Aplicação informática para verificação de perfis enformados a frio segundo a EN1993-1-3

Os perfis enformados a frio estão em crescente uso na indústria da construção, utilizados como estruturas secundárias e primárias, por apresentar resistência em relação ao baixo peso, facilidade de utilização em obra e sustentabilidade. A norma europeia EN1993-1-3, também adotada em Portugal, que apresenta as especificações normativas sobre o uso estrutural de perfis enformados a frio é de difícil aplicação para os projetistas devido à quantidade e complexidade de cálculos para que sejam efetuadas as verificações de segurança necessárias, pelas limitações dos programas informáticos e complexidade de compreensão dos fenómenos da instabilidade local e distorcional que condicionam o comportamento deste tipo de secções, classificadas como de classe 4. O presente trabalho procura explicar os procedimentos do eurocódigo e os seus aspetos mais controversos, como, por exemplo, o processo de cálculo da distribuição de tensões numa secção arbitrária constituída por segmentos retos, o cálculo de larguras efetivas e espessuras reduzidas e as verificações de segurança em termos de resistência e estabilidade global requeridos pela norma. O principal objetivo deste trabalho é o desenvolvimento um programa de cálculo para verificar barras com secções de classe 4 que tenha a abrangência das especificações do Eurocódigo (EC3-1-3), que possa auxiliar engenheiros no processo de projeto, dimensionamento e verificação regulamentar de estruturas metálicas que utilizem este tipo de secções. Para isso foi criada uma aplicação informática, em ambiente Windows®, que está ligada ao programa Autodesk® Robot Structural Analisys® para obtenção de dados de cálculo e executar os cálculos de secções efetivas e verificações de segurança de acordo com a norma europeia. São apresentados diagramas de blocos com a sequência do procedimento de cálculo das várias fases de cálculo de secções efetivas e de verificação de barras, com vista a mostrar a lógica de funcionamento interno da aplicação criada no âmbito deste trabalho. Por fim desenvolve-se um manual de utilização da aplicação e um exemplo comparativo, de cálculo das propriedades efetivas de uma secção, entre os resultados do programa e documentos de referência com cálculos manuais

Modelação térmica e hidrodinâmica de condensadores para aplicação em sistema de recuperação de energia térmica de veículos automóveis

A recuperação da energia térmica do escape afigura-se como uma vertente com importância relevante para o aumento da eficiência energética dos motores de combustão interna, tendo benefícios em termos económicos e ambientais. O presente trabalho centra-se no estudo e dimensionamento do condensador a integrar num sistema de ciclo de Rankine, tendo-se optado pela seleção de um permutador de placas do tipo “chevron”. O permutador para efeitos de cálculo é dividido em três zonas distintas: i) pré-arrefecedor; ii) condensador e iii) sub-arrefecedor. O presente estudo apresenta uma revisão bibliográfica alargada para o coeficiente de transferência de calor por convecção e perda de carga associada ao escoamento. Para cada zona do permutador são utilizados três fluidos de trabalho distintos: água, etanol e R245fa. Para o fluido refrigerante considerou-se água. Tendo em conta a revisão bibliográfica efetuada, foram implementados modelos para a perda de carga e para a transferência de calor no permutador, atendendo à seleção do fluido de trabalho e ao fluido refrigerante. Os resultados obtidos permitiram verificar que a utilização do fluido de trabalho água, conduz a um condensador mais compacto. Por último é efetuada a otimização do sistema, mediante alteração da temperatura de funcionamento do permutador. Os resultados permitiram verificar a diminuição da temperatura de saída do fluido refrigerante possibilita: i) uma redução do volume do permutador; ii) uma diminuição da perda de carga associada.

Determinação de respostas dinâmicas não medidas

A determinação das propriedades dinâmicas de uma estrutura é um aspeto bastante importante para a determinação do comportamento dinâmico dessa estrutura. A análise dinâmica do sistema faz já parte do projeto e dimensionamento de uma estrutura pois ao longo dos anos foram surgindo vários problemas com vibrações na estrutura que podem ter várias consequências, fadiga acelerada, desconforto no caso de ser uma estrutura utilizada por pessoas regularmente ou até mesmo a rotura da estrutura. Esta análise, tal como uma análise estática, geralmente parte de um modelo analítico ou numérico, chamados métodos diretos, obtendo depois os resultados que serão esperados na realidade. No entanto, em estruturas complexas, onde possam haver ligações do tipo aparafusadas, rebitadas, soldadas ou ainda apoios elásticos ou cintas, torna-se mais complicado realizar o modelo analítico ou numérico do sistema pois é mais difícil encontrar as propriedades dos vários materiais ou pode mesmo ser complicado chegar a determinada união para medir. Assim, começaram a ser utilizados os chamados métodos inversos, onde se partem de resultados obtidos experimentalmente para assim se conseguir identificar as propriedades do sistema. As funções de resposta em frequência (FRF) tornaram-se num dos recursos mais usados neste tipo de método pois representam a resposta de um sistema a uma excitação, ou seja, resultados obtidos experimentalmente, e a partir delas é possível determinar todos os modelos do sistema, modal e espacial. Esta ferramenta tem sido bastante estudada e foram já desenvolvidos métodos de acoplamento que permitem ir medindo experimentalmente subestruturas e depois formar a estrutura global. Neste trabalho é abordada a questão onde não se conhecem as respostas dinâmicas da estrutura e se procura estimar essas respostas a partir do conhecimento numérico de parte da estrutura.

Ligação microestaca / estrutura – estudo do comportamento da interface calda / betão existente

Na reabilitação de edifícios e pontes, o recurso a microestacas como técnica de reforço e recalçamento de fundações pode ser feito através de diferentes tipos de ligação entre a microestaca e a fundação da estrutura a reforçar. A escolha da solução depende das condicionantes e das solicitações previstas para cada intervenção. Este trabalho foca-se nas ligações seladas de microestacas como solução de reforço e recalçamento de fundações. As ligações seladas de microestacas carecem de normas e regulamentos próprios de dimensionamento, levando os projetistas a basearem-se em experiências anteriores e nos códigos estruturais existentes adaptando-os a cada caso de reabilitação. Tendo em vista complementar os estudos já realizados em ligações seladas de microestacas, nomeadamente o estudo realizado por Gómez et al.(2005) e posteriormente o estudo realizado por Veludo (2012), este trabalho tem por objetivos principais avaliar a influência do tratamento da superfície do furo de selagem e do confinamento passivo na capacidade de ligações seladas na tensão de rotura da aderência na interface calda / betão. Para atingir os objetivos propostos foi elaborado um trabalho experimental em que se realizaram 26 ensaios à compressão de varões selados em furos realizados em provetes cilíndricos sem e com confinamento de armaduras passivas. Para avaliar a influência dos parâmetros identificados na capacidade da ligação foram fabricados provetes com quatro diferentes superfícies do furo de selagem (lisas, rugosas, indentadas com anéis e indentadas em hélice) sem armadura transversal de confinamento e provetes com superfície do furo de selagem indentada com anéis e com 4 diferentes níveis de confinamento passivo conferido por armaduras transversais. Verificou-se que os parâmetros avaliados condicionam fortemente a aderência na interface calda / betão, assim como os modos rotura observados. As superfícies indentadas e maiores percentagens de confinamento permitem aumentar a capacidade e a ductilidade da ligação. Os resultados obtidos com os provetes confinados estão em linha com as prescrições com os atuais códigos de betão armado em relação à influência do confinamento conferido por armaduras transversais e acrescentam resultados importantes para a análise e dimensionamento de ligações seladas em fundações de betão armado existentes

Contributos para a certificação energética de edifícios de habitação e de serviços

Na União Europeia, os edifícios de habitação e de serviços apresentam elevados consumo energéticos. Para minimizar estes consumos a Comissão Europeia criou Diretivas, com a consequente transposição para a legislação nacional no âmbito da certificação energética de modo a classificar os edifícios em função do seu desempenho energético. No presente trabalho é realizado o estudo do desempenho energético e da classificação de uma fração destinada a habitação e de uma fração de serviços, tendo presente a análise de uma medida de melhoria baseada na microprodução de energia solar. É referida a evolução legislativa em que se inserem os certificados energéticos, referindo os aspetos a ter em conta na metodologia de cálculo do desempenho energético Faz-se uma descrição sucinta do levantamento e tratamento dos dados de cada imóvel assim como da introdução destes em folhas de cálculo, sendo ainda sugerido medidas de melhoria de modo a obter um melhor desempenho e consequentemente uma classificação superior. O certificado energético destes edifícios permite-nos ter uma classificação da sua prestação energética comparativamente com um edifício “similar” de referência. As medidas de melhoria aplicadas, nomeadamente adoção de um sistema solar térmico termossifão no edifício de habitação e de um sistema fotovoltaico para autoconsumo no edifício de serviços, a médio longo prazo, permitem uma redução de custos da energia. A análise de viabilidade da instalação do sistema fotovoltaico foi executada com recurso ao software Homer Energy. O edifício de habitação obteve uma classificação D e com a aplicação da medida de melhoria obteve uma classificação C, tendo-se obtido uma redução das necessidades anuais de energia primária de 41,8% e de emissões de GEE de 42,9%. O edifício de serviços obteve uma classificação B- e com a medida de melhoria aplicada a classificação manteve-se. No entanto, permite uma redução da fatura energética anual significativa, com uma redução de necessidades de energia primária de 47,8% e de emissão de GEE de 18,6%.

Projeto de estrutura de betão armado – Análise comparativa de dois softwares

O presente relatório de estágio tem como propósito, a descrição das atividades realizadas no estágio de carácter curricular para o âmbito do curso de Mestrado em Engenharia Civil – Construções Civis. Este relatório trata um caso de estudo de uma moradia, para a realização de um projeto de estabilidade. O propósito da análise estrutural para a moradia, vem com a necessidade do projeto de arquitetura ter sido concebido no gabinete da empresa, não existindo ainda o seu projeto de estabilidade. O estudo passa pela realização de modelos estruturais realizados em dois softwares de cálculo automático, um disponibilizado pela empresa e outro aprendido em período académico. Os dois softwares de cálculo utilizados foram: o CypeCad 2016 e o Robot Structural Analysis Professional 2015 versão estudante. É feita uma abordagem quanto ao funcionamento e condições de inserção de dados que cada software, identificando as ações e valores característicos, selecionados para o seu cálculo estrutural do caso de estudo. Com o decorrer do estudo, verificou-se que existem várias opções na inserção de dados relativos às ações na estrutura, podendo ser criada uma modelação de forma automática, isto é, através de dados pré-definidos que se encontram na base de dados do software de acordo com a regulamentação escolhida, ou de uma forma mais manual, onde o utilizador pode inserir os valores que pretende, mediante de uma introdução de um maior número de dados. Com esta realidade, fez-se uma análise comparativa dos modelos gerados de forma automática e de forma manual em cada software de cálculo. Com a criação dos modelos concluída e calculada, fez-se uma comparação dos esforços para alguns elementos estruturais, verificando as diferenças de resultados, e fazendo a sua análise. Por fim, foi efetuado o dimensionamento estrutural da moradia com recurso ao software utilizado pela empresa e gerados todos os seus desenhos do projeto de estabilidade para o caso de estudo.