carbonatadas do Jurássico do setor ocidental da Bacia do Algarve (Portugal). Interpretação paleoambiental e evolução sequencial

Palavras-chave: Microfácies,rochas carbonatadas,ambiente deposicional,análise sequencial,Jurássico,Bacia do Algarve,Microfacies,carbonate rocks,depositional environment,sequential analysis,Jurassic,Algarve Basin

Neste trabalho são apresentados os resultados da análise de microfácies realizada na sucessão carbonatada aflorante no setor ocidental da Bacia do Algarve, no intervalo Pliensbaquiano – Kimmeridgiano. Com base no estudo dos perfis da Praia do Belixe, Baía de Armação Nova, Ponta dos Altos, Praia da Mareta, Praia da Cilheta-Tonel e Foz de Benaçoitão, foram recolhidas, de forma criteriosa, 42 amostras, para estudos mineralógicos (difração de raios-X) e para estudos microfaciológicos. Esta análise permitiu mostrar e discutir a evolução dos ambientes deposicionais registados nas sucessões e, a partir destes propor, pela primeira vez, uma análise sequencial para a sub-bacia ocidental da Bacia do Algarve. A análise microfaciológica realizada sobre as lâminas delgadas permitiu reconhecer nove tipos de microfácies (A – I), correspondentes a uma determinada porção da plataforma carbonatada segundo dois modelos deposicionais genéricos aqui atribuídos à Bacia do Algarve: plataforma não recifal no Jurássico Inferior; plataforma recifal no Jurássico Médio e Superior. Através do estudo da evolução vertical da sucessão sedimentar e da variabilidade dos ambientes deposicionais foi possível reconhecer fases transgressivas e regressivas, que culminaram na identificação de seis sequências limitadas por descontinuidades maiores para o setor ocidental da Bacia do Algarve no intervalo Pliensbaquiano – Kimmeridgiano. Este exercício sequencial permitiu estabelecer correlações com os principais eventos tectono-eustáticos reconhecidos noutras bacias de domínio tetisiano (Cadeia das Béticas, Alto Atlas, Rif) e domínio atlântico (Bacia Lusitânica).

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Optimização do processo de carregamento de veículos eléctricos

Palavras-chave: veículo eléctrico,carregamento,planeamento,folga,electric vehicle,charging,scheduling,slack

Nesta dissertação estudamos o problema de calendarização do carregamento dos veículos eléctricos (VE) numa estação de carregamento. Assumimos que apenas um número limitado de VE podem carregar simultaneamente por instante e que relativamente a cada um deles possuímos a informação da quantidade de energia que necessitam para carregar e o tempo disponível para o fazer. Ao contrário do que se veri ca em muitas abordagens aplicadas a este problema, neste trabalho é permitida a possibilidade de interromper o carregamento dos VE . Neste trabalho descreveremos o problema do planeamento do carregamento dos VE, apresentando a sua formulação matemática segundo duas abordagens, discreta e contínua. Desenvolveremos um novo mé- todo baseado numa regra de despacho de modo a abordar o problema de calendarização de forma discreta, designado método da folga. Posteriormente serão consideradas diversas extensões deste método abordando várias vertentes do problema, nomeadamente o caso de não admissibilidade, minimização de interrupções e a implementação de um sistema de reserva. Por último, serão apresentados resultados numéricos para análise dos métodos propostos.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
A utilização da espectrometria de raios Gama na exploração de shale gas. Caso do carbonífero da zona sul portuguesa

Palavras-chave: shale gas,Zona Sul Portuguesa,radiação gama,cristalinidade das ilites,matéria orgânica,shale gas,South Portuguese Zone,gamma radiation,illite crystallinity,organic matter

Portugal não tem reservas exploráveis de gás natural, dependendo, portanto, de importações daquele hidrocarboneto para atender todas as suas necessidades domésticas. A exploração de potenciais reservas de gás, em território nacional, significaria uma nova etapa da produção de energia em Portugal, sendo tal produção potencialmente possível a partir de shales, rochas geradoras de hidrocarbonetos, que afloram em algumas regiões do país. O presente trabalho refere-se ao estudo preliminar da potencialidade de algumas unidades litostratigráficas, constituídas por shales, situadas na denominada Zona Sul Portuguesa (ZSP), que integram o Grupo Flysch do Baixo Alentejo (Culm): Formações de Mértola, Mira e Brejeira. Estas unidades, do Carbonífero superior, são constituídas por uma sucessão de sedimentos turbidíticos profundos, com espessura superior a 5 km, e estendem-se por mais de metade da área de deposição da ZSP, na região sudoeste da Península Ibérica, nos Distritos de Beja e Faro. Para tal, foram recolhidas 39 amostras de todas as formações do Grupo Flysch do Baixo Alentejo, tendo-se analisado dados de gamaespectrometria combinados com dados de maturação térmica (cristalinidade da ilite e reflectância da vitrinite), bem como dados relativos ao conteúdo em carbono orgânico. Os resultados obtidos relativamente à maturação orgânica, estimados a partir dos dados de radiação gama (tendo como base as análises de maturação feitas pela empresa Weatherford), situam-se maioritariamente dentro da janela geração do gás. Além disso, as análises de carbono orgânico total (COT), associadas ao tipo da matéria orgânica (Pirobetume), indicam uma possível geração de hidrocarbonetos. Estes resultados revelam-se promissores e sustentam a necessidade de se ampliarem este tipo de estudos, nomeadamente a sondagens já existentes da ZSP, a fim de se poder avaliar o real potencial para a produção de shale gas em Portugal.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Aplicação Mobile: Dimensionamento de Ligações

Palavras-chave: Tecnologia de “Bolso”,Aplicação,Dimensionamento,Ligadores,Ligações metálicas,Eurocódigo 3,Pocket Techonology,App,Design,Connectors,Steel Joints,Eurocode 3

A constante evolução tecnológica aliada ao crescimento da necessidade de mobilidade da população fez com que, nos últimos anos, o desenvolvimento da também denominada, Tecnologia de “Bolso” se fizesse de forma exponencial. Tal como muitas outras artes, também a Engenharia Civil conjugou a capacidade de cálculo e portabilidade destes dispositivos às suas necessidades, iniciando a conversão e/ou criação de ferramentas consideradas como indispensáveis a um engenheiro em movimento. A presente dissertação insere-se no segmento de criação de novos aplicativos direcionados para a plataforma iOS e, cumulativamente, para a engenharia. Os objectivos principais do trabalho são: i) recolha e organização de uma base de dados de ligadores metálicos, necessária para o desenvolvimento informático de uma aplicação de dimensionamento de ligadores e de ligações metálicas; ii) elaboração de uma proposta de interface para a aplicação; iii) implementação da ferramenta de dimensionamento de ligadores metálicos em ambiente Excel. Para um melhor conhecimento destes aspetos procedeu-se, numa fase inicial, a uma pesquisa exaustiva e sequente síntese da informação necessária para definir e/ou apresentar na aplicação, nomeadamente o levantamento dos produtos existentes no mercado, os respetivos produtores e as normas que os regem. Em simultâneo efetuou-se uma análise pormenorizada da metodologia de dimensionamento definida pelas Normas Europeias. Esta análise implicou a especificação do cálculo da resistência dos ligadores e respectivas verificações de segurança, definidas no Eurocódgo 3 parte 1-8. De seguida, procedeu-se à recolha e análise de tabelas de ligações pré-dimensionadas com o intuito de definir o processo de pesquisa a implementar na aplicação. Na parte final do trabalho, apresenta-se e justifica-se o processo de definição da interface do aplicativo, o qual permitiu chegar à solução considerada ideal. Paralelamente, é descrita toda a compilação da ferramenta em ambiente Excel, onde são estabelecidas todas as condições e restrições que à posteriori serão convertidas para linguagem computacional.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
A hidrogeoquímica das águas subterrâneas ao longo do rio Cavaco, Benguela, Angola.

Palavras-chave: Hidrogeoquímica,Sedimentos,Rio Cavaco,Angola,Hydrogeochemistry,Sediments,Cavaco River,Angola

O rio Cavaco situado na província de Benguela, centro oeste de Angola insere-se numa bacia hidrográfica onde predominam rochas metamórficas (gnaisses, migmatitos e micaxistos), e alguns granitos na região de cabeceira da bacia. Para jusante e já na bacia sedimentar de Benguela ocorrem depósitos detríticos, evaporíticos e rochas calcárias do Cretácico-Cenozóico e sedimentos Quaternários. A cidade de Benguela está localizada sobre estes sedimentos. O rio Cavaco apresenta regime torrencial e tem apenas água na época de chuvas. O clima é quente e seco, a temperatura anual média varia entre 22º C e 24 ºC, a precipitação média anual é muito baixa (165 mm; precipitação anual em 2011). Existem vários furos localizados nos aluviões do rio Cavaco e alguns poços no leito do rio. Os sedimentos próximos destes furos e poços são constituídos maioritariamente por quartzo e feldspato, apresentando também moscovite, dolomite, calcite, hematite, anfíbolas, magnetite, bem como minerais de argilas avaliados em pouco abundantes ou vestigiais e algumas amostras possuem sulfuretos e turmalina. Os sedimentos apresentam uma fracção silto-argilosa inferior a 25 %, mas na maioria das amostras esta é inferior a 8,3 % e tende a diminuir para jusante. O pH dos sedimentos varia entre 5,7 e 9,8, sendo que os sedimentos a jusante apresentam pH mais alcalinos, o que sugere a influência marinha, das rochas carbonatadas do Cretácico e da contribuição antrópica. A conductividade eléctrica dos sedimentos varia entre 13 μS/cm e 1498,2 μS/cm, sendo os maiores valores devidos a actividade antrópica. As águas subterrâneas são ligeiramente ácidas a neutras (6,55 a 6,96) e apresentam conductividade eléctrica que varia entre 319 μS/cm e 2338 μS/cm. As águas superficiais são neutras a alcalinas (7,62 a 8,65), têm maiores valores de conductividade eléctrica (395 μS/cm a 2707 μS/cm), apresentam geralmente maiores teores fosfatos e potássio, que reflecte a influência antrópica. As águas superficiais e subterrâneas estão impróprias para consumo humano já que têm concentrações de nitritos, nitratos e fosfatos acima do limite da legislação portuguesa e brasileira para além de localmente haver concentrações muito elevadas de ferro e amónia. As águas apresentam também alta salinidade e muitas são impróprias para rega. Os elevados valores de conductividade eléctrica de alguns sedimentos aluvionares pode-se ter reflectido nas elevadas conductividades das águas por infiltração de alguns contaminantes provenientes da actividade antrópica.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Hidrogeoquímica das águas subterrâneas nas zonas urbana e rural na região de Benguela

Palavras-chave: rio Cavaco,hidrogeoquímica,sedimentos,águas subterrâneas,Benguela,Cavaco River,hydrogeochemistry,sediments,groundwaters,Benguela

O rio Cavaco situado na província de Benguela, centro oeste de Angola, apresenta regime torrencial, tem apenas água numa parte do ano, como resultado de um clima quente e semi-árido. A montante do rio Cavaco ocorrem rochas metamórficas do Precâmbrico e a jusante na bacia sedimentar de Benguela ocorrem rochas detríticas, evaporíticas e calcárias do Cretácico-Cenozóico. Os sedimentos colhidos na aluvião do rio Cavaco mostram que as amostras da zona urbana e da zona rural não apresentam distinção na sua composição mineralógica, sendo constituídos maioritariamente por quartzo e feldspato, mas também por moscovite, dolomite, calcite, hematite, anfíbolas, minerais de argilas, magnetite e algumas amostras possuem sulfuretos e turmalina. O pH dos sedimentos da zona urbana é mais alcalino que os sedimentos da zona rural, o que sugere a influência marinha, das rochas carbonatadas e as contribuições antrópicas relacionadas com os esgotos domésticos e industriais e de lavagens de roupa e carros. No entanto, não há distinção nos valores de conductividade eléctrica dos sedimentos da zona urbana e da zona rural. As águas da zona urbana apresentam conductividades eléctricas, valores de pH, teores de amónia, sulfatos, potássio, e algumas amostras de crómio hexavalente, superiores aos teores das águas da zona rural, sugerindo contaminação antrópica das águas da zona urbana por despejos de esgotos domésticos, industriais e lavagem de roupa e carros. O aumento dos valores de pH das águas da zona urbana pode também ser devida a transferência de sais alcalinos dos sedimentos para as águas. As águas amostradas estão impróprias para consumo humano, pois algumas amostras de água estão contaminadas em amónia e em fosfatos, todas as amostras estão contaminadas em nitritos, nitratos e algumas amostras de água da zona urbana apresentam elevados teores de ferro e crómio hexavalente. A elevada salinidade das águas da zona urbana impede o seu uso para rega.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Aplicação de projetos Lean na Renault Cacia

Palavras-chave: Lean,Valor,Custos,Desperdícios,Lean,Value,Costs,Waste

O objetivo desta tese é a aplicação de projetos Lean na Renault CACIA, nomeadamente através de análises VA/NVA (Valor Acrescentado/ Não Valor Acrescentado) a diversas linhas de produção da fábrica, com a finalidade de reduzir custos de produção e aumentar a produtividade de cada uma das linhas analisadas. A análise VA/NVA decompõe a atividade de um operador em diversas tarefas, das quais só algumas acrescentam à peça valor para o cliente. Assim, para melhorar a produtividade da linha, é necessário eliminar as tarefas de valor não acrescentado, para que os custos de mão-deobra direta sejam rentabilizados. Numa época de crise económica, a otimização dos custos é essencial para uma empresa para que esta se mantenha competitiva e rentável economicamente.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estimação Paramétrica e Não-Paramétrica da Curva ROC

Palavras-chave: Curva ROC,modelo binormal,estimador empírico,estimador do núcleo,ROC curve,binormal model,empirical estimator,kernel estimator

A curva ROC é um instrumento muito útil para a avaliação e compara- ção de diagnósticos médicos. Nesta dissertação, de nimos formalmente o conceito de curva ROC, deduzindo as suas propriedades e abordamos a questão da estimação da curva ROC utilizando métodos paramétricos e não-paramétricos. Relativamente aos métodos paramétricos, começamos por estudar o estimador padrão da curva ROC, baseado no modelo binormal. Com o intuíto de contornar as suas limitações, estudamos a transforma ção de Box-Cox, ajustando o modelo binormal aos dados transformados. No que diz respeito à estimação não-paramétrica da curva ROC, consideramos o estimador empírico e o estimador do núcleo, estabelecendo as suas convergências locais e uniformes quase certas. A escolha das janelas para o estimador do núcleo é também abordada. Finalmente, concluímos a dissertação apresentando um estudo de simulação onde o desempenho global dos estimadores da curva ROC considerados é comparado utilizando dados simulados em seis cenários distintos.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais