Aspetos do dimensionamento de painéis prefabricados de fachada em GRC do tipo nervurado

O recurso a sistemas de fachadas prefabricadas no ramo da Construção Civil tem-se revelado uma opção eficaz, apresentando-se como uma solução de vanguarda no sentido de garantir vantagens ao nível da qualidade e da produtividade. A introdução de painéis de GRC (Glassfibre Reinforced Concrete) no mercado da construção trouxe vantagens ao sector uma vez que compatibiliza as vantagens da prefabricação leve, elevados níveis de desempenho e uma grande latitude em termos de formas e acabamentos. Este compósito é formado por uma matriz de argamassa reforçada com fibra de vidro. A incorporação das fibras permite melhorar as propriedades mecânicas da argamassa, principalmente ao nível da resistência de tração e flexão, fazendo com que os elementos possam ter menores espessuras e consequentemente menor peso, comparativamente com peças de betão armado. No mercado são comercializados três tipos de painéis de GRC, os do tipo nervurado, os do tipo stud frame e os do tipo sanduiche. Estes vários tipos de painéis tem as suas particularidades e a seleção depende das exigências e das características da obra. O estudo teve como alvo diferentes formas e dimensões de painéis de fachada em GRC do tipo nervurado. No presente trabalho faz-se um estudo comparativo da aplicação de dois métodos de dimensionamento. Comparam-se os resultados obtidos pela teoria clássica da flexão (TCF) e pelo método dos elementos finitos (MEF) e confrontam-se estes valores com os resultados obtidos em ensaios. Com o estudo efetuado conclui-se pela validade e utilidade da análise através da TCF, cujos resultados se aproximam bastante da análise pelo MEF. Sugerem-se coeficientes de ajustamento no sentido de adaptar a pratica de projeto em conformidade com os resultados verificados.

Constituição, dimensionamento e conservação de pavimentos para baixos volumes de tráfego

As Estradas de baixo volume de tráfego (EBVT) têm um importante papel para o desenvolvimento de um país porque representam uma extensão considerável da malha rodoviária existente, sendo de grande relevância social e económica. A função económica da infraestrutura rodoviária traduz-se, por um lado, pelo montante de recursos investidos na sua construção e manutenção e, por outro lado, pelo suporte que garantem à mobilidade de pessoas e bens. Os pavimentos daquelas infraestruturas são uma componente fundamental para o seu bom desempenho, o que explica a importância de empregar bons métodos de dimensionamento. Pavimentos rodoviários subdimensionados e com estratégias de conservação deficientes sofrerão rotura prematura, o que conduzirá a altos custos de reconstrução e grandes perdas económicas. Por sua vez, pavimentos sobredimensionados envolverão desperdício dos recursos, os quais poderiam ser utilizados para melhorar outras características igualmente relevantes para a infraestrutura. Verifica-se ainda que, nos últimos anos, as empresas construtoras portuguesas têm alargado a sua atividade para países africanos, nos quais as soluções de pavimentação utilizam solos naturais ou estabilizados nas camadas estruturais, e revestimentos betuminosos delgados colocados sobre aquelas, porquanto há escassez de materiais pétreos para uso rodoviário. Por isso, as técnicas de pavimentação utilizadas em Portugal e na Europa não são geralmente utilizadas nos países africanos. Essa realidade leva a que os técnicos portugueses ao serviço de empresas que atuam em mercados africanos necessitem de reunir informação sistematizada sobre o assunto, o que acarreta algumas dificuldades. É, assim, de todo o interesse reunir informação dispersa sobre os materiais a utilizar para as situações referidas, assim como avaliar as metodologias de dimensionamento que poderão utilizar-se, de modo a estabelecer estruturas de pavimentos e as características dos materiais que as constituem, de modo conseguir infraestruturas de transporte rodoviário que suportem a economia de um território. A par da conceção e do dimensionamento estão as estratégias e as técnicas de conservação das estruturas de pavimentos, de modo a contribuir para a durabilidade da infraestrutura e para o desenvolvimento da economia do território servido. Pelas razões aduzidas, na presente dissertação procurou-se reunir informação dispersa sobre os aspetos relevantes da constituição, conceção, dimensionamento e conservação de pavimentos de estruturas pouco espessas de pavimentos, destinados a tráfego de pesados pouco significativo no seu ciclo de vida, mas com picos de solicitação importantes. A sistematização e análise dos aspetos relevantes, e a aplicação a casos concretos, permitiu uma análise comparativa das soluções em confronto, quer no que diz respeito aos aspetos tecnológicos da construção e da conservação, quer no que se refere aos aspetos do dimensionamento deste tipo de pavimentos, constituindo uma contribuição útil para o setor.

Apoio à decisão na análise técnica de empreendimentos : aplicação ao caso da selecão da localização de um novo aeroporto

A localização do novo Aeroporto de Lisboa foi durante décadas, alvo de diversos estudos de forma a obter a melhor viabilidade. Em 2005, num seminário promovido pelo Novo Aeroporto, S.A. (NAER), foram apresentados vários estudos sobre a viabilidade da manutenção do aeroporto da Portela através da sua possível expansão ou da sua utilização em simultâneo com outro aeroporto da zona de Lisboa. Os estudos apresentados revelaram a inviabilidade da expansão do aeroporto da Portela e que as soluções baseadas nos aeroportos do Montijo e de Alverca não tinham vantagens e não permitiam o prolongamento da vida útil do aeroporto da Portela. Em 2007, o XVII Governo Constitucional decidiu mandatar o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), para elaborar um estudo que procedesse a uma análise técnica comparada das alternativas de localização do Novo Aeroporto de Lisboa (NAL), na zona da Ota e na Zona do Campo de Tiro de Alcochete (CTA). O estudo realizado pelo LNEC identificou o conjunto de atributos, sustentados em estudos técnicos, para avaliação da localização do NAL. Neste estudo, não foi utilizada nenhuma das metodologias de apoio à decisão amplamente referenciadas na bibliografia científica. Assim, pareceu-nos interessante, efetuar uma análise das referidas alternativas suportadas na utilização de MAD e, também, uma análise mais detalhada e exaustiva dos atributos de decisão. Assim, foram aplicados três métodos, o método da soma ponderada (MSP), o método de TOPSIS e o método de ELECTRE I, combinados com várias hipóteses de distribuição de pesos pelos atributos. Conclui-se que a localização do NAL na zona do CTA torna-se mais favorável comparativamente com a zona da Ota. Esta conclusão apoia-se essencialmente na constante tendência de melhores classificações da localização do CTA nos três métodos aplicados e na maioria das hipóteses de distribuição de pesos.

Projeto de cortinas de contenção ancoradas : efeito das características geotécnicas e geométricas no dimensionamento

Neste trabalho pretende-se estudar a influência das características geotécnicas e geométricas no dimensionamento de cortinas de contenção ancoradas. Para a concretização destes objetivos escolheu-se uma parede tipo Berlim definitivo ancorada, tendo-se abordado o seu processo construtivo e constatado a necessidade de o seguir com rigor. Concluído isto, fez-se uma introdução ao programa de elementos finitos, Phase2, da Rocsciense. A parte mais importante da presente dissertação visa perceber o funcionamento deste tipo de construção e o que mais influencia o seu comportamento. Após se ter admitido um modelo, as características do solo a utilizar, e compreendido de que forma poderia ser utilizado o software mencionado e como proceder à modelação que mais se aproxima de uma situação real, simulou-se o caso de estudo considerado e efetuou-se a sua análise do ponto de vista de deslocamentos horizontais na cortina. Esta primeira análise resultou em deslocamentos que, comparados com os dos casos de estudo referidos na bibliografia, se consideram aceitáveis. Após análise do estudo base, que será designado ao longo do trabalho por estudo base 1 (E1), procedeu-se a uma análise paramétrica, ou seja, realizaram-se vários estudos, onde para cada um deles se fez variar um parâmetro de cada vez. Esses parâmetros são propriedades geotécnicas do solo, características geométricas da parede e características dos elementos de ancoragem. No estudo 2, também designado por E2, utiliza-se uma parede moldada em substituição do muro de Berlim definitivo utilizado no E1. Estes estudos paramétricos vão desde o Estudo 2 (E2) ao Estudo 15 (E15) e todos eles são apresentados em comparação com o estudo base. Por fim, conclui-se que o comportamento entre o muro de Berlim definitivo e a parede moldada são diferentes, sobretudo na distribuição de deslocamentos ao longo da cortina, sendo esta diferença provocada essencialmente pelas diferenças no processo construtivo. Quanto à alteração dos parâmetros em estudo os que mais afetam o comportamento do muro são a variação do módulo de deformabilidade do solo, a presença de um estrato rijo ao nível do fundo da escavação, a variação da inclinação das ancoragens e a força de pré-esforço aplicada.

A Engenharia Militar na prevenção: Proposta de um sistema de vigilância expedito – Torre de vigilância modular e portátil

A presente dissertação teve como objetivo o desenvolvimento de uma torre de vigilância como sistema expedito de observação e apoio no cumprimento de missões do Exército Português. O estudo desta teve obrigatoriamente em conta a obtenção de uma estrutura final o mais otimizada possível, cuja etapa inicial passou necessariamente pelo levantamento e conhecimento das estruturas semelhantes já existente. A solução encontrada traduziu-se numa estrutura modular e portátil constituída por uma cabine hexagonal capaz de se colocar em funcionamento a alturas entre os 2 e os 12 metros. Para a sua modelação efetuou-se o estudo de todos os critérios de dimensionamento tendo em atenção não só o Estado Limite Último como o Estado Limite de Serviço por forma a garantir o conforto de utilização além da essencial segurança estrutural. Após conclusão dessa etapa e identificação dos esforços condicionantes, foram efetuadas todas as verificações de segurança que levaram necessariamente à alteração de alguns elementos inicialmente definidos. Devido ao facto da estrutura poder ser utilizada com diversas alturas, foi necessário garantir que todos os elementos constituintes na mesma se encontrem em segurança em qualquer das possibilidades, contribuindo assim, para a elaboração do processo de montagem e desmontagem da estrutura.

Fornecimento de água e tratamento de águas residuais em Forças Nacionais Destacadas

O abastecimento de água e a drenagem de águas residuais são funções essenciais num aquartelamento de campanha. Estas funções influenciam diretamente a manutenção da prontidão e eficácia de uma força militar destacada para uma operação e consequente sucesso da mesma. O consumo de água em campanha pode ser variável consoante o efetivo e as características da força destacada, clima, ambiente operacional e o tempo de permanência previsto para a operação. Apresenta-se nesta dissertação de mestrado uma metodologia de planeamento do sistema de abastecimento de água, do sistema de drenagem e dos órgãos de tratamento de águas residuais, aplicáveis a situações de campanha. Considerando o conteúdo desta dissertação foi realizado um caso de estudo relacionado com o aquartelamento de campanha construído no âmbito da operação militar da UNIFIL, no Líbano. Apresenta-se ainda o enquadramento geográfico do país e a análise da sua situação relativamente ao saneamento, informações essas que podem ser muito importantes na decisão da melhor localização para o aquartelamento. Na análise do caso de estudo procedeu-se ao dimensionamento das redes de abastecimento de água, de drenagem de águas residuais e dos órgãos de tratamento adequados. Foram sugeridas algumas alterações no traçado, diâmetros da rede de drenagem de águas residuais, assim como na geometria da fossa sética existente, pois encontrava-se sobredimensionada. Devido à ausência de tratamento do efluente dela proveniente, o que é nocivo a nível ambiental, sugeriu-se ainda a aplicação de um aterro filtrante como órgão de tratamento complementar.

Planeamento e organização espacial de um aquartelamento militar de campanha face à ameaça terrorista: Contributos metodológicos

Atualmente as missões militares possuem uma elevada complexidade, não só pelo esforço económico e militar das nações, mas também pelas atuais ameaças dispersas e difusas pelo globo. Neste contexto, surge a ameaça terrorista multifacetada, irregular e imprevisível utilizando desproporcionada e exageradamente a violência para atingir um determinado fim. Este facto cria um novo problema aos militares, designadamente a criação de aquartelamentos de campanha resilientes preparados e concebidos de forma a aumentar a segurança e proteção dos militares, equipamentos e instalações. Ao nível nacional, o Exército Português não apresenta conteúdo nem doutrina militar relacionada com aquartelamentos de campanha. O presente trabalho surge como uma possível ferramenta de auxílio e reflexão sobre esta temática. Em primeiro lugar, focou-se na compreensão concetual da temática em questão através da revisão bibliográfica e do recurso à entrevista. Seguidamente é efetuada uma análise prática do Aquartelamento Militar do Líbano que funcionou como caso de estudo. O resultado deste estudo pretende servir como um contributo para futuros projetos de aquartelamentos de campanha, através da caraterização detalhada e exaustiva da sua natureza transitória ao longo do tempo (ciclo de vida de um aquartelamento), pela sugestão de alguns valores adotar no dimensionamento e no layout e ainda pela referência a um conjunto de estratégias de adaptação e defesa face à ameaça terrorista aumentando a sua capacidade resiliente.

Influência da resistência do betão leve e da taxa de armadura no comportamento da ligação viga-pilar

No dimensionamento de estruturas porticadas em betão armado normalmente a atenção que se dá às ligações viga-pilar não é proporcional à importância que têm no comportamento global da estrutura. Usualmente assume-se que estas ligações são rígidas e que os elementos estruturais têm um comportamento linear elástico. Contudo, ambas as generalizações são inadequadas, dado que, a ligação viga-pilar não é totalmente rígida e o efeito do comportamento das ligações viga-pilar sobre o comportamento global da estrutura também não é considerado. Nos últimos anos têm surgido trabalhos de investigação com o objetivo de clarificar e identificar os principais parâmetros de influência no comportamento das ligações viga-pilar de estruturas porticadas em betão armado, sob o efeito de ações monotónicas. A resistência do betão à compressão e a taxa de armadura são dois desses parâmetros que afetam o comportamento da ligação viga-pilar. No entanto, a informação relativa a este tipo de estudos mas considerando os elementos constituídos por betão com agregados leves é muito reduzida ou mesmo inexistente. Este documento tem por base a análise da influência da resistência à compressão do betão leve e da taxa de armadura de tração na ligação viga-pilar. Como tal, foi desenvolvido um programa experimental que contempla o ensaio de cinco peças, representativas da ligação viga-pilar, em que é imposta uma carga na extremidade da viga até provocar a rotura do nó. Para a produção das peças de ensaio foram usados betões com diferentes classes de resistência à compressão e diferentes taxas de armadura de tração, com o objetivo de se analisar a influência de cada um desses parâmetros através da comparação direta de resultados. Após análise dos dados recolhidos durante os ensaios foi possível observar que, a ligação viga-pilar não deve ser considerada como uma extensão das vigas e pilares adjacentes mas sim como elemento estrutural independente. A ligação deve ser analisada de forma detalhada, nomeadamente, a pormenorização das armaduras longitudinais e transversais, e o volume de betão nas zonas comprimidas. O dimensionamento incorreto do nó pode condicionar a segurança global da estrutura. Nas peças produzidas e ensaiadas com betões de menor resistência, o aumento da taxa de armadura não se refletiu num acréscimo da capacidade de carga, havendo portanto um subaproveitamento da capacidade resistente das armaduras. Todavia, quando se utilizou betões de maior resistência, o aumento da taxa de armadura já se refletiu num acréscimo da capacidade resistente da subestrutura.

Adutoras puras e mistas : análise técnico-económica

As adutoras são consideradas, por alguns autores, como sendo as principais componentes de um Sistema de Abastecimento de Água (SAA), dado o seu elevado custo e importância para o funcionamento desses sistemas. A sua função reside em transportar água desde as captações até aos reservatórios de distribuição. As adutoras são compostas por condutas que podem ser gravíticas (desnível favorável) ou por bombeamento (desnível desfavorável). Nas adutoras por bombeamento, dado que é necessário fornecer energia ao sistema para elevar água, os custos de exploração representam uma parcela muito importante dos custos globais destes sistemas adutores. Dada a crescente dimensão e complexidade dos sistemas de adução, face à tendência de crescimento dos consumos, nos últimos anos, a comunidade científica tem-se debruçado sobre o estudo destes sistemas, particularmente dos sistemas por bombeamento, tendo em vista a sua otimização, quer do seu dimensionamento quer da sua operação. Em Portugal, os SAA encontram-se separados em duas vertentes, nomeadamente, os sistemas em alta (captação, transporte e armazenamento) e os sistemas em baixa (distribuição). Nas últimas décadas, talvez fruto dessa divisão, assistiu-se ao abandono das adutoras mistas (com distribuição de percurso), em favor das adutoras puras (sem distribuição de percurso). No entanto, tal decisão não foi devidamente acompanhada de estudos de viabilidade técnico-económica que, fundamentadamente, pudessem justificar se essa decisão terá ou não sido acertada. Nesse sentido, esta dissertação pretende avaliar para dois exemplos práticos de adutoras por bombeamento, uma pura e outra mista, aplicando metodologias de otimização para o dimensionamento e a operação, quais os custos de investimento e de energia associados a cada um, por forma a aferir qual dos sistemas é de facto mais económico. Do estudo efetuado, foi possível concluir que a adutora mista apresenta um custo global significativamente inferior ao da adutora pura, contribuído para esse facto a redução considerável nos custos de energia elétrica para a operação do sistema e a redução do custo do troço de distribuição (desde o reservatório até à rede). Além do aspeto meramente económico, importa também referir que a redução dos custos de energia e do troço de distribuição traz também importantes vantagens do ponto de vista ambiental.

Estudo experimental do punçoamento centrado em lages de betão leve

As aplicações do betão com agregados leves foi iniciada há mais de dois milénios pelos Romanos, sendo esse material produzido inicialmente com agregados leves naturais. Apesar do uso em Portugal ainda ser reduzido, quando comparado com outros países da Europa e da América, a utilização do betão estrutural de agregados leves (BEAL) pode ser bastante vantajosa, principalmente em elementos de laje e tabuleiros de pontes, associando a redução do peso próprio a resistências elevadas. Além da eficiência de desempenho estrutural e das vantagens económicas globais, o BEAL apresenta geralmente elevado desempenho de durabilidade, sendo uma solução competitiva em obras de reabilitação e reforço estrutural e de elementos pré-fabricados. Uma vez que a aplicação de BEAL em elementos de laje é particularmente vantajosa e eficiente, o estudo do comportamento e respetiva resistência ao punçoamento é fundamental para os casos de lajes fungiformes em BEAL armado. Apesar dos recentes códigos europeus estabelecerem parâmetros e expressões de dimensionamento para esse tipo de betão, estes são geralmente baseados nos dos betões de densidade normal e corrigidos por coeficientes de correção para os BEAL, os quais resultam, por vezes, em desvios significativos. Aliando a este facto, a escassez de estudos experimentais para essa aplicação, o presente estudo surge nesse contexto. O trabalho de investigação apresentado tem como principal objetivo o estudo do punçoamento centrado em lajes de BEAL, variando a sua resistência. Para o efeito foram produzidas seis lajes, onde se utilizaram três tipos de BEAL com diferentes classes de resistência à compressão. Produziram-se duas lajes de cada classe de resistência e procedeu-se aos ensaios definidos, aplicando uma carga pontual no centro da laje, com aumento gradual até originar a rotura por punçoamento. Através da análise dos resultados dos ensaios, observou-se que, o aumento da resistência do betão à compressão originou maior capacidade resistente ao punçoamento e maior capacidade de deformação das lajes ensaiadas. Estudaram-se também os seguintes parâmetros, em função da resistência do BEAL: carga de fendilhação, rigidez, o ângulo do cone de punçoamento e o perímetro de contorno crítico. Os valores obtidos foram ainda comparados com as previsões de vários códigos de betão armado e apresentam-se as principais conclusões

Comunicações tácticas e de emergência por propagação por efeito NVIS

O presente trabalho tem como objectivo projectar e construir uma antena que opere em onda curta, HF, e que explore a propagação na ionosfera por efeito NVIS, de modo a permitir o estabelecimento de comunicações de curta distância em situações tácticas e de emergência. Este projecto pode ter bastante interesse para o Exército Português, em teatros de operações em que o terreno seja bastante acidentado, como por exemplo o Afeganistão ou o Kosovo. A antena projectada e construída é composta por dois dipolos cruzados, com uma tipologia em v invertido, por forma a ser efectuada uma ligação de curta distância, com ângulos de elevação que podem atingir cerca de 88º a 89º para distâncias da ordem da dezena de quilómetros. Foi efectuado o dimensionamento teórico, a simulação do diagrama de radiação e posteriormente procedeu-se à construção e ensaio da antena, com resultados bastante satisfatórios.

Estratégias para intervenções de reparação e reforço em estruturas de betão armado

Já se passaram algumas décadas desde que o betão é o principal material de construção que ergue cidades e estruturas nas civilizações contemporâneas. Num passado não muito longínquo, a área da durabilidade, manutenção e prevenção das estruturas de betão não foi vista como prioridade, chegando a ser negligenciada, por consequência hoje existem graves problemas nalgumas construções de betão. Por outro lado, devido ao excedente de construção habitacional em Portugal e à, a atual conjuntura económica/financeira que a Europa atravessa, o setor da construção tem sofrido um abrandamento acentuado. A consciência e postura de sustentabilidade das novas gerações e entidades competentes, acentuou a necessidade de preservar, reparar e reforçar muito do património no parque habitacional português e europeu. O projeto de intervenção numa estrutura nunca é abordada da mesma maneira, não existem duas estruturas iguais, e há particularidades neste tipo de projetos que não existem num projeto de uma estrutura nova. Para intervir numa estrutura já construída é necessário um conhecimento abrangente em várias temáticas, tais como: regulamentação, métodos de avaliação de segurança, definição das características mecânicas dos materiais, técnicas de reparação e reforço, metodologias de diagnostico e intervenção, comportamento estrutural, etc. Atualmente existe muita informação acerca da temática de reparação e reforço de estruturas de betão armado, no entanto há ainda alguma falta de documentação onde a informação aparece de forma integral e objetiva. Consideando o apresentado anteriormente, tentou-se compilar informação sobre os principais assuntos que interessam a um projeto de reparação/reforço de estruturas de betão armado, nomeadamente as normas e legislação aplicável, exemplos de metodologias de inspeção e intervenção, os principais ensaios em laboratório e in situ para caracterização dos materiais, principais técnicas de reparação/reforço. Sobre este tópico e a título de exemplo, aprofundou-se com mais detalhe as considerações relativas ao dimensionamento com reforço com FRP´s.

Estudo da resistência ao fogo de pilares de aço inserido em paredes

O comportamento ao fogo de pilares de aço inseridos em paredes de edifícios é substancialmente diferente dos pilares quando isolados. O contacto com as paredes provoca por um lado um efeito de redução das temperaturas, revelando-se de certa forma favorável em termos de comportamento ao fogo, mas por outro lado provocando um aquecimento diferencial das secções levando ao aparecimento de esforços desfavoráveis (momentos fletores) nos pilares, aumentando a instabilidade. Este último fenómeno designa-se de “Thermal Bowing”, provocado pelo aquecimento diferencial, deve ser avaliado por uma quantificação rigorosa das temperaturas nos perfis de aço. O estudo foi realizado em dois níveis, numérico e experimental. Foram testados pilares inseridos em paredes de alvenaria, tanto com a alma paralela como perpendicular à parede. Pretendeu-se assim, avaliar o efeito da ação térmica diferencial no comportamento estrutural dos pilares e concluir qual o efeito das paredes sobre estes na sua resistência estrutural. Foram ainda alvo de análise o nível de carregamento e a esbelteza do pilar. Compararam-se os resultados dos ensaios experimentais com os estudos numéricos, reproduzindo as condições utilizadas nos ensaios experimentais, por forma a contribuir para o desenvolvimento/melhoria dos métodos de dimensionamento dos pilares em situação de incêndio. O programa experimental comportou a realização de ensaios em pilares de aço de secção H, embebidos em paredes. A modelação numérica dos ensaios foi realizada utilizando o programa de computador de elementos finitos ABAQUS, elaborando-se uma análise geométrica e material não - linear. Os principais resultados deste trabalho de investigação foram uma melhor avaliação da evolução de temperaturas na secção transversal dos pilares de aço com aquecimento diferencial, inseridos em paredes, deslocamentos, forças de restrição e esforço axial daí decorrentes. A partir destes resultados, realizou-se uma análise detalhada do deslocamento do centro de gravidade ao longo do tempo, provocada pela degradação das propriedades mecânicas do aço.