Cálculo automático de estruturas: análise estrutural e dimensionamento de um edifício

O presente relatório corresponde à descrição do trabalho realizado durante estágio, no âmbito do trabalho final de Mestrado de Engenharia Civil, referente ao perfil de Estruturas. A motivação da escolha deste estágio teve como propósito aplicar os conhecimentos adquiridos ao longo do curso. Além disso ajudou-me a conhecer o mercado de trabalho. O tema escolhido foi Cálculo Automático de Estruturas. Análise Estrutural e Dimensionamento de um Edifício. O estágio teve lugar no gabinete Nova Faceta - Consultas, Estudos e Projectos. Este gabinete labora no concelho de Vila Franca de Xira. O trabalho realizado foi auxiliado por profissionais experientes e qualificados, estando sob a supervisão do orientador do estágio e consistiu na análise de diversos projectos de Engenharia e da elaboração do projecto que será apresentado neste relatório. O programa a que se recorreu para auxiliar na execução do dimensionamento foi o CYPECAD. O edifício que foi dimensionado situa – se no Algarve, mais concretamente no concelho de Albufeira, na Urbanização Cerro da Alagoa – 2ºfase, na Rua do Oceano lote 22A.

Análise da aplicação do novo RCCTE a edifícios existentes construídos após 1990

Com este trabalho pretendeu caracterizar-se um conjunto representativo de edificações construídas a partir de 1990, à luz do novo Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios e avaliar o grau de exigência da nova legislação de regulamentação das características de comportamento térmico dos edifícios, Dec. Lei 80/ 2006 de 4 de Abril, face ao antigo regulamento o Dec. Lei 40/1990 de 6 de Fevereiro. Para o efeito foram analisadas duas moradias e dois edifícios de habitação colectiva, num total de 8 fracções autónomas, com o objectivo de posiciona-las no contexto da nova regulamentação face ao seu desempenho energético, e estudar a influência da exposição solar, do local de implantação, dos envidraçados, assim como o uso específico de determinados equipamentos de climatização e produção de águas quentes sanitárias no comportamento e desempenho energético de uma edificação.

Análise estática e dinâmica de painéis corrugados construídos em materiais compósitos

Os painéis corrugados têm cada vez maior aplicabilidade em engenharia. São frequentemente utilizados em estruturas sandwich, em telhados e têm muitas outras aplicações nas indústrias civil, mecânica, aeronáutica e naval. Esta crescente aplicação deve-se ao facto de as suas corrugações conferirem maior rigidez ao painel devido ao aumento do rácio resistência/peso, evitando-se assim o recurso a reforços estruturais. Este facto, associado às características dos materiais compósitos laminados, que comparativamente com os materiais “tradicionais”, evidenciam uma relação rigidez/peso, bem como um comportamento mecânico; no mesmo sentido, contribui para uma potencial utilização deste tipo de solução, em variadíssimas situações na área das engenharias. Este tipo de painéis é particularmente adequado em situações de carga em que se verificam esforços de compressão e torção. Com o presente trabalho, pretende-se efectuar um estudo de análise do comportamento mecânico, quer em termos de análise estática linear, quer de vibrações livres de um painel corrugado em material compósito, sendo analisadas várias variáveis, nomeadamente: o tipo de material, a geometria da corrugação, a sequência de empilhamento das camadas de fibra, entre outras. Para este efeito, e após o enquadramento do tipo de problema que se possui, é utilizado o software comercial de análise por elementos finitos, Ansys®.

Análise do line Maintenance Manual numa perspectiva de melhoria contínua do programa de manutenção avião

Este relatório, escrito no âmbito do estágio profissional realizado no departamento de Manutenção e Engenharia da TAP Portugal, com o tema “Análise do Line Maintenance Manual numa perspectiva de melhoria contínua do Programa de Manutenção Avião”, tem como objectivo descrever a análise efectuada e as oportunidades de melhoria identificadas no Line Maintenance Manual, documento que serve de suporte às actividades da Manutenção de Linha. Espera-se que o trabalho realizado traga benefícios para a TAP Manutenção e Engenharia a médio e longo prazo, tais como a agilização das futuras revisões ao referido documento, a redução de recursos envolvidos nas inspecções de trânsito e, quiçá, a correcção de aspectos com implicações directas na operação segura das aeronaves. O trabalho desenvolvido no estágio implicou um estudo aprofundado do processo que resulta no estabelecimento dos programas de manutenção das aeronaves actuais, bem como dos documentos nele envolvidos, pelo que a análise específica do Line Maintenance Manual foi realizada no contexto muito mais abrangente da teoria da Manutenção Aeronáutica.

Comparação da análise sísmica de um edifício em betão armado segundo a actual regulamentação portuguesa de estruturas e segundo os eurocódigos estruturais para diferentes tipologias, terrenos e localizações

Infelizmente nos dias de hoje deparamo-nos, cada vez mais, com notícias de ocorrência de sismos. Muitos destes sismos são de grande intensidade, provocando a destruição de muitas cidades e causando inúmeras vítimas mortais. Para evitar maiores danos, materiais e humanos, houve a necessidade de se implementar medidas de segurança e prevenção no dimensionamento de estruturas, tendo como base a acção sísmica. Esta dissertação tem como objectivo a comparação do ponto de vista técnico e económico entre a estrutura em betão armado de um edifício, considerando 2 ou 5 pisos, com diferentes localizações no território nacional e com diferentes terrenos de fundação, projectada segundo os actuais regulamentos nacionais (Regulamento de Segurança e Acções em Estruturas de Edifícios e Pontes e Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado) e a mesma estrutura projectada de acordo com a versão final dos Eurocódigos Estruturais (EC0, EC1, EC2 e EC8). Pretende-se essencialmente quantificar as diferenças na análise estrutural para as diferentes condições quando se considera a acção sísmica definida segundo o RSAEEP e segundo o Eurocódigo 8. A análise estrutural e dinâmica da estrutura foi feita através do programa de análise estrutural por elementos finitos Sap 2000. Constata-se que existe um agravamento ao nível da armadura nas estruturas dimensionadas segundo os Eurocódigos em relação às mesmas mas dimensionadas pelos regulamentos nacionais, RSA e REBAP.

Análise estática de vigas em materiais compósitos usando computação simbólica

Na presente dissertação estuda-se o comportamento mecânico em vigas construídas em materiais compósitos, abordando diferentes teorias de base. Foram desenvolvidos dois elementos Lagrangeanos de viga-barra, baseados na teoria ao corte de primeira ordem e na teoria ao corte de ordem superior, quadráticos e cúbicos, respectivamente. Os modelos foram implementados na aplicação de computação simbólica MAPLE e comparados com soluções alternativas. Foram realizados estudos em análise estática linear e nesse contexto foi estudada a influência da variação dos ângulos de orientação das fibras e do número de camadas de empilhamento do laminado. Foi iniciado um estudo sobre o comportamento de materiais FGM.

Cálculo automático de estruturas: análise estrutural de lajes através do método dos elementos finitos

O principal objectivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um programa de cálculo automático de lajes baseado no método dos elementos finitos. Como introdução ao tema é efectuada uma análise da evolução das estruturas ao longo dos tempos, diferenciando os vários tipos de estruturas que existem. São explicitados os conceitos fundamentais da mecânica dos sólidos, bem como os vários tipos de análises estruturais, os tipos de elementos finitos mais utilizados, bem como a classificação dos diversos tipos de estruturas. Devido à importância que o método dos elementos finitos tem na engenharia actual, é apresentada uma breve descrição da sua evolução ao longo dos tempos. Como abordagem mais abrangente são apresentados os conceitos gerais do método, evoluindo depois para uma descrição mais pormenorizada, aplicado aos elementos de laje adoptados no programa de cálculo desenvolvido. As lajes podem ser modeladas através da teoria das lajes finas ou espessas, sendo apresentados os fundamentos teóricos e simplificações que sustentam estas duas abordagens. A validação do programa de cálculo elaborado nesta dissertação, é efectuado através de dois exemplos, um modelo simples e outro mais complexo onde se demonstram todas as potencialidades do programa. A validação é efectuada através da comparação dos resultados, obtidos pelo programa e por um programa de referência no cálculo estrutural, o SAP2000. O desenvolvimento deste trabalho tem um objectivo mais abrangente de no futuro, este módulo, poder ser incluído num pacote de cálculo estrutural alargado a outro tipo de estruturas. Com este pressuposto, foi efectuada uma descrição pormenorizada da organização do programa e das suas capacidades e desenvolvido um manual de utilização.

Construção de obras de arte de médio vão através do método construtivo de viga de lançamento (V.L.)

O presente relatório de estágio enquadra-se no âmbito do Trabalho Final de Mestrado no curso de Engenharia Civil, perfil de Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. Desta forma, foi realizado um estágio na empresa Opway – Engenharia, com a duração de 16 semanas, com integração na Direcção Técnica e de Inovação desempenhando as funções de análise e acompanhamento de obras de arte especiais de médio vão. Pretende-se demonstrar, neste relatório, a grande especificidade deste tipo de construções quer ao nível do Dimensionamento como ao nível da Construção. Ao nível do processo de Dimensionamento são apresentados dois capítulos, um relativo ao projecto de alterações de uma Viga de Lançamento e outro relativo ao projecto de execução de um viaduto construído através deste tipo de cimbres. Desta forma, o Capítulo 2 aborda os principais factores a ter em consideração num caso de adaptação de um cimbre deste tipo, utilizado anteriormente num determinado tabuleiro, para um novo tabuleiro a realizar, com características necessariamente diferentes. Por sua vez, o Capítulo 5 prende-se com uma análise e descrição de um projecto de execução de um tabuleiro de um viaduto construído por este método construtivo. No âmbito de Construção, o Capítulo 3 aborda o método de funcionamento deste tipo de cimbres desde que chega ao local da empreitada, até à sua saída. O Capítulo 4 consiste numa avaliação de soluções para a construção de um tabuleiro, onde a solução inicial consistia na construção por avanços sucessivos enquanto que a solução variante, (adoptada), consiste na construção por lançamento incremental. Neste capítulo está demonstrada a variação de quantidades de materiais entre as duas soluções e consequentemente a sua tradução em valores monetários. Os casos de estudo, que serviram como base de trabalho, ao nível do acompanhamento da construção foram, o Viaduto ferroviário de alta velocidade “O Marco”, em Santiago de Compostela e o Viaduto sobre o Rio Águeda em Ciudad Rodrigo. Ao nível do aspecto de projecto, o caso em estudo foi do Viaduto sobre a Ribeira de Zacarias (V3), integrado na subconcessão do Douro Interior, Alfândega da Fé. Este relatório resulta da análise de documentos relativos aos diferentes tipos de projecto mencionados como também da oportunidade de realização de acompanhamento da construção deste tipo de obras de arte.

"Construção sustentável": contribuição para o estudo de critérios de avaliação ambiental de edifícios através da análise de um caso prático

O sector da construção civil é uma área determinante na estrutura económica e social do país, pelo que é fundamental estudar e acompanhar o relacionamento entre o exercício da construção civil e os aspectos ambientais. Assim, há que criar habitações “saudáveis” para os utilizadores, tendo sempre em mente alguns aspectos, como, por exemplo, o uso de materiais de construção mais ecológicos, soluções construtivas e tecnológicas “amigas do ambiente”, bem como edifícios mais eficientes do ponto de vista energético, isto é, construções que estabeleçam um equilíbrio eficaz entre o património arquitectónico e o património ambiental. Esse equilíbrio deverá ser estabelecido através da utilização de ferramentas que ajudem a fomentar a sustentabilidade nas construções. Uma dessas ferramentas será um sistema de avaliação de sustentabilidade/ambiental que tem como objectivo averiguar se um determinado edifício, durante o seu ciclo de vida, tem mais-valias para o ambiente, sociedade e economia. Em Portugal, esse sistema de avaliação da sustentabilidade é denominado por LiderA®. Sendo uma ferramenta de grande importância, quer no presente quer no futuro, é necessário que se promova a sua divulgação. A sua importância na sociedade, no ambiente e na economia, será demonstrada pela aplicação deste sistema a um caso de estudo. Há que ter uma atitude responsável, pró-activa e ambiental, sensibilizando a comunidade técnica para a importância de desenvolver cada vez mais e melhores soluções construtivas e tecnológicas. No entanto, também é importante renovar as mentalidades e sua posterior exteriorização para os diferentes actores no ciclo de vida de um edifício, através do conhecimento de tecnologias, práticas mais sustentáveis, de modo a tornar o ambiente mais saudável e o País mais sustentável. Desta forma, a Indústria da Construção Civil pode constituir um factor determinante para o alcance dos objectivos de uma construção “mais sustentável”, por vezes designada por construção “mais verde”.

Análise comparativa de diferentes tipos de sistemas de climatização e respectivas centrais de produção de água gelada e quente num hotel

A garantia do futuro da vida como a conhecemos, bem como de um hotel está, e será baseada no seu desenvolvimento sustentável, a racionalização dos recursos naturais, a gestão da energia e da água, minimizando o impacto que a sua actividade tem sobre o meio ambiente. A gestão da energia, gestão da água e a reciclagem serão cada vez mais, os vectores principais de todos os projectos, na sua concepção e na fase de exploração. A equipa que gere uma unidade hoteleira deverá ter sempre presente o custo energético por quarto, deve procurar optimizar o consumo energético, sem afectar o bem-estar do cliente, deve respeitar o meio ambiente, deve ter em consideração, que cada vez mais o cliente irá seleccionar o hotel, não só pelo preço, mas também pelo facto do hotel, respeitar o meio ambiente. Na fase de um novo projecto ou da modernização de uma unidade hoteleira, engenheiros, arquitectos, gestores, técnicos, devem partilhar o conhecimento e desenvolvimento do projecto desde o primeiro dia. No presente trabalho é feita a análise comparativa de diferentes tipos de sistemas de climatização e respectivas centrais de produção de água gelada e quente num hotel, seleccionar soluções, e guiar diferentes entidades, promotor de hotéis, donos de hotéis, arquitectos, empresas de fiscalização, projectistas e instaladores, gestor de exploração, gestor de manutenção. Utilizando o modelo de arquitectura de um hotel existente, onze pisos, com três pisos de zonas comuns, restaurantes, salas de reunião e sete pisos de quartos, com 182 quartos, com o software de origem nos E.U.A., Hourly Air Analysis Program, na versão 4.5, e que utiliza o método de cálculo da American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers,, foi efectuado o cálculo de carga térmicas, identificação e caracterização dos sistemas de climatização a estudar , definição de possíveis tipos de centrais de água gelada e quente, simulação energética dos vários sistemas definidos e respectivas tipos de solução de hotéis. Através das simulações efectuadas e através da previsão de consumos pode-se identificar as soluções que apresentam melhor eficiência e as mais amigas do ambiente.

Análise de factores que influenciam a classe energética de uma fracção autónoma

O conforto térmico nas habitações e nos locais de trabalho é uma condição essencial para o bem-estar e produtividade. O novo Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios identifica as características fundamentais para esse conforto, e estabelece um patamar mínimo para todos os edifícios de habitação novos. A nova legislação sobre a certificação energética permitirá que cada fracção autónoma apresente um “Certificado de Desempenho Energético e do Ar Interior”, que dependerá das soluções adoptadas a nível construtivo e de projecto. Neste contexto, o principal objectivo deste estudo é o de sensibilizar todos os intervenientes do meio da construção, desde a fase de projecto até à fase final de obra, das opções mais vantajosas, levando em consideração os investimentos e respectivos períodos de retorno, que proporcionem um melhor desempenho energético dos edifícios do nosso país. Para tal, estudou-se o comportamento de duas fracções autónomas diferentes, mediante a consideração de várias características que influenciem a sua classificação energética, obtendo-se variações significativas.

Análise técnico-económica do sistema de abastecimento de água ao Hospital Prof. Dr. Fernando da Fonseca

Cada vez mais, a adopção de medidas relacionadas com a conservação de água se tem tornado fundamental nos edifícios públicos e institucionais, devido ao seu alto custo de operação. Além disso, a economia advinda da redução do consumo pode possibilitar não somente o custeio de outros itens necessários ao seu funcionamento, mas também a disponibilização desse volume economizado para o atendimento de novos clientes com a mesma infra-estrutura urbana instalada, contribuindo, assim, para a conservação do meio ambiente, premissa básica do desenvolvimento sustentável de qualquer país. Espera-se que este estudo motive o desenvolvimento de acções similares em edificações desta tipologia e em outros edifícios dedicados a funções específicas

Análise custo-benefício de infra-estruturas rodoviárias: metodologias de implementação

Na sequência das preocupações de ausência dos custos externos na análise de projectos rodoviários, foram realizados diversos estudos (EUNET/SASI, FISCUS, HEATCO, PETS, UNITE, GRACE, IMPACT) com vista a identificar e quantificar os impactes reais das actividades de transporte rodoviário. Nesses projectos foram apresentadas diversas metodologias para quantificação dos custos e também benefícios associados aos sistemas de transporte, nomeadamente das infra-estruturas rodoviárias. Para o efeito foram analisadas várias categorias de custo (custos da infra-estrutura, custos do congestionamento, custos da operação dos veículos, custos dos acidentes, custos do ruído, custos da poluição atmosférica, custos do aquecimento global). Nesta dissertação utilizou-se cinco modelos de determinação de custos de infra-estruturas rodoviárias que posteriormente foram calibrados ao caso português para aplicação em estudo de casos em Portugal de duas formas, avaliação de projectos de infra-estruturas rodoviárias e identificação e fixação de preços, nomeadamente associados às portagens. A avaliação de projectos de infra-estruturas rodoviárias foi realizada através da utilização de indicadores de custos totais e médios, utilizando para o efeito dois modelos: o HDM-4 – Highway Development and Management (PIARC, 2001) e o COBA – Cost Benefit Analysis (TRL, 2004) que utilizam custos totais e um modelo proposto pelo autor com base numa síntese e adaptação de submodelos desenvolvidos nos projectos europeus já referidos que utiliza custos médios. A análise associada à identificação dos custos marginais relevantes para a fixação de preços foi realizada através do modelo desenvolvido no projecto europeu, GRACE – Generalisation of Research on Accounts and Cost Estimation (ITS et al., 2008), e de um modelo proposto pelo autor. Após a adaptação e/ou construção dos modelos, estes foram aplicados ao estudo de três situações específicas em infra-estruturas rodoviárias nacionais. Referem-se intervenções na estrada nacional EN125 que liga Vila do Bispo a Vila Real de Santo António (no Algarve), na auto-estrada A7 que liga Póvoa de Varzim a Vila Pouca de Aguiar (Norte de Portugal) e na auto-estrada A9 que liga o Estádio Nacional em Oeiras a Alverca (região de Lisboa).

Análise dinâmica de um equipamento industrial

Equipamentos rotativos podem ser encarados como vigas em apoios elásticos suportando um número finito de elementos concentrados ao longo do seu comprimento. Em operação, este tipo de equipamento pode ser exposto a solicitações dinâmicas severas. Com a finalidade de evitar regimes críticos, os autores propõem um algoritmo baseado no Quociente de Rayleigh, utilizando ateoria das vigas de Bernoulli-Euler. Este algoritmo permite a determinação das soluções próprias de vigas contínuas, considerando diversas condições de fronteira e o efeito da massa concentrada e inércia de rotação dos elementos suportados. Tentando reproduzir as configurações de sistemasreais são usadas diferentes condições de fronteira na formulação da teoria das vigas de Bernoulli- Euler. Salienta-se o facto dos dados analíticos serem experimentalmente verificados através de ensaios de impacto, sendo por sua vez utilizados como entradas do algoritmo de modelação, para a identificação da rigidez torsional dos apoios. Os resultados são discutidos e comparados,sempre que apropriado, com resultados já publicados. Finalmente, o trabalho futuro é delineado.

Definição e análise dos parâmetros de construção e operação de uma ferramenta de estampagem

O processo de estampagem metálica é dos processos mais utilizados na indústria. Como resultado, qualquer pequeno avanço tecnológico, representa uma enorme melhoria no processo. O processo de estampagem metálica é realizado num curto período de tempo, com forças muito elevadas que promovem deformações elasto-plásticas, endurecimento do material e geração de calor por deformação plástica e também por atrito. Como resultado, muitos problemas podem ocorrer, tais como micro-fissuras, macro-fissuras, engelhamento, defeitos de forma estricções localizadas, fracturas, etc. Quando uma destas falhas ocorre, é importante fazer um diagnóstico das causas do problema. O método de elementos finitos, pode ajudar a fazer uma previsão destes problemas. Os resultados obtidos por este método, são utilizados para se modificarem algumas variáveis do processo, tais como: força do encostador, geometria de punções e matrizes. Neste trabalho foi efectuado um estudo da evolução de uma ferramenta progressiva, recorrendo a um software de elementos finitos (LS-DYNA). O objectivo do estudo da ferramenta progressiva, é o de fazer uma comparação dos resultados obtidos pelo LS-DYNA, com o componente obtido na fase de produção. A ferramenta em estudo passou por três grandes evoluções, tendo sido essencialmente alteradas as geometrias de punções e matrizes. Foi feita uma comparação das espessuras obtidas no processo real, com espessuras obtidas na simulação. Os resultados obtidos na simulação são muito semelhantes ao processo real, com uma margem de erro máximo de 4,08%.