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Desenvolvimento de conector metálico para ligação de betões de diferentes idades

Palavras-chave: Ligações de betão armado,Conector metálico

A adição de uma nova camada de betão é uma das possíveis técnicas de reforço de uma estrutura existente em betão armado. Quando utilizada essa solução, torna-se necessário assegurar o comportamento monolitico dos elementos compósitos através da mobilização de esforço de corte longitudinal na interface e para isso são utilizados conectores de corte. A presente dissertação apresenta o estudo e desenvolvimento de um conector metálico para ligação em interfaces betão/betão, realizado com o enquadramento do projecto QREN 38829 – HiPerConnector: High Performance Connector for Concrete Overlays. Trata-se de uma dissertação com uma forte componente de trabalho experimental, em que são apresentados os ensaios de caracterização de diversos protótipos testados e é definido um modelo de conector, que recebeu o nome de HiPerConnector, devido ao projecto em que estava inserido. O programa experimental consistiu na execução de ensaios de tracção, ensaios de corte-flexão, ensaios de arrancamento e ensaios de ancoragem no novo betão. Depois de definida a configuração do HiPerConnector foram ainda realizados ensaios de corte em laje, simulando a solicitação destes elementos numa aplicação real no desempenho da sua função. Paralelamente aos protótipos estudados, foram sempre ensaiados exemplares de um conector de referência no mercado, o conector de corte HILTI HCC-B

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estação do Terreiro do Paço: Análise do projecto e comportamento observado

Palavras-chave: análise paramétrica,escavação escorada,estrutura de contenção flexível,Hardening Soil Model,modelação numérica,Mohr Coulomb Model,PLAXIS,Soft Soil Model,braced excavation,flexible retaining structure,Hardening Soil Model,Mohr Coulomb Model,numerical modelling,parametric analysis,PLAXIS,Soft Soil Model

A Estação de Metropolitano do Terreiro do Paço representa uma das maiores obras geotécnicas alguma vez levadas a cabo em Portugal. Trata-se de uma escavação escorada de profundidade e extensão bastante consideráveis, construída a céu aberto num maciço terroso com elevada deformabilidade e fracas propriedades resistentes. A sua localização, na proximidade do Rio Tejo e de edificado de inestimável valor patrimonial, aliada às características dos solos interessados, fazem dela um excelente case study, não só pela dificuldade que está associada a realizar escavações nestas condições, mas também pela impreterivelmente necessária minimização da magnitude dos assentamentos induzidos à superfície. Deste modo, a primeira parte da presente dissertação é dedicada a uma detalhada descrição acerca dos principais condicionantes ao projeto e da solução adotada para a obra em estudo. Esta análise é acompanhada de uma extensa análise paramétrica em termos de tensões totais, levada a cabo no programa de elementos finitos PLAXIS, na qual se fazem variar aspetos como o pré-esforço aplicado, a rigidez da cortina de contenção, o seu encastramento no sobstrato e a espessura da laje de jet grouting usada como suporte provisório da escavação, de forma a avaliar a sua preponderância no comportamento da obra. Seguidamente, apresentam-se e comentam-se os resultados da modelação, quer usando o modelo elástico perfeitamente plástico, disponível no referido software como Mohr Coulomb Model, quer usando modelos mais elaborados, nomeadamente o Soft Soil Model e o Hardening Soil Model, a fim de aferir acerca da sua adequabilidade para a modelação da obra em estudo.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Análise da rentabilidade económica de janelas em edifícios residenciais existentes

Palavras-chave: Desempenho energético de edifícios,Envidraçados em edifícios

O estabelecimento dos níveis ótimos de um edifício e suas componentes tem sido cada vez mais debatido, devido não só às exigências da diretiva europeia 2010/31/EU, como também à procura de um maior retorno financeiro por parte do investidor ao optar por melhores medidas de melhoria. Nesse sentido, com esta dissertação pretende-se analisar o desempenho energético de diferentes envidraçados aplicados na envolvente de um edifício de referência e avaliar a sua viabilidade económica através de uma metodologia para determinação dos níveis ótimos de rentabilidade. Será aplicado o novo regulamento de desempenho energético de habitações por forma a caracterizar a eficiência energética do edifício de referência existente, representativo da época de 1961 a 1990. Este regulamento baseia-se no Método Sazonal descrito na norma ISO 13790, que nem sempre traduz os consumos reais energéticos de edifícios. Optou-se por assumir que as necessidades energéticas correspondem a uma fração de 20% das necessidades nominais, calculadas através do referido método. O método proposto no regulamento delegado da comissão europeia nº244/2012 será utilizado na avaliação da rentabilidade económica. Este servirá para determinar o nível ótimo das soluções, ou seja aquele que apresenta, em simultâneo, o menor consumo de energia primária e custo global. Com esta abordagem metodológica pretende-se comparar soluções de envidraçados de diversas tipologias, com características térmicas e solares distintas e para diferentes dados climáticos. Tendo como objetivo principal a identificação do custo ótimo em termos de rentabilidade económica.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Atenuação de vibrações por apoios constituídos por aglomerado de cortiça expandida (ICB)

Palavras-chave: Cortiça,Vibrações -- isoladores

Esta dissertação tem como principal objetivo a caracterização dinâmica da cortiça expandida, ICB. Pretende-se avaliar de forma experimental se este material pode ser utilizado como isolador de vibrações provenientes da utilização de equipamentos mecânicos e elétricos. Procura-se, desta forma, reduzir as vibrações produzidas por equipamentos através de apoios fabricados com um material natural sustentável, produzido a partir de resíduos de cortiça. Neste estudo são avaliados experimentalmente diferentes parâmetros dinâmicos, tais como, a transmissibilidade, a rigidez dinâmica, e o fator de amortecimento. São testadas amostras com diferentes características, nomeadamente em termos de massa volúmica, espessura, e área, de modo a aferir como estes parâmetros podem influenciar o comportamento dinâmico do material. Pretende-se com esta pesquisa fornecer informação, como tabelas de dimensionamento de apoios antivibráticos em cortiça. Estas tabelas são obtidas em função do nível de isolamento que se pretende assegurar, da gama de frequências que se pretende isolar e do nível de tensão compressiva a que o material vai estar sujeito. Destas tabelas resultam áreas mínimas e máximas para os apoios de modo a garantir a adequada mitigação de vibrações previamente definida.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Análise e dimensionamento de vigas indentadas de betão armado utilizando modelos de escoras e tirantes

Palavras-chave: Vigas de betão armado

A análise e o dimensionamento de estruturas de betão armado baseados em modelos de campos de tensões, ou em modelos de escoras e tirantes, que são um caso particular daqueles, constituem uma aplicação do princípio estático da análise limite. Esta metodologia é particularmente vantajosa para elementos estruturais de betão armado com geometria irregular. O presente estudo trata vigas de betão armado com envolvente externa irregular, cingindo-se ao caso das vigas indentadas, i.e. apresentando um ou dois apoios do tipo junta em dente, constando das seguintes etapas: 1- Avaliação da necessidade de utilizar juntas em dente no apoio de vigas e suas vantagens. Classificação dos tipos de indentação mais frequentes, considerando particularmente as suas dimensões relativas. Identificação das situações mais críticas, ou seja, em que a solução da viga indentada mais difere da solução da viga prismática similar, ou seja, com igual secção interior, especialmente no que respeita à quantidade e disposição da armadura. 2- Análise do efeito da indentação por comparação com a viga prismática similar, em função da esbelteza do dente, da esbelteza da viga. Análise detalhada da geometria do modelo de escoras e tirantes. 3- Estudo paramétrico de três tipologias típicas. 4- Procedimento com regras práticas para a concepção, dimensionamento e pormenorização deste tipo de elementos. 5- Estudo de exemplo de aplicação.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Conceção e teste de um esquema hierárquico para suporte à gestão de infra-estruturas

Palavras-chave: Gestão urbana,Infra-estruturas urbanas

As cidades modernas são sistemas complexos formados por subsistemas que, por sua vez, integram as suas componentes. Para a gestão desses sistemas torna-se necessário o levantamento de múltiplos tipos de informação (em geral georreferenciada) que, dada a respectiva variedade e inter-relacionamento, deve ser armazenada sob uma forma convenientemente estruturada a fim de poder ser devidamente aproveitada em processos de decisão (por exemplo, suportados em análise multicritério). Gerir a manutenção de vias urbanas, parques de estacionamento, sistemas de iluminação, sistemas de rega e de drenagem, resíduos sólidos urbanos, etc., requer informação que caracterize a realidade de forma conveniente e que possa ser usada em modelos científicos de suporte à gestão urbana. O objectivo principal foi a concepção de um esquema hierárquico de categorias (suas subcategorias, etc.) e atributos para organizar, de forma genérica, as ocorrências (espaciais ou não) e respectiva caracterização aplicável num contexto prático de gestão urbana moderna. O trabalho envolveu o projecto da referida estrutura hierárquica de uma forma muito abrangente e a sua aplicação a um caso de estudo (a cidade de Coimbra). Foram efectuadas a inclusão e teste prático na ferramenta web SperoBox já existente que, de forma integrada, usa o Google Maps, disponibiliza modelos de análise multicritério para gestão urbana e ligações a redes sociais. É, assim, garantido o suporte informático para uma grande variedade de casos reais levantados no âmbito da aplicação do trabalho desenvolvido na dissertação, onde pode ser evidenciada a aplicabilidade prática do esquema conceptual para a gestão de algumas categorias de infra-estruturas urbanas.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Encurvadura lateral por flexão-torção de vigas elásticas com secção aberta de parede fina - Estudo do efeito da deformação de pré-encurvadura

Palavras-chave: Encurvatura de vigas

Uma viga sujeita a um carregamento de flexão, pode apresentar um modo de encurvadura combinando torção com flexão transversal ao plano de carga, se não estiver suficientemente contraventada e as suas rigidezes de torção e de flexão transversal forem reduzidas. Assim, o risco de ocorrência deste fenómeno pode ser elevado para muitas peças lineares de secção aberta de paredes finas porque a sua rigidez de torção é reduzida. Este é um fenómeno de instabilidade bifurcacional, o qual é usualmente designado de encurvadura lateral por flexãotorção, estudando-se neste trabalho a sua ocorrência para perfis prismáticos de secção monosimétrica aberta de paredes finas, com condições de apoio simples (isostáticas), em regime elástico linear e sujeitos a um carregamento quase-estático simples, proporcional a um parâmero de carga, aplicado segundo o plano de simetria do perfil. Este fenómeno de instabilidade bifurcacional é matematicamente descrito por um problema generalizado de valores próprios, o qual será linear, ou quadrático, consoante o efeito das deformações de pré-encurvadura for, ou não, desprezado. O menor valor próprio positivo define o valor crítico, em termos da encurvadura lateral por flexão-torção, do referido parâmetro de carga. Nesta dissertação são desenvolvidos dois elementos finitos para a análise da encurvadura por flexão torção: um, mais complexo, no âmbito de uma formulação que inclui o efeito das deformações de pré-encurvadura e um outro, mais simples, no âmbito de uma formulação que exclui aquele efeito. Estas deformações foram pré-determinadas, para os casos estudados, por solução analítica das equações governativas. Este elemento finito foi seguidamente integrado num programa computacional em MatLab, o qual foi aplicado a alguns exemplos práticos. A análise dos resultados dos exemplos apresentados permite concluir que são consistentes com os resultados analíticos e numéricos apresentados na literatura da especialidade

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Caracterização do comportamento de vigas de vidro estrutural sujeitas a solicitação cíclica

Palavras-chave: vidro estrutural,SentryGlas Plus,ações cíclicas,dano acumulado,préesforço,ensaios experimentais,vidro laminado,viga em flexão em 4 pontos

O vidro estrutural é um material inovador com grande expressão na Arquitetura e Engenharia contemporâneas. Apresenta diversas vantagens do ponto de vista estético, entre as quais se destaca a luminosidade e a ilusão de espaço, e arquitetónico, dando origem a espaços amplos e revolucionários, com designs únicos. Em termos energéticos pode também representar uma mais-valia, permitindo grandes poupanças de iluminação e aquecimento. É por estas e muitas outras razões que a sua aplicação como material estrutural se tem tornado cada vez mais frequente e em áreas significativamente maiores. No entanto, a atual regulamentação para o dimensionamento com vidro estrutural é incompleta em muitos aspetos. Um dos quais é o comportamento do vidro estrutural quando sujeito a solicitação cíclica. Esta ação é particularmente importante porque existe um grande número de elementos em edifícios que estão sujeitos a cargas reversíveis de longa duração, devido à ação do vento. A solicitação cíclica tem efeitos no comportamento estrutural destes elementos, uma vez que é uma ação muito penalizadora para materiais frágeis, como o vidro, e compostos, como o vidro laminado. Para contribuir para a criação de regulamentação relativa a esta ação, foram realizados ensaios monotónicos e cíclicos à escala real, com o intuito de averiguar as diferenças entre eles e caraterizar o seu comportamento estrutural. Adicionalmente, foram também efetuados ensaios reológicos para caraterização do material vidro. Uma vez que não existe bibliografia relativa a ações cíclicas em vidro laminado, foi estabelecida uma estratégia de carregamento cíclico. No final dos ensaios foi contabilizado o dano estrutural induzido pela solicitação cíclica. O elemento de vidro escolhido para este estudo foi a viga, por ser um elemento muito comum e que está frequentemente sujeito a ações cíclicas (devido ao vento nas fachadas). As conclusões obtidas permitem verificar que existe dano em regime elástico e pós-rotura. As suas causas são analisadas e o valor do dano estrutural é contabilizado em ambos os regimes, através de dois métodos distintos. Foi também analisada a influência do sistema de pré-esforço. O trabalho efetuado encontra-se no âmbito do projeto S-Glass: Desempenho Estrutural e Regras de Projeto de Vigas de Vidro Reforçadas Externamente; PTDC/ECM/116609/2010.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Contribuição para o apoio à decisão na reabilitação de sistemas de saneamento

Palavras-chave: Sistemas de drenagem de águas residuais,Infiltrações,Ligações indevidas,Reabilitação,Análise custo benefício,Drainage systems waste water,Inflow/infiltration,cost-benefit analysis,rehabilitation

As contribuições indevidas, sejam causadas por infiltrações de origem subterrânea ou superficial, ou por ligações indevidas, normalmente de águas pluviais, introduzem nos sistemas de drenagem caudais muito superiores aos caudais para os quais foram dimensionados. Estes volumes parasitas traduzem-se em custos de transporte e tratamento acrescidos que em alguns casos se podem tornar insustentáveis, comprometendo o bom funcionamento do sistema. Assim, torna-se essencial para as entidades gestoras que os mesmos possam ser quantificados corretamente de modo a compreender quais os impactos associados aos mesmos. Na presente dissertação, desenvolve-se um método simples de quantificação de contribuições indevidas recorrendo a valores médios, baseados em medições realizadas num sistema de drenagem objeto de estudo, para diferentes estações do ano. Determinam-se as curvas para os caudais médios diários totais drenados, correspondentes aos diferentes períodos. As contribuições indevidas (caudais infiltrados e ligações indevidas) são determinadas em unidades de volume por dia com um comportamento tipicamente húmido e considerando que não ocorrem infiltrações em tempo seco. O caso de estudo considerado é o sistema de drenagem de águas residuais comunitárias afluente à ETAR do Ameal localizado no Concelho de Coimbra com tratamento por lamas ativadas com arejamento prolongado que serve cerca de 2000 habitantes dos aglomerados de Ameal, Vila Pouca do Campo e Reveles, com uma extensão total de coletores com cerca de 18 km de comprimento, incluindo o intercetor com aproximadamente 1,8 km, implantado a grandes profundidades numa zona baixa e com elevado nível freático. É efetuada uma análise custo-benefício baseada em custos unitários por unidade de comprimento de coletor de modo a compreender quais os subsistemas da rede de drenagem onde é economicamente viável realizar operações de reabilitação. Nos subsistemas onde a condição anterior se verifica, é realizada uma análise baseada em custos totais para se conhecer a ordem de grandeza dos investimentos e benefícios resultantes da decisão. Finalmente são atribuídas prioridades de reabilitação aos diferentes subsistemas de acordo com os resultados

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Avaliação da maturidade em betões auto-compactáveis de elevado desempenho

Palavras-chave: Betão auto-compactável

O betão armado detém devido à sua moldabilidade e à versatilidade de aplicações uma importância fulcral na construção atual. Ao longo do tempo, de modo a ultrapassar vários desafios construtivos, foram desenvolvidos betões específicos através do incremento da resistência e durabilidade, com uso de cimentos de elevado desempenho e através da adição de adjuvantes. Devido ao aumento da racionalização de mão de obra e, também, devido ao aumento da produtividade in situ, é de todo o interesse o estudo do betão auto-compactável, uma vez que este dispensa a sua compactação após aplicação. Com um melhor conhecimento do seu fabrico por parte das centrais de produção, o seu uso pode facilmente tornar-se habitual, substituindo o betão corrente num futuro próximo, trazendo benefícios económicos aos agentes envolvidos. O método da maturidade é uma técnica não destrutiva, que possibilita estimar a resistência real in situ do betão, sendo baseado no efeito combinado do tempo e das temperaturas a que os elementos construtivos estão expostos, com resultados fiáveis mesmo para idades mais jovens. O método foi desenvolvido em Inglaterra na década de 50, mas apenas na década de 70 foi utilizado na prática após uma série de acidentes fatais, devido à descofragem prematura. Com a aplicação do método é possível proceder à descofragem de elementos em segurança, pouco tempo após a sua betonagem. No presente trabalho pretende-se estudar a aplicação do Método da Maturidade em betão auto-compactável de elevado desempenho, com vista à aplicação dos conhecimentos em casos práticos. Foi desenvolvido um programa experimental para calcular os parâmetros fundamentais do método, a datum temperature, e a energia de ativação, através do apoio científico da norma ASTM C 1074.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Aplicação de sistemas de geração de energia nos pavimentos rodoviários

Palavras-chave: Pavimentos rodoviários,Produção de energia eléctrica

O sistema Waynergy Vehicles, criado pela empresa Waydip, começou a ser desenvolvido em 2010, tendo como objetivo a geração de energia em pavimentos rodoviários. Uma vez que a energia mecânica proveniente do movimento dos veículos é convertida em energia elétrica, este sistema afigura-se como uma potencial alternativa aos meios convencionais de produção de energia. Recentemente, as características e método de funcionamento do sistema têm vindo a sofrer sucessivas alterações com o intuito de o aperfeiçoar e de o tornar mais económico. Estando o sistema implementado na rede rodoviária, é da máxima importância que o material que constitui o revestimento dos módulos assegure aos utentes uma circulação segura, cómoda e económica, não negligenciando as características mecânicas que influenciam diretamente a eficiência do sistema. Neste sentido, esta dissertação teve como objetivo principal estudar o material mais adequado para revestir cada módulo do sistema e fez-se incidir o estudo na modelação e avaliação do comportamento mecânico dos materiais do revestimento e na avaliação de duas características funcionais importantes, como o atrito e a textura, recorrendo à realização de ensaios como o Pêndulo Britânico e a Mancha de Areia. Numa primeira fase, concluiu-se que a borracha é o material mais adequado para constituir a componente em estudo, dadas as suas propriedades físicas e mecânicas. Verificou-se ainda que fatores como o peso do veículo, a velocidade de circulação e o deslocamento vertical e comprimento da superfície também influenciam a captação e dissipação de energia. A realização dos ensaios experimentais referidos permitiu concluir qual das três amostras de borracha fornecidas para o estudo poderá vir a ter um desempenho melhor.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Formulação de preços na construção

Palavras-chave: Orçamentação de obras,Custos da construção

Nos últimos anos, o mercado da construção tornou-se cada vez mais competitivo. Em tempos de ajustamento para uma economia global, as margens estão diminuindo na proporção inversa da competitividade das empresas. A capacidade de estimar com precisão os custos de construção dentro do processo de licitação é um elemento chave no sucesso de qualquer empresa de construção. Como as margens são realmente muito pequenas, é essencial que os orçamentos espelhem a realidade. Por outro lado, e mais do que nunca, as empresas de construção precisam de realizar o controlo efetivo dos seus custos de produção. Não se trata apenas de uma questão de redução de custos, mas também uma forma de obter informação para o processo de licitação. Atualmente, as empresas estão a investir na formulação estruturada de preços, com base em determinadas metodologias, conceitos e técnicas, com o objetivo de responder melhor à procura do mercado. No entanto, o orçamento não deve ser visto como uma "ciência exata" e a aliança entre os métodos teóricos e os conhecimentos práticos adquiridos na execução de contratos (ao longo da vida da empresa) levará a estimativas orçamentais mais realistas e bem-sucedidas. O crescente investimento em software de computador, desenvolvido especificamente para a área de orçamentação da indústria da construção, permite a simplificação desses processos. No presente trabalho, apresentamos a análise da interligação das várias variáveis que estão envolvidas neste processo, dando-se particular relevo ao método de composição de custos e à utilização de algumas ferramentas de software

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias