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Concepção de modelos de escoras e tirantes para a análise de vigas de betão armado com aberturas

Palavras-chave: Escoramento,Tirantes,Vigas de betão armado

O método de análise e dimensionamento de estruturas de betão armado baseado em modelos de escoras e tirantes é especialmente vocacionado para elementos descontínuos, representando-os de modo aproximado mas realista. Além disso, é um método simples cujos modelos para zonas descontínuas se prestam a uma análise localizada do comportamento que pode dispensar o auxílio de meios informáticos. No presente trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um modelo de escoras e tirantes para vigas com aberturas de grandes dimensões, situadas na metade inferior da alma junto aos apoios, colocando-se um especial enfoque na análise da sua configuração. Esta localização das aberturas afecta sobretudo a resistência das vigas ao esforço transverso, uma vez que interfere com o mecanismo resistente associado a este esforço. Desde já se pode afirmar que na zona da abertura, ou seja no lintel acima desta, os modelos não variam, de modo que as principais variações afectam sobretudo a zona de amarração do tirante longitudinal colocado acima da abertura. Na primeira fase do trabalho foi avaliada a influência da geometria e localização da abertura sobre os esforços do modelo de escoras e tirantes estabelecendo-se uma relação simples entre os esforços nos tirantes longitudinais acima e abaixo da abertura. Na segunda fase foi desenvolvido um modelo apropriado para a maioria das vigas com abertura, tendo-se prestado particular atenção ao aspecto crítico da amarração do tirante longitudinal do lintel acima da abertura.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Configurações inovadoras de ligações de emenda de barras metálicas de secção tubular

Palavras-chave: Estruturas metálicas,Ligações de estruturas

Na concepção de estruturas metálicas é fundamental compreender e avaliar a influência das ligações no comportamento global da estrutura, pois são estas que possibilitam a transferência de esforços entre os diversos elementos estruturais. Dada a crescente utilização de perfis tubulares ocos em estruturas de Engenharia Civil, torna-se imperativo o desenvolvimento de tipologias de ligações aparafusadas adequadas a este tipo de estruturas e à sua execução em obra. Em estruturas de grande porte, a necessidade de dividir os elementos principais em módulos de dimensão adequada ao transporte, justifica a adopção de ligações de emenda. Sendo este tipo de ligação executada em obra, é preferível adoptar uma ligação aparafusada relativamente à ligação soldada, para a qual é mais difícil garantir uma boa qualidade de execução. Com o presente trabalho pretende-se desenvolver configurações inovadoras para a execução de ligações de emenda entre dois perfis tubulares por aparafusamento sem necessidade de recorrer a soldadura em obra. São considerados dois tipos de perfis: perfis tubulares de secção circular (CHS) e perfis tubulares de secção quadrangular (SHS), e dois tipos de parafusos: parafusos de cabeça de tremoço e parafusos de cabeça de embeber. A caracterização do comportamento das ligações é realizada através de modelos de elementos finitos calibrados com resultados de ensaios experimentais já realizados no âmbito da presente investigação. Por fim, confrontam-se os valores da resistência da ligação obtidos através dos modelos de elementos finitos com os valores da resistência da ligação calculados pelas formulações presentes no Eurocódigo 3, Parte 1-8, para ligações ao corte convencionais

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Execução de uma estrutura de betão armado com exigências especiais - O edifício do Instituto de Ciências Nucleares Aplicadas à Saúde (ICNAS)

Palavras-chave: Edifícios de betão armado

A presente dissertação pretende ser um “trabalho de síntese sobre os conhecimentos numa área” e tem como objetivo sistematizar e simplificar os procedimentos de verificação dos conteúdos dos Projetos de Fundações e Estruturas de edifícios. A necessidade destes procedimentos está presente desde os primeiros momentos de vida da empresa de gestão de empreendimentos fundada pelo autor em 1992. Os procedimentos foram sendo desenvolvidos progressivamente, resultando sobretudo da muita experiência acumulada na empresa. Porém, a gestão da construção, entre 2005 e 2008, do edifício PET-CTNAS (Centro de Tecnologias Nucleares Aplicadas à Saúde) da Universidade de Coimbra – atualmente ICNAS (Instituto de Ciências Nucleares Aplicadas à Saúde) – obrigou o autor a repensar os fundamentos destes procedimentos e reformulá-los no sentido da sua otimização e simplificação, dada a grande complexidade deste edifício e dos trabalhos envolvidos na sua construção. De facto, a estrutura do edifício ICNAS, para além dos requisitos associados a estruturas correntes de betão armado, apresentava exigências específicas de proteção radiológica (nuclear e radioquímica) inerentes à natureza dos equipamentos a instalar e dos produtos a manusear. Os procedimentos apresentados nesta dissertação são o resultado deste longo processo de desenvolvimento, estando inteiramente harmonizados com a legislação e normalização entretanto surgidas nesta área, de que se destacam a Norma Portuguesa NP EN 13670 [1], de 2011, a Portaria 701-H/2008 [2] de 19 de Julho, e a Lei n.º 31/2009 [3], de 3 de Julho, regulamentada pela Portaria n.º 1379/2009 [4], de 30 de Outubro. A presente dissertação pretende assim constituir um guião de verificação dos conteúdos de projetos de Fundações e Estruturas, atual e com carácter eminentemente prático, que sirva de apoio a gestores de empreendimentos e fiscalizações de construção de edifícios, contribuindo para uma maior qualidade de construção e para um efetivo controlo de custos e prazos de execução.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo temporal de uma bacia urbana

Palavras-chave: Estações de tratamento de águas residuais,Bacia/Sistema de drenagem,Meio recetor,Qualidade de água,wastewater treatment plants,drainage basins/system,water receivers,water quality

A gestão e exploração adequada de estações de tratamento de águas residuais (ETAR), condicionada pela legislação e pelo destino final das águas residuais, são fundamentais para a manutenção da qualidade da água nos meios recetores. Contudo, o crescimento urbano e consequente acréscimo de caudais verificado nas últimas décadas, associado ao agravamento de eventos de precipitação, tem mostrado a fragilidade dos sistemas de drenagem (SD). Tais situações são suscetíveis de fomentar o risco de inundações e descarga direta de caudais, sem qualquer tipo de tratamento, o que resulta em repercussões ao nível da segurança, saúde pública e qualidade da água nos meios recetores. Neste contexto, apesar da legislação exigir a recuperação dos SD e limites nos parâmetros, é importante um estudo e planeamento adequado das bacias de drenagem existentes defendendo conceitos de sustentabilidade e o desenvolvimento de ferramentas e tecnologias que permitam a monitorização, o controlo e a previsão de situações anómalas nos SD. Esta dissertação centra-se num estudo de uma bacia de drenagem de Coimbra e sua evolução ao longo de 10 anos com base em dados cartográficos, de população, de precipitação e de quantidade e qualidade de água à entrada de uma ETAR. A metodologia aplicada no presente trabalho tem por base a determinação de parâmetros que permitem a caracterização da bacia, aplicando o software ArcGis e a relação da precipitação e dos caudais afluentes à ETAR em termos de quantificação e caracterização. Os resultados obtidos permitiram verificar, como esperado, uma relação entre a precipitação e o caudal afluente à ETAR e permitiram estimar situações de descarga de água residual não tratada no meio recetor

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Zonas inundáveis e quantificação do risco de inundação em meios urbanos

Palavras-chave: Edifícios de betão armado

As inundações urbanas são hoje em dia um assunto preocupante um pouco por todo o Mundo. Os danos por elas causados são muitas vezes bastante graves, e por isso é necessário implementar medidas preventivas para mitigar este problema. A cada vez maior urbanização de espaços que anteriormente apresentavam superfícies mais permeáveis e também as alterações climáticas que se têm vindo a registar ao longo dos últimos anos têm um forte impacto no que respeita ao acontecimento de inundações. Muitas vezes os sistemas de drenagem não se encontram preparados para o aumento de caudal provocado por estes fenómenos, resultando daí inundações. Associados às preocupações inerentes às inundações surgem os mapas de risco, que classificam determinada zona consoante as consequências sofridas quando atingida por uma inundação e a probabilidade de ocorrência dessa inundação. Em 2007 a União Europeia publicou a Diretiva 2007/60/CE que prevê precisamente que todos os Estados-Membros devem elaborar mapas de risco de inundação. Este trabalho tem como objetivo, no seguimento dos fatores apresentados, a modelação de um sistema de drenagem dual 1D/1D através da utilização do software SWMM, o controlo da entrada e saída de caudal entre os coletores e a superfície e a elaboração de mapas de zonas inundáveis e mapas de risco de inundação para a Zona Central de Coimbra. Para isso, simularam-se chuvadas com determinado período de retorno e, com base nos resultados, elaboraram-se os referidos mapas. Com o trabalho concluiu-se ser possível a modelação de sistemas de drenagem dual no software SWMM, controlando igualmente as trocas de caudal entre a superfície e os coletores. Através da elaboração dos mapas de zonas inundáveis e dos mapas de risco verificou-se que, apesar das limitações próprias do estudo realizado, estes davam uma indicação clara de quais as zonas e os edifícios mais sujeitos a sofrerem maiores prejuízos em caso de inundação.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Resistência à carbonatação de betões ativados alcalinamente

Palavras-chave: Durabilidade do betão

A sustentabilidade é, hoje em dia, uma prioridade para a comunidade científica. No que diz respeito ao setor da construção, o desenvolvimento de materiais eco-eficientes e duráveis é um aspeto chave. O aumento de estruturas degradadas, em todo o mundo, faz com que haja uma preocupação crescente no que diz respeito à durabilidade do betão. O cimento Portland (CP) tem um grande impacto ambiental associado à sua produção, devido ao processo de calcinação da pedra calcária e combustão de combustíveis fosseis, daí que um desenvolvimento que permita reduzir parcial ou totalmente o uso de CP, como os ligantes ativados alcalinamente (LAA), possa tornar estes materiais mais sustentáveis. Os LAA, teoricamente, podem ser formulados com qualquer composto rico em sílica e alumina, dissolvido numa solução alcalina. A ativação alcalina de resíduos, ricos em sílica e alumina teve início nos finais dos anos 1930, tendo desde então sido estudados e existindo alguns exemplos de aplicação prática. Este trabalho está inserido num projeto de investigação, e possui como objetivo principal o estudo da durabilidade de betões ativados alcalinamente (BAA). De forma a medir os parâmetros de durabilidade do BAA, são efetuados ensaios normalizados de resistência à carbonatação, de absorção de água por capilaridade e resistividade elétrica em diferentes tipos de betões: duas misturas diferentes de BAA; uma mistura produzida com CP normal para servir de referência; e por fim outra mistura de betão de elevado desempenho. Neste estudo, é também estudada a influência do efeito de uma camada protetora na resistência à carbonatação dos betões, comparando-se três soluções comerciais. Com base neste estudo pode concluir-se que o BAA apresenta pior desempenho que o betão com CP e que a camada protetora tem influência na durabilidade de betão

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Análise e aplicação do método de dimensionamento de pavimentos da AASHTO

Palavras-chave: sem informação

Devido ao custo associado à construção e manutenção de uma rede rodoviária e à sua importância na sociedade e no seu desenvolvimento, vários métodos de cálculo têm sido desenvolvidos e aperfeiçoados, procurando uma otimização do dimensionamento para que o comportamento previsto se aproxime cada vez mais do comportamento real do pavimento quando sujeito às ações. O trabalho apresentado tem como objetivo principal a análise de metodologias de dimensionamento de pavimentos rodoviários existentes, procurando uma possível melhoria na abordagem realizada para as condições Portuguesas. Recentemente surgiu um novo método, o método da AASHTO, cuja pretenção é tornar-se uma referência a nível mundial em termos de dimensionamento de pavimentos. Seguidamente é feita uma abordagem a três métodos de dimensionamento. São explicadas algumas das diferenças entre cada um, são abordados os parâmetros principais e as diferentes considerações necessárias para que possamos implementar o método. No caso de estudo é feita uma análise dos resultados da aplicação deste novo método às estruturas definidas pelo MACOPAV e verificada a compatibilidade e validade dos mesmos. Este trabalho pretende ser um preâmbulo para a utilização desta nova metodologia e demonstrar que o mesmo permite de forma intuitiva e célere, testar inumeras combinações tendo em conta a variabilidade de cada parâmetro necessário para o dimensionamento

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento sustentável em comunidades rurais: estudo de caso do KUDURA

Palavras-chave: desenvolvimento sustentável,Kudura,impactes ambientais,necessidades energéticas,abastecimento de água,produção de biogás,comunidades rurais,sustainable development,Kudura,environmental impacts,energetic needs,water supply,biogas supply,rural communities

A sociedade atual é marcada por uma constante procura pela satisfação das suas necessidades económicas e energéticas, muitas vezes nocivas para o meio ambiente e, consequentemente, para a sua própria saúde. As comunidades rurais, principalmente em países menos desenvolvidos, têm ainda mais dificuldades nesse aspeto, pois estão bastante dependentes dos escassos recursos que a natureza oferece, e muitas vezes recorrem ao uso de produtos mais poluentes como fertilizantes sintéticos para a agricultura, querosene para iluminação, carvão e lenha para cozinhar e aquecimento, bastante prejudiciais à saúde humana e ao ambiente. De forma a tentar minimizar estes problemas, várias são as iniciativas que procuram dar a conhecer novas técnicas, ferramentas e tecnologias ambientalmente mais limpas e muitas vezes a baixo custo para estas comunidades, tornando-as mais sustentáveis económica, social e ambientalmente. O projeto Kudura enquadra-se nesse tipo de iniciativas, pois é uma solução que procura satisfazer diretamente as necessidades energéticas, agrícolas e de água potável, e indiretamente pode promover hábitos de higiene, minimizar os impactes do Homem na natureza, reduzir a taxa de analfabetismo, sendo mais um pequeno passo para a erradicação da pobreza. Nesta dissertação avalia-se o grau de integração da comunidade neste projeto, benefícios económicos quer para a empresa quer para a população e o impacto que tem e terá no futuro da comunidade. Realizaram-se cálculos com base nos consumos atuais e fizeram-se previsões para os próximos 20 anos

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
A avaliação do risco de incêndio na ótica dos Planos Municipais de Emergência - o caso de Coimbra

Palavras-chave: incêndio,plano,emergência,método,risco,fire,plan,emergency,method,risk

Os incêndios em edifícios afetam a generalidade das utilizações-tipo e localização dos mesmos. Contudo, os incêndios em edifícios localizados em centros históricos devem merecer maior relevância devido a vários fatores, nomeadamente, às particularidades deste tipo de zonas, no que se refere, à riqueza cultural, patrimonial e histórica inerente, características da construção, dos acessos e dos habitantes. Os Planos Municipais de Emergência da Proteção Civil assumem, assim, um papel preponderante enquanto instrumentos de planeamento de situações de emergência que possam vir a ocorrer a nível municipal e, particularmente, nos centros históricos. Pretende-se, no âmbito da presente dissertação, fazer uma análise crítica dos conteúdos dos Planos Municipais de Emergência, dando especial enfâse aos incêndios urbanos. Como alvo de análise detalhada teremos o Plano Municipal de Emergência de Coimbra. Ao longo do tempo têm sido desenvolvidos diversos métodos de avaliação do risco de incêndio, contudo, a falta de um método que se adapte à generalidade dos centros históricos, que seja de fácil utilização e que ao mesmo tempo permita obter resultados fidedignos, ainda não foi convenientemente desenvolvido. Desta forma, propõe-se, na presente dissertação, a adaptação do Método da Matriz de Avaliação do Risco de Incêndio com base na realidade do edificado do centro histórico de Coimbra. Após aplicação desta metodologia à referida zona de estudo comparam-se os resultados com os obtidos num trabalho do mesmo género, onde foi aplicado o Método de Gretener e o FRIM, métodos estes comummente conhecidos e de grande reconhecimento devido à vasta aplicação na avaliação do risco de incêndio em edifícios. Os resultados deste estudo mostram que, tal como outros centros históricos do país, o centro histórico de Coimbra apresenta grande vulnerabilidade ao incêndio. Em concreto, para a zona da Baixa os resultados traduzem numa elevada percentagem de edifícios com risco de incêndio não admissível.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Caracterização de argamassas com incorporação de grânulos de vidro reciclado expandido

Palavras-chave: Argamassas -- caracterização

Devido às exigências da legislação no domínio da térmica e da acústica, tem-se assistido nos últimos tempos, a uma preocupação crescente de melhorar os materiais utilizados na construção de edifícios tanto a nível de elementos da envolvente, como a nível de elementos de compartimentação. Por exemplo, no caso de paredes de alvenaria, têm aparecido no mercado os designados blocos acústicos e térmicos, no entanto, não tem sido dada tanta atenção ao desenvolvimento de produtos para o reboco das mesmas. O desenvolvimento de argamassas com propriedades acústicas e térmicas para aplicação em rebocos de paredes, será um passo adicional para o cumprimento das exigências requeridas. Por outro lado, o aumento de resíduos é um problema atual. A possibilidade de utilizar resíduos da execução de argamassas contribui para o aumento da sustentabilidade das mesmas. O desenvolvimento de rebocos que contenham resíduos leves poderá contribuir por um lado para o reaproveitamento do resíduo e por outro para a melhoria das suas propriedades. No mercado começam a surgir algumas argamassas para o reboco, designadas por “térmicas” ou “acústicas”, mas este tipo de revestimento ainda não tem uma aplicação generalizada, talvez porque não há estudos que provem um benefício evidente da utilização destes materiais. Este trabalho insere-se num estudo mais vasto, que tem como objetivo analisar o comportamento acústico e térmico de argamassas de cal que incorporam a reutilização de resíduos de vidro reciclado expandido. No presente trabalho, vai proceder-se à caraterização inicial das argamassas em termos das suas propriedades mecânicas e ao comportamento face à água. Para esse efeito realizaram-se ensaios de consistência por espalhamento, módulo de elasticidade dinâmico, resistência à tração por flexão, resistência à compressão, absorção por capilaridade, retração e permeabilidade ao vapor de água. Os ensaios foram efetuados com três argamassas distintas, uma argamassa de referência e duas argamassas contendo vidro reciclado e vermiculite. Destas duas últimas argamassas uma contém areia de sílica e a outra perlite

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Análise e caracterização de resíduos cerâmicos para integrar em argamassas de reabilitação

Palavras-chave: Argamassas de reparação,Agregados cerâmicos,Resíduos cerâmicos

Este estudo foi desenvolvido no âmbito da reciclagem de resíduos cerâmicos, com vista a encontrar soluções alternativas viáveis à sua valorização. Assim, a presente dissertação teve por objetivo principal fazer o levantamento e analisar resíduos cerâmicos, produzidos em fábricas de cerâmica da região de Coimbra, que tenham um volume de desperdícios significativo e que poderão trazer benefícios quando incorporados na composição de argamassas de reabilitação. Tendo presente o objetivo principal acima descrito, este estudo desenvolveu-se em três fases. Numa primeira fase procedeu-se à: identificação e seleção das empresas da região produtoras de resíduos cerâmicos, cujo volume de resíduos produzidos fosse significativo e não fossem valorados pelas próprias empresas, no âmbito da sua reciclagem; recolha de amostras de resíduos (cacos) e de informação necessária sobre os produtos produzidos nas empresas selecionadas; análise da informação recolhida; seleção dos resíduos cerâmicos a estudar. A segunda fase consistiu na caracterização dos resíduos recolhidos após transformação em partículas de dimensão máxima de 4,75mm, com vista à sua introdução em argamassas, através da determinação de algumas propriedades consideradas essenciais ao estudo. Na terceira fase, e com base na caracterização anterior, realizou-se a avaliação dos resíduos estudados tendo em conta os benefícios que possam induzir quando incorporados na composição das argamassas de reabilitação. Este estudo contempla ainda a obtenção de informação para um futuro estudo de viabilidade económica do processo de transformação de resíduos cerâmicos em agregados cerâmicos reciclados com dimensão para a sua introdução em argamassas como componentes pozolânicos e/ou agregados.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias