Estágio no âmbito do projecto de execução de um viaduto de ligação entre a E.M. 575 e a E.M. 533-1 situado no Pinhal Novo

O presente relatório tem como objectivo descrever o trabalho desenvolvido ao longo de um estágio, realizado na empresa Professor Edgar Cardoso - Engenharia e Laboratório de Estruturas, durante o período de Fevereiro de 2009 a Maio de 2010. Durante este período, foi realizado um projecto de execução de um viaduto situado no Pinhal Novo. Este possui um comprimento total de 233,0 metros, suporta duas vias de trânsito em sentidos opostos e é constituído por 7 vãos com a seguinte distribuição: 20,0 m – 30,0 m – 35,0 m – 58,0 m – 40,0 m – 30,0 m – 20,0 m Além de compreender um vão central de 58,0 metros, existe ainda a particularidade de o viaduto atravessar um complexo feixe de linhas férreas e a sua directriz ser completamente curva. O tabuleiro é composto por betão armado, pré-esforçado na direcção longitudinal, encontra-se apoiado sobre os encontros e rigidamente ligado a 6 pilares de secção circular. A secção transversal do tabuleiro é constituída por uma nervura de secção trapezoidal, com 12 metros de largura, espessura variável e vazada no 2º, 4º e 6º vão. O dimensionamento respeitou os regulamentos nacionais em vigor, nomeadamente o Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado (REBAP), o Regulamento de Segurança e Acções para Edifícios e Pontes (RSA) e o Eurocódigo 1, 2 e 8.

Projecto de matadouro industrial de suínos e do centro de corte

O Matadouro Industrial projectado neste trabalho destina-se ao abate e transformação de suínos. Envolve o dimensionamento e disposição de todos os espaços em layout, assim como o equipamento instalado nos mesmos, de acordo com as exigências funcionais, estruturais e higio-sanitárias, regulamentadas pela União Europeia. A área de envolvência do Matadouro é de 4,95 há com 8260 m2 de área coberta e possui uma ETAR, fora da área do matadouro, para o tratamento das águas residuais industriais produzidas durante a laboração. Tem uma capacidade frigorífica instalada de 808 kW, sendo a capacidade diária de abate de 1250 suínos. Neste projecto, como meio de transporte interno do produto, recorre-se a vias aéreas, dimensionadas de acordo com as necessidades de estiva dos espaços frigoríficos. A nave de abate, assim como o centro de corte, estão também providos de via aérea. Para os espaços frigoríficos, este projecto contempla o dimensionamento e selecção dos meios de produção e utilização de frio, através da execução do balanço térmico dos mesmos, assim como do isolamento térmico a partir de uma análise comparativa entre três tipos de materiais. Por último, este projecto descreve as características estruturais externas e internas, que envolvem todos os circuitos de movimentação (rodoviária, pessoal e de produção), processos de abate e processos produtivos, considerando os equipamentos envolvidos nos mesmos, assim como a caraterização dos meios de produção e utilização de frio.

Gestão integrada de um túnel em meio urbano (TÚNEL)

Quando falamos de trânsito numa cidade, normalmente não nos referimos a um bom fluxo de circulação mas sim aos problemas causados por acidentes e congestionamento das vias, ou seja, falamos de uma mobilidade deficiente. Dada a necessidade de imprimir um novo ritmo ao tráfego rodoviário na cidade, há que tentar eliminar as dificuldades causadas pelo cruzamento de vias, onde os conflitos de interesses dos vários utentes reduzem a fluidez de circulação. Também terá que ser retirado das vias do centro da cidade, aquele tráfego que a ele não se destina, que por ali só passa por não haver alternativa e que agrava o estado das coisas, principalmente nas horas de ponta. È aqui que a necessidade de construir túneis se coloca. Os túneis rodoviários urbanos são, nos dias de hoje, estruturas fundamentais na gestão do tráfego. Neste trabalho pretende-se mostrar como a gestão integrada pode ser atingida, implementando regras e procedimentos de segurança que, de uma maneira racional, nos conduzam à melhor regulação possível do tráfego, em cada momento.

Projecto de traçado de infra-estruturas rodoviárias

O presente relatório enquadra-se no âmbito do trabalho final de Mestrado do curso de Engenharia Civil, área de especialização de Vias de Comunicação e Transportes, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O trabalho final de Mestrado consistiu na realização de um estágio centrado no projecto de traçado de infra-estruturas rodoviárias. O estágio teve lugar na empresa Clenci – Clínica de Engenharia Civil, Lda e teve como principal objecto o estudo de vários arruamentos, no âmbito da remodelação do Ramal da Lousã, inserido no Projecto do Metro de Superfície - Metro do Mondego, nomeadamente o reperfilamento do actual Arruamento da Estação Casal de Santo António e a criação de um novo eixo viário de ligação à futura Estação do Corvo. Neste âmbito, as soluções desenvolvidas envolveram o estudo do traçado geométrico, em planta e em perfil longitudinal, assim como a definição dos respectivos perfis transversais tipo, e ainda o dimensionamento de intersecções giratórias, de forma a optimizar a articulação entre os vários arruamentos em estudo. Refere-se, ainda, a importância das várias deslocações ao local para o desenvolvimento do projecto, de modo a caracterizar a situação existente e avaliar eventuais condicionantes.

Acompanhamento da construção da variante de Alcácer, no âmbito dos trabalhos da via-férrea

O presente relatório enquadra-se no âmbito do Trabalho Final de Mestrado do curso de Engenharia Civil, área de especialização de Vias de Comunicação e Transportes, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O estágio curricular teve lugar na REFER, E.P.E., cuja actividade principal é a gestão da infra-estrutura integrante da rede ferroviária nacional. O principal objectivo do estágio curricular foi o acompanhamento da construção da Variante de Alcácer, no âmbito dos trabalhos da via-férrea, com especial atenção para os métodos construtivos utilizados. O Projecto da Variante de Alcácer, inscrito nas Orientações Estratégicas para o Sector Ferroviário constitui uma das acções prioritárias da rede ferroviária nacional. Para a concretização do objectivo proposto foi realizado um acompanhamento directo em obra durante vinte e duas semanas, sob a supervisão do orientador de estágio.

IKEA em Loures: projecto de execução do traçado da rede de acessibilidades viárias

O principal objectivo da realização deste projecto consistiu em permitir a inserção de novas acessibilidades a um empreendimento de grande dimensão e solicitação de tráfego, sem prejuízo para as acessibilidades actualmente existentes e que possuem finalidade diversa, garantindo segurança na circulação para os utilizadores das vias de comunicação envolvidas. A reformulação do actual Nó de Frielas, que contempla a substituição dos entroncamentos existentes na EN 250 por duas rotundas, com a consequente eliminação das viragens à esquerda, e o aumento da extensão da via de entrecruzamento, visam o aumento da segurança rodoviária, como consequência da intervenção em causa. Para além das modificações nos ramos de ligação e restabelecimentos integrados no Nó Rodoviário, o presente projecto contempla uma rede de infra-estruturas integrando a beneficiação e o alargamento de algumas estradas e arruamentos existentes, novas vias de comunicação que se interligam com as existentes e acessos directos aos parques de estacionamento do futuro empreendimento IKEA. No que diz respeito a software, foi utilizado o AutoCAD Civil 3D para o cálculo dos elementos de traçado rodoviário e para a determinação dos volumes de terraplenagens associados a este projecto, ao passo que o programa AutoTURN foi uma ferramenta essencial para o estudo de manobras mais específicas. Todas as peças desenhadas foram produzidas através do programa de desenho AutoCAD

Estudo dos níveis de poluição por partículas no túnel do Marquês em Lisboa

Muitas cidades com elevados fluxos de tráfego, optam pela construção de túneis rodoviários com o objectivo de melhorar a sua fluidez. No entanto, e quando acontecem situações de congestionamento no interior dos túneis, é frequente atingirem-se níveis de poluição elevados com a concentração de partículas emitidas pelos próprios veículos a atingir níveis preocupantes para os ocupantes. O Túnel do Marquês assume-se como uma das principais vias de tráfego para a entrada e saída de veículos da cidade. Apresenta uma extensão total de 1725 metros, tem três entradas e cinco saídas e o seu declive médio é de 9%. Esta particularidade levou à imposição de uma velocidade máxima de circulação de 50 km/h e à proibição de circularem pesados. Para avaliar a poluição no interior do túnel, realizou-se uma campanha de medida de aerossóis em Outubro de 2008. Utilizaram-se dois amostradores Hi-Vol que funcionavam cerca de duas horas por dia. Um foi colocado no sentido descendente, direcção na qual a intensidade de tráfego era maior pela manhã, e recolhia aerossóis entre as 8 e as 10 horas. O outro foi colocado no sentido ascendente, com maior intensidade de tráfego à tarde, e amostrava entre as 17 e as 19 horas. A matéria particulada foi recolhida em filtros de quartzo separada em quatro fracções: <0.5 μm, 0.5 - 1.0 μm, 1.0 - 2.5 μm, e 2.5 - 10.0 μm. A existência de um elevado teor de partículas no túnel do Marquês é notória - entre 5 e 15x superior ao valor do exterior, ultra-passando largamente o limite legal. É de salientar que a concentração de metais é maior em Chumbo e Níquel, em ambos os sentidos. Como esperado para os túneis rodoviários extensos, este estudo confirma o elevado nível de poluição dentro deste túnel urbano, especialmente reforçado pela sua inclinação elevada. A tomada de medidas visando a melhoria da ventilação do túnel bem como outras medidas de controlo de tráfego e políticas de acessos ao centro da cidade, poderão ser suportadas cientificamente neste estudo.

Medidas de poluentes metálicos em solos e espécies vegetais de hortas urbanas

Nos últimos anos, o número de hortas urbanas tem vindo a sofrer um acréscimo significativo. Com o apoio das Câmaras Municipais, uma faixa de população mais carenciada cultiva diferentes espécies vegetais que posteriormente, são consumidas pelos próprios ou vendidas a terceiros. A localização destas hortas junto de vias rodoviárias de elevada intensidade de tráfego automóvel levou, porém, a uma preocupação generalizada com a qualidade destes alimentos e com o seu efeito obre a saúde pública. Este trabalho centrou-se na quantificação de metais pesados (Pb, Ni, Cr e Cd) depositados e absorvidos, em duas espécies vegetais (alface e couve-galega) e nos solos destas culturas. As amostras foram submetidas a digestão húmida em banho de areia, para degradação da matriz e os metais foram quantificados utilizando um equipamento de absorção atómica em Câmara de grafite (GFAAS). Foi realizada uma caracterização dos solos, de forma a verificar a influência de alguns parâmetros na acumulação das espécies metálicas pelos próprios solos e na sua absorção por parte das espécies vegetais em estudo. As amostras foram recolhidas junto à Auto-estrada de Cascais (A5C), Circular Regional Interna de Lisboa (CRIL), 2ª Circular (2C), Itinerário Complementar 19 (IC19), ISEL (ISELAPT), Montijo (PVGEV), Belém (BE) e Calçada de Carriche (OB). Em termos de metais pesados, verificou-se que todos os solos que apresentam maior teor em chumbo são os de Belém e 2ª Circular. Para os restantes metais, as amostras que apresentam teores mais elevados são as das vias onde se verifica uma grande acumulação de tráfego (Belém; CRIL; A5; IC19; Olival Basto). Verificou-se também que, nestes casos, os valores de pH se encontram entre 7.77 e 8.76; os valores da matéria orgânica, se situam entre 13.61% e 4.27% e a percentagem de água entre 14.97% e 7.48%. Nas amostras de alface, a que apresentou um maior teor em chumbo foi a de Olival Basto. A amostra de alface recolhida junto ao ISEL apresenta o maior teor em níquel e em cádmio. O crómio é superior nas alfaces recolhidas na horta junto à Ponte Vasco da Gama. Nas amostras de couve-galega, a que apresentou um teor mais elevado em chumbo foi a do Olival Basto, enquanto para os restantes metais, e tal como verificado para as amostras de solo, são as das hortas junto às vias de grande acumulação de tráfego as qu apresentam maiores teores. Este trabalho permitiu identificar em que casos os teores estabelecidos pela legislação Europeia eram ultrapassados, podendo a eventual ingestão das espécies vegetais em estudo provocar um efeito negativo sobre a saúde humana.

Largura do separador e dispositivos de segurança associados nas auto-estradas

Esta Dissertação tem como objectivo proceder à compilação da informação disponibilizada em alguns Países Europeus relativamente à Largura do Separador e Dispositivos de Segurança Associados nas Auto-Estradas, efectuando um resumo e comparação das principais normas, guias e soluções mais relevantes. A Largura do Separador e os Dispositivos de Segurança constituem parte integrante das características dos traçados dos projectos de vias de comunicação, os quais, para além de respeitarem as normas em vigor, necessitam de oferecer níveis de serviço adequados nas suas principais componentes (segurança, velocidade de circulação, tempo de percurso, conforto, entre outros). A definição das características operacionais e geométricas da Rede Nacional de Auto-Estradas deve ter em conta a função que cada tipo de Auto-Estrada desempenha no sistema rodoviário, daí que existam diversas soluções em termos de Largura de Separador e Dispositivos de Segurança. No entanto, a dificuldade reside em conseguir seleccionar-se a solução mais adequada para garantir os níveis de segurança necessários, esperando-se que este pequeno contributo permita facilitar a tomada de decisão. No presente trabalho dá-se especial ênfase à análise das diversas soluções em função da Largura do Separador, com o intuito de também identificar as melhores soluções em situações concretas, pretendendo-se construir um elemento de trabalho adicional para a eventual futura normalização destas matérias.

Sistemas de monitorização e manutenção de infra-estruturas ferroviárias: rede convencional e alta velocidade

A decisão de realizar trabalhos de manutenção ou de construção de novas linhas, depende fundamentalmente do tipo e frequência das circulações, assim como dos parâmetros de qualidade e conforto pretendidos em cada situação. Os custos de manutenção duma infra-estrutura rodoviária dependem dos meios humanos e equipamentos pesados envolvidos, assim como da coordenação e planeamento das operações a realizar, que por sua vez dependem do estado de degradação da via. Um bom planeamento de manutenção constitui por isso um vector fundamental de gestão das modernas administrações ferroviárias. Esta questão tem sido nos últimos anos bastante referida e contemplada pelo gestor da infra-estrutura nacional - a REFER, que contratou em 2005, o Consórcio Ferrovias/Monta-Egil/Visabeira para a conservação da então denominada ZOCL - Zona Operacional de Conservação de Lisboa, num total de quase 700 Km de via-férrea, tendo posteriormente contratado a conservação de outras zonas do país a consórcios que seguiram a mesma linha de orientação. O proponente faz parte do corpo técnico, que gere o contrato anteriormente referido, pelo que o presente relatório visa essencialmente traduzir a experiência adquirida em trabalhos desta natureza. O relatório apresenta por isso, do ponto de vista contratual, alguns sistemas e formas de manutenção das vias-férreas balastradas convencionais, alguns dos equipamentos pesados mais usados na realização destes trabalhos assim como a sistematização de operações encontrada pela REFER para fazer face às necessidades de conservação das suas linhas. O relatório apresenta também o sistema informático - SMIF (Sistema de Manutenção de Infra-Estruturas Rodoviárias) - desenvolvido durante o período de vigência do contrato para optimizar a realização dos trabalhos desta natureza, por forma a optimizar os meios envolvidos e a diminuir os custos de intervenção. Faz-se também uma pequena alusão ao equipamento de detecção de defeitos usado em Portugal e em alguns países da Europa.

Nó do Barreiro: ligação da terceira travessia do Tejo à ER11-2 articulação com a rede envolvente, traçado (estudo prévio)

O objectivo deste projecto foi desenvolver, a nível de Estudo Prévio, a solução mais adequada em termos de traçado rodoviário para o Nó do Barreiro, partindo dos pressupostos do Estudo de Viabilidade (Outubro 2006) e do Estudo Prévio (Maio 2008) existentes. Os estudos referidos foram realizados no âmbito da Terceira Travessia do Tejo, tendo sido incluídas as acessibilidades rodoviárias que contêm o Nó do Barreiro que será alvo de análise. Este Nó de Ligação visa garantir a melhor articulação entre as duas vias rápidas previstas (IC21 e ER 11-2) e as acessibilidades locais da cidade do Barreiro. O projecto que se apresenta foi elaborado com base no software InRoads para o cálculo rodoviário e na plataforma de desenho AutoCAD para a produção das peças desenhadas. Os traçados e os cálculos respectivos foram desenvolvidos sobre a cartografia do Estudo Prévio, à escala 1:5000, sendo os desenhos relativos ao traçado em Planta e Perfil Longitudinal apresentados na escala 1:2000. O volume de solos associados às terraplanagens do conjunto de ligações é apresentado em anexo e representa um total de 1.021.000m3, correspondendo 82% a material para aterro e 18% a escavação. Daqui se conclui que o nó apresenta um deficit de terras da ordem dos 653.000m3. De qualquer modo esta análise volumétrica não se deve dissociar do resto do empreendimento, para uma rigorosa e real avaliação do equilíbrio de terras. A nível da drenagem foram efectuados os cálculos hidrológicos, relativos à drenagem transversal das várias vias, sendo as mesmas representadas nos desenhos de Planta e Perfil Longitudinal na escala 1:2000.

Contribuição para o desenvolvimento de novas membranas com vista à produção de energia por diferença de salinidade

As energias renováveis são no mundo de hoje incontornáveis, não só pela necessidade permanente de diminuir as emissões de CO2, pois devido ao aumento do preço dos combustíveis fosseis torna-se cada vez mais rentável recorrer a energias alternativas. Este facto conduz a uma procura incessante de processos alternativos de produção de energia renovável e limpa do ponto de vista ambiental, com o objectivo de tornar estes processos competitivos e economicamente viáveis. Na década de setenta, Sidney Loeb propôs um processo de produção de energia com recurso a membranas designado por osmose directa sob pressão contrária (Pressure Retarded Osmosis - PRO) baseado na diferença de pressão osmótica que pode ocorrer na foz dos rios e de forma geral nas zonas de encontro entre a água doce e água salgada. Este processo de produção de energia deu origem a um projecto designado de “Salinity Power”. Este foi o primeiro grande projecto de investigação no mundo, sobre o desenvolvimento da tecnologia para a produção de “energia de salinidade” ou “energia azul”. Para ser economicamente viável, este processo requer o uso de membranas com características específicas. São utilizadas membranas de osmose inversa, para gerar energia a partir da diferença osmótica entre a água doce e a água salgada. Este projecto resultou em significativos progressos no desempenho da membrana, o componente chave para a produção de energia renovável por este método. O trabalho aqui apresentado visa o estudo de obtenção de diaminas, a partir de matérias-primas renováveis, para posterior polimerização em poliamidas. A partir destes novos polímeros, é necessário o desenvolvimento de novas membranas compostas para utilização em sistemas de produção de energia eléctrica baseados em PRO. Um dos factores inovadores, é a obtenção de diaminas, a partir da D-xilose. Sendo a D-xilose uma hidrato de carbono natural, consegue-se então um processo sem recorrer a produtos derivados do petróleo. No presente trabalho foi investigado o potencial de o<-aminoácidos derivados de anéis oxetano para a construção de novos de compostos. Para aminoácidos de hidratos de carbono com anéis de cinco e seis membros, o estado da arte é bastante vasto. No entanto, não existem na literatura referências baseadas em anéis de quatro membros. Os oxetanos exibem grande estabilidade conformacional devido à sua rigidez, o que faz com que anéis oxetano sejam moléculas-base para derivatização, com vectores de orientação bem definidos. Os anéis oxetano estão presentes em alguns produtos naturais que exibem uma actividade biológica importante. Foram sintetizados no trabalho apresentado o<-aminoácidos derivados de oxetano usando hidrato e carbonos como compostos de partida, de forma a obter uma estereoquímica bem definida. A metodologia utilizada envolve a síntese de triflatos de 1,4-lactonas de 5 membros, que estão submetidas a tratamento com carbonato de potássio em metanol, dando origem à contracção do anel e á formação de oxetanos com configurações D-lyxo, e D-xylo, dependendo da configuração da lactona inicial. Numa das vias de síntese levadas a cabo para a obtenção de o<-aminoácidos derivados de oxetano, procedeu-se à oxidação da D-xilose com bromo seguida do tratamento com benzaldeído de forma a obter a já conhecida 3,5-O-benzilideno-D-xilono-1,4-lactona. A derivatização de o<-aminoácidos derivados de oxetano foi feita com base na introdução de novas membranas de elevado interesse energético e ecológico. Este trabalho experimental ficou marcado por a não obtenção da diamina desejada, para posterior polimerização. No entanto, conseguiu-se trabalhar alguns aspectos da síntese, o que foi bastante positivo para o sucesso desta contribuição. Outro aspecto importante, foi o curo espaço de tempo para realização deste trabalho. Sendo um trabalho de investigação, este requer tempo para analisar todas as condições assim como optimizar os resultados obtidos. Futuramente, serão realizados estudos de optimizações do procedimento, para obtenção da diamina pretendida. Foram realizados dois procedimentos diferentes para a obtenção do oxetano. A síntese inicial foi inconclusiva para este trabalho, devido aos maus resultados, provenientes de condições que são desconhecidas. Conclui-se que a oxidação com o brometo, não foi conseguida devido às condições do brometo, assim como ao controlo das condições necessárias para a adição deste. Devido a estes motivos, foi realizado um novo processo de síntese para a obtenção do composto desejado. Foi feita nova pesquisa e iniciou-se um novo método. O passo reaccional da oxidação, com bromo, foi novamente determinante. É um passo reaccional de difícil controlo, devido ás características do bromo, e às exigências desta síntese, quando este é necessário para oxidação. Esta nova síntese, apresenta uma grande vantagem relativamente à anterior, uma vez que o material de partida é a xilose, sendo mais económica que o 1,2-Isopropilideno-α-Xilofuranose. Este trabalho está enquadrado num projecto, designado de OPEN, e encontra-se descrito mais pormenorizadamente no Anexo I.

Projecto de execução e remodelação da rede predial de abastecimento de água e da rede de drenagem de águas residuais domésticas do mercado municipal da Tapada das Mercês e da casa da Juventude

Este trabalho final de mestrado baseia-se no projecto de execução e remodelação de uma rede predial de abastecimento de água e de uma rede predial de drenagem de águas residuais domésticas de um edifício existente na localidade da Tapada das Mercês (freguesia de Algueirão - Mem Martins, Concelho de Sintra). Este prédio está dividido em dois pisos: o Mercado da Tapada das Mercês - Piso 0 - e a Casa da Juventude - Piso-1. Com este trabalho, respondeu-se a uma solicitação da Divisão de Projectos Municipais e da Divisão de Mercados da Câmara Municipal de Sintra e procurou-se: Melhorar o desempenho das redes existentes; Diminuir os custos de operação e manutenção dessas mesmas redes; Resolver o problema das infiltrações no tecto da Casa da Juventude, que está a afectar a rede de distribuição eléctrica perturbando o normal funcionamento desses serviços. Pretende-se também fornecer sugestões de melhoria do Regulamento -Decreto Regulamentar nº 23/95 e aumentar os meus conhecimentos nesta área, atendendo a que a minha formação base é em Vias de Comunicação e Transportes. A título de reflexão, propõe-se uma actualização em termos de materiais para o regulamento acima mencionado.

Application of neural networks for pavement evaluation

As vias de comunicação são indispensáveis para o desenvolvimento de uma nação, económica e socialmente. Num mundo globalizado, onde tudo deve chegar ao seu destino no menor espaço de tempo, as vias de comunicação assumem um papel vital. Assim, torna-se essencial construir e manter uma rede de transportes eficiente. Apesar de não ser o método mais eficiente, o transporte rodoviário é muitas vezes o mais económico e possibilita o transporte porta-a-porta, sendo em muitos casos o único meio de transporte possível. Por estas razões, o modo rodoviário tem uma quota significativa no mercado dos transportes, seja de passageiros ou mercadorias, tornando-o extremamente importante na rede de transportes de um país. Os países europeus fizeram um grande investimento na criação de extensas redes de estradas, cobrindo quase todo o seu território. Neste momento, começa-se a atingir o ponto onde a principal preocu+ação das entidades gestoras de estradas deixa de ser a construção de novas vias, passando a focar-se na necessidade de manutenção e conservação das vias existentes. Os pavimentos rodoviários, como todas as outras construções, requerem manutenção de forma a garantir bons níveis de serviço com qualidade, conforto e segurança. Devido aos custos inerentes às operações de manutenção de pavimentos, estas devem rigorosamente e com base em critérios científicos bem definidos. Assim, pretende-se evitar intervenções desnecessárias, mas também impedir que os danos se tornem irreparáveis e economicamente prejudiciais, com repercussões na segurança dos utilizadores. Para se estimar a vida útil de um pavimento é essencial realizar primeiro a caracterização estrutural do mesmo. Para isso, torna-se necessário conhecer o tipo de estrutura de um pavimento, nomeadamente a espessura e o módulo de elasticidade constituintes. A utilização de métodos de ensaio não destrutivos é cada vez mais reconhecida como uma forma eficaz para obter informações sobre o comportamento estrutural de pavimentos. Para efectuar estes ensaios, existem vários equipamentos. No entanto, dois deles, o Deflectómetro de Impacto e o Radar de Prospecção, têm demonstrado ser particularmente eficientes para avaliação da capacidade de carga de um pavimento, sendo estes equipamentos utilizados no âmbito deste estudo. Assim, para realização de ensaios de carga em pavimentos, o equipamento Deflectómetro de Impacto tem sido utilizado com sucesso para medir as deflexões à superfície de um pavimento em pontos pré-determinados quando sujeito a uma carga normalizada de forma a simular o efeito da passagem da roda de um camião. Complementarmente, para a obtenção de informações contínuas sobre a estrutura de um pavimento, o equipamento Radar de Prospecção permite conhecer o número de camadas e as suas espessuras através da utilização de ondas electromagnéticas. Os dados proporcionam, quando usados em conjunto com a realização de sondagens à rotação e poços em alguns locais, permitem uma caracterização mais precisa da condição estrutural de um pavimento e o estabelecimento de modelos de resposta, no caso de pavimentos existentes. Por outro lado, o processamento dos dados obtidos durante os ensaios “in situ” revela-se uma tarefa morosa e complexa. Actualmente, utilizando as espessuras das camadas do pavimento, os módulos de elasticidade das camadas são calculados através da “retro-análise” da bacia de deflexões medida nos ensaios de carga. Este método é iterativo, sendo que um engenheiro experiente testa várias estruturas diferentes de pavimento, até se obter uma estrutura cuja resposta seja o mais próximo possível da obtida durante os ensaios “in Situ”. Esta tarefa revela-se muito dependente da experiência do engenheiro, uma vez que as estruturas de pavimento a serem testadas maioritariamente do seu raciocínio. Outra desvantagem deste método é o facto de apresentar soluções múltiplas, dado que diferentes estruturas podem apresentar modelos de resposta iguais. A solução aceite é, muitas vezes, a que se julga mais provável, baseando-se novamente no raciocínio e experiência do engenheiro. A solução para o problema da enorme quantidade de dados a processar e das múltiplas soluções possíveis poderá ser a utilização de Redes Neuronais Artificiais (RNA) para auxiliar esta tarefa. As redes neuronais são elementos computacionais virtuais, cujo funcionamento é inspirado na forma como os sistemas nervosos biológicos, como o cérebro, processam a informação. Estes elementos são compostos por uma série de camadas, que por sua vez são compostas por neurónios. Durante a transmissão da informação entre neurónios, esta é modificada pela aplicação de um coeficiente, denominado “peso”. As redes neuronais apresentam uma habilidade muito útil, uma vez que são capazes de mapear uma função sem conhecer a sua fórmula matemática. Esta habilidade é utilizada em vários campos científicos como o reconhecimento de padrões, classificação ou compactação de dados. De forma a possibilitar o uso desta característica, a rede deverá ser devidamente “treinada” antes, processo realizado através da introdução de dois conjuntos de dados: os valores de entrada e os valores de saída pretendidos. Através de um processo cíclico de propagação da informação através das ligações entre neurónios, as redes ajustam-se gradualmente, apresentando melhores resultados. Apesar de existirem vários tipos de redes, as que aparentam ser as mais aptas para esta tarefa são as redes de retro-propagação. Estas possuem uma característica importante, nomeadamente o treino denominado “treino supervisionado”. Devido a este método de treino, as redes funcionam dentro da gama de variação dos dados fornecidos para o “treino” e, consequentemente, os resultados calculados também se encontram dentro da mesma gama, impedindo o aparecimento de soluções matemáticas com impossibilidade prática. De forma a tornar esta tarefa ainda mais simples, foi desenvolvido um programa de computador, NNPav, utilizando as RNA como parte integrante do seu processo de cálculo. O objectivo é tornar o processo de “retro-análise” totalmente automático e prevenir erros induzidos pela falta de experiência do utilizador. De forma a expandir ainda mais as funcionalidades do programa, foi implementado um processo de cálculo que realiza uma estimativa da capacidade de carga e da vida útil restante do pavimento, recorrendo a dois critérios de ruína. Estes critérios são normalmente utilizados no dimensionamento de pavimentos, de forma a prevenir o fendilhamento por fadiga e as deformações permanentes. Desta forma, o programa criado permite a estimativa da vida útil restante de um pavimento de forma eficiente, directamente a partir das deflexões e espessuras das camadas, medidas nos ensaios “in situ”. Todos os passos da caracterização estrutural do pavimento são efectuados pelo NNPav, seja recorrendo à utilização de redes neuronais ou a processos de cálculo matemático, incluindo a correcção do módulo de elasticidade da camada de misturas betuminosas para a temperatura de projecto e considerando as características de tráfego e taxas de crescimento do mesmo. Os testes efectuados às redes neuronais revelaram que foram alcançados resultados satisfatórios. Os níveis de erros na utilização de redes neuronais são semelhantes aos obtidos usando modelos de camadas linear-elásticas, excepto para o cálculo da vida útil com base num dos critérios, onde os erros obtidos foram mais altos. No entanto, este processo revela-se bastante mais rápido e possibilita o processamento dos dados por pessoal com menos experiência. Ao mesmo tempo, foi assegurado que nos ficheiros de resultados é possível analisar todos os dados calculados pelo programa, em várias fases de processamento de forma a permitir a análise detalhada dos mesmos. A possibilidade de estimar a capacidade de carga e a vida útil restante de um pavimento, contempladas no programa desenvolvido, representam também ferramentas importantes. Basicamente, o NNPav permite uma análise estrutural completa de um pavimento, estimando a sua vida útil com base nos ensaios de campo realizados pelo Deflectómetro de Impacto e pelo Radar de Prospecção, num único passo. Complementarmente, foi ainda desenvolvido e implementado no NNPav um módulo destinado ao dimensionamento de pavimentos novos. Este módulo permite que, dado um conjunto de estruturas de pavimento possíveis, seja estimada a capacidade de carga e a vida útil daquele pavimento. Este facto permite a análise de uma grande quantidade de estruturas de pavimento, e a fácil comparação dos resultados no ficheiro exportado. Apesar dos resultados obtidos neste trabalho serem bastante satisfatórios, os desenvolvimentos futuros na aplicação de Redes Neuronais na avaliação de pavimentos são ainda mais promissores. Uma vez que este trabalho foi limitado a uma moldura temporal inerente a um trabalho académico, a possibilidade de melhorar ainda mais a resposta das RNA fica em aberto. Apesar dos vários testes realizados às redes, de forma a obter as arquitecturas que apresentassem melhores resultados, as arquitecturas possíveis são virtualmente ilimitadas e pode ser uma área a aprofundar. As funcionalidades implementadas no programa foram as possíveis, dentro da moldura temporal referida, mas existem muitas funcionalidades a serem adicinadas ou expandidas, aumentando a funcionalidade do programa e a sua produtividade. Uma vez que esta é uma ferramenta que pode ser aplicada ao nível de gestão de redes rodoviárias, seria necessário estudar e desenvolver redes similares de forma a avaliar outros tipos de estruturas de pavimentos. Como conclusão final, apesar dos vários aspectos que podem, e devem ser melhorados, o programa desenvolvido provou ser uma ferramenta bastante útil e eficiente na avaliação estrutural de pavimentos com base em métodos de ensaio não destrutivos.

Sistema de contagem de tráfego e classificação automática de veículos, em tempo real e sem fios

Esta tese tem por objectivo o desenho e avaliação de um sistema de contagem e classificação de veículos automóveis em tempo-real e sem fios. Pretende, também, ser uma alternativa aos actuais equipamentos, muito intrusivos nas vias rodoviárias. Esta tese inclui um estudo sobre as comunicações sem fios adequadas a uma rede de equipamentos sensores rodoviários, um estudo sobre a utilização do campo magnético como meio físico de detecção e contagem de veículos e um estudo sobre a autonomia energética dos equipamentos inseridos na via, com recurso, entre outros, à energia solar. O projecto realizado no âmbito desta tese incorpora, entre outros, a digitalização em tempo real da assinatura magnética deixada pela passagem de um veículo, no campo magnético da Terra, o respectivo envio para servidor via rádio e WAN, Wide Area Network, e o desenvolvimento de software tendo por base a pilha de protocolos ZigBee. Foram desenvolvidas aplicações para o equipamento sensor, para o coordenador, para o painel de controlo e para a biblioteca de Interface de um futuro servidor aplicacional. O software desenvolvido para o equipamento sensor incorpora ciclos de detecção e digitalização, com pausas de adormecimento de baixo consumo, e a activação das comunicações rádio durante a fase de envio, assegurando assim uma estratégia de poupança energética. Os resultados obtidos confirmam a viabilidade desta tecnologia para a detecção e contagem de veículos, assim como para a captura de assinatura usando magnetoresistências. Permitiram ainda verificar o alcance das comunicações sem fios com equipamento sensor embebido no asfalto e confirmar o modelo de cálculo da superfície do painel solar bem como o modelo de consumo energético do equipamento sensor.