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.

Acompanhamento e análise da degradação em componentes mecânicos

A inovação e o desenvolvimento tecnológico obrigam os fabricantes a uma intensa competição global, face a uma redução no ciclo de desenvolvimento dos produtos e a rigorosos constrangimentos de custos, ao mesmo tempo que enfrentam consumidores mais exigentes, que procuram produtos de Qualidade. A Fiabilidade do bem é um aspecto marcante dessa Qualidade. Tradicionalmente o acesso a essa fiabilidade é baseado em testes de vida, normalmente acelerados. Todavia, para produtos altamente fiáveis, pouca informação a respeito da sua fiabilidade é fornecida por via dos testes de vida, nos quais poucas ou nenhumas falhas são observadas. Perante este cenário, a análise de degradação surge como uma técnica alternativa atractiva aos clássicos métodos de estudo da fiabilidade, apresentando como grande vantagem o facto de não ser necessário que nenhuma falha ocorra para se obter informação sobre a fiabilidade do bem, beneficiando ainda de uma redução no tempo de duração dos testes. Este trabalho começa por abordar os fundamentos da teoria da fiabilidade, e sua aplicação ao ciclo de vida dos componentes, fazendo alusão aos modelos de fiabilidade, ou distribuições de vida que mais usualmente se ajustam as várias fases de vida de um bem, nomeadamente a distribuição Exponencial, Normal e com particular destaque à versátil distribuição de Weibull. De seguida é feita a abordagem à análise de degradação dos componentes como uma técnica útil para estimar a fiabilidade de um bem, e neste contexto é feita a abordagem de uma metodologia de análise da degradação com base na monitorização da condição dos componentes. Quando um bem está sujeito a um processo de degradação, onde se pode fixar um valor limite para a característica que está a ser medida, pode-se recolher uma série de dados relativos ao processo em causa, servindo estes para ajustar um modelo matemático de degradação, que por extrapolação da curva de degradação permitem estimar o tempo até à falha, e por consequência o tempo de vida útil restante.O trabalho enquadra ainda a análise da degradação dos componentes numa perspectiva de apoio à estratégia de manutenção, no domínio da manutenção condicionada, e em particular no quadro da manutenção preditiva, tendo por objectivo fazer a optimização do programa de manutenção a aplicar, de forma a minimizar os custos globais da função manutenção. Nesta vertente são também considerados os intervalos P-F para monitorizar a evolução do estado de falha, em que é necessário definir o valor do parâmetro analisado para o qual se considere o início do processo de falha e o correspondente valor de falha efectiva. É apresentado um estudo prático com a colaboração duma prestigiada empresa de comercialização e distribuição de veículos pesados, focalizado num modelo de camião específico comercializado por essa marca. O estudo está direccionado para o sistema de travagem do veículo, mais concretamente a um dos seus componentes mecânicos, as pastilhas de travão. Este componente tem associado o mecanismo de degradação conhecido por desgaste. A medição do parâmetro de desgaste será feita por meio da técnica de simulação de valores, tendo no entanto em consideração, uma base de dados restrita de valores reais. O estudo de fiabilidade deste componente tem por objectivo fundamental estimar o tempo de Vida Útil Restante (“Residual Useful Life, RUL”) para as pastilhas, ou seja, até que se atinja o valor limite admissível (considerado como falha). Para os cálculos foi utilizado o programa informático denominado Weibull ++7. O caso de estudo permitiu determinar para situações particulares a relação entre o desgaste e a distância percorrida, estimando-se desta forma a vida restante (em distância), até ao momento em que o componente atinge o limite de desgaste considerado admissível. O grande potencial de estudo futuro passa pela elaboração de um modelo (com base em dados reais de exploração), que contemple os principais factores de influência, e que duma forma expedita permita a gestores de frota, fabricantes ou responsáveis da marca fazer a análise da fiabilidade do componente, tendo em conta uma situação específica de exploração. O conhecimento da fiabilidade das pastilhas pode levar à optimização da exploração do veiculo, por meio de um planeamento estratégico da sua manutenção,nomeadamente ao nível do aprovisionamento, na programação das intervenções, e em particular quanto à vida útil restante para as pastilhas.

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.

BAM framework for OMS using open source technologies

No início da década de 90, as empresas começaram a sentir a necessidade de melhorar o acesso à informação das suas actividades para auxiliar na tomada de decisões. Desta forma, no mundo da informática, emergiu o sector Business Intelligence (BI) composto inicialmente por data warehousing e ferramentas de geração de relatórios. Ao longo dos anos o conceito de BI evoluiu de acordo com as necessidades empresariais, tornando a análise das actividades e do desempenho das organizações em aspectos críticos na gestão das mesmas. A área de BI abrange diversos sectores, sendo o de geração de relatórios e o de análise de dados aqueles que melhor preenchem os requisitos pretendidos no controlo de acesso à informação do negócio e respectivos processos. Actualmente o tempo e a informação são vantagens competitivas e por esse mesmo motivo as empresas estão cada vez mais preocupadas com o facto de o aumento do volume de informação estar a tornar-se insustentável na medida que o tempo necessário para processar a informação é cada vez maior. Por esta razão muitas empresas de software, tais como Microsoft, IBM e Oracle estão numa luta por um lugar neste mercado de BI em expansão. Para que as empresas possam ser competitivas, a sua capacidade de previsão e resposta às necessidades de mercado em tempo real é requisito principal, em detrimento da existência apenas de uma reacção a uma necessidade que peca por tardia. Os produtos de BI têm fama de trabalharem apenas com dados históricos armazenados, o que faz com que as empresas não se possam basear nessas soluções quando o requisito de alguns negócios é de tempo quase real. A latência introduzida por um data warehouse é demasiada para que o desempenho seja aceitável. Desta forma, surge a tecnologia Business Activity Monitoring (BAM) que fornece análise de dados e alertas em tempo quase real sobre os processos do negócio, utilizando fontes de dados como Web Services, filas de mensagens, etc. O conceito de BAM surgiu em Julho de 2001 pela organização Gartner, sendo uma extensão orientada a eventos da área de BI. O BAM define-se pelo acesso em tempo real aos indicadores de desempenho de negócios com o intuito de aumentar a velocidade e eficácia dos processos de negócio. As soluções BAM estão a tornar-se cada vez mais comuns e sofisticadas.

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.

Projecto de concepção de entreposto frigorífico para produtos alimentares congelados

Pretende-se com este trabalho de projecto de Mestrado, conceber um entreposto frigorífico para conservar produtos alimentares perecíveis, de grandes dimensões, energeticamente optimizado. O trabalho inicia-se com a definição dos principais objectivos de uma unidade frigorífica deste tipo. O projecto propõe o dimensionamento do entreposto frigorífico na sua vertente de produção de frio e serviços complementares. Será feita a descrição do edifício, com instalações técnicas para manter temperaturas e humidades adequadas. Serão também dimensionadas as áreas de apoio às tarefas e processos tecnológicos desenvolvidos na recepção e expedição dos produtos alimentares perecíveis. Será analisado o enquadramento técnico-funcional e as condições higio-sanitárias exigidas para o funcionamento correcto desta unidade, de acordo com a regulamentação comunitária e nacional existente. Para complementar estas matérias abordaremos o sistema preventivo de controlo de riscos de Segurança Alimentar designado por HACCP (Análise de Perigos e Controlo de Pontos Críticos). De seguida, teremos uma abordagem teórica de dois fluidos frigorigéneos, designadamente o NH3 e o R404A, ambos de impacte ambiental nulo, os quais poderão ser utilizados na instalação frigorífica do entreposto, com características específicas conforme o fluido utilizado. Também foi objecto deste estudo, o enquadramento desta unidade como um dos elos fundamentais da chamada cadeia do frio. Após o dimensionamento das instalações, define-se o respectivo isolamento e realiza-se o balanço térmico a partir dos quais as instalações frigoríficas serão dimensionadas. Serão abordados, do ponto de vista termodinâmico e tecnológico, dois conceitos diferentes para a instalação frigorífica desta unidade. Num deles, a produção de frio faz-se por expansão directa do R404A como fluido frigorigéneo nos evaporadores. No outro, a produção de frio processa-se com alimentação forçada dos evaporadores, com NH3 líquido a temperaturas negativas, por bombeamento a partir de um separador de líquido. Os custos de aquisição e montagem destas instalações frigoríficas são diferentes, mas os consumos energéticos durante a sua vida útil também variam. Finalmente, um estudo comparativo dos dois conceitos concluirá na solução com maior eficácia energética e menor custo a médio prazo.

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.

Estrutura de custos de edifícios de habitação

O mercado imobiliário tem grande importância no contexto da economia nacional apesar de carecer ainda de alguma falta de comunicação e de partilha de informação entre os seus diversos intervenientes. Esta ineficiência faz com que a sua vertente de investimento seja ainda demasiado especulativa e prejudique o seu correcto funcionamento. O investimento imobiliário encontra-se extremamente ligado ao mercado da construção, bem como à sua evolução técnica e económica. Nessa medida, o desenvolvimento destes dois mercados encontra-se fortemente correlacionado. Entre as ferramentas mais utilizadas nos vários métodos de análise de investimentos imobiliários para a estimativa de custos de construção de edifícios encontram-se as estruturas ou planos de custos de construção. Os estudos mais significativos existentes sobre este tema encontram-se em Bezelga, 1984. Estes, apesar de ainda muito relevantes, encontram-se já algo desactualizados sobretudo devido à evolução das exigências construtivas nos edifícios de habitação, assim como à evolução das tipologias utilizadas. Como tal, a actualização desta estrutura de custos e a criação de uma tipificação base de edifícios de habitação torna-se relevante para a análise de investimentos num contexto actual. O primeiro objectivo deste trabalho é clarificar e salientar a aplicabilidade e a importância das estruturas de custos no contexto do mercado imobiliário. Consequentemente, este estudo procura também desenvolver uma actualização e reenquadramento da estrutura de custos desenvolvida por Bezelga (1984). Para esse efeito, a metodologia utilizada passou por confrontar as estruturas de custos de Bezelga (1984) com a realidade actual dos edifícios de habitação que são desenvolvidos no âmbito da promoção imobiliária contemporânea e do mercado de construção civil, tanto numa perspectiva técnica como económica. A nova estrutura de custos e a respectiva tipificação de edifícios foram ainda testadas através da sua aplicação em exemplos práticos de edifícios de habitação actuais de modo a verificar a sua eficácia e enquadramento na realidade do mercado imobiliário de habitação.

Controlo de programa de manutenção de aeronaves: variante estruturas e sistemas

No sentido de contribuir para a optimização do programa de manutenção da frota Fokker 100 (F100) da PGA – Portugália Airline(PGA), no que se refere à sua eficácia e controlo, realizou-se um estudo que envolveu a aquisição de dados de operação e a recolha de informação (anomalias) de diversos protocolos de inspecções. Pretendeu-se ainda documentar alguns dos fluxos de trabalho, utilizados pela divisão de Engenharia, directamente relacionados com a gestão do programa de manutenção da frota em estudo. Através dos dados obtidos, foi possível proceder-se à equalização dos protocolos de inspecção do “tipo A”, reduzindo-se, em média, 12 cartas e 4 horas de trabalho por protocolo de trabalho. Efectuou-se uma análise pormenorizada da viabilidade da extensão de âmbito de certificação de manutenção, através do qual a PGA passará a estar certificada pelo INAC a cumprir protocolos de inspecção do “tipo C1”1. Esta avaliação compreendeu: agrupamentos de tarefas, listagem de ferramentas especiais e listagem de unidades e consumíveis necessários. Desenvolveu-se ainda um método para controlo automático de tarefas do programa de manutenção, que apresentam threshold (<48800 FC). O objectivo final deste trabalho, tendo em linha de conta, para além do acima referenciado, os escalonamentos preconizados pelo fabricante Fokker, e todas as alterações resultantes da análise de incidentes técnicos e de fiabilidade, consistiu em propor aos responsáveis pelo Departamento de Engenharia e ao Director de Manutenção e Engenharia uma lista de alterações ao programa de manutenção em vigor, para sua análise e posterior submissão ao INAC para conhecimento e aprovação.

"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”.

Regulamento de concepção de instalações frigoríficas: instrumentos de eficácia energética

A actual problemática energética e as alterações climáticas estão na ordem do dia. Por esta razão, é de todo pertinente que se actue nos diferentes consumidores de energia, com o objectivo de melhorar a eficiência energética. A refrigeração industrial é um desses consumidores, sendo responsável pelo consumo de 1,4% de toda a energia eléctrica consumida do País. Possivelmente, a forma mais eficaz de se alcançar uma refrigeração eficiente, passa pela implementação de um regulamento de concepção, utilização e manutenção de instalações frigoríficas industriais. É de realçar, que a implementação do mesmo trás grandes vantagens, não só para o ambiente e proprietário da instalação, como também para o nosso País. Neste trabalho, procurou-se analisar diversos factores que influenciam o consumo energético de uma instalação tipificada, para permitir traçar linhas directoras para a elaboração do referido regulamento.

Projecto de estrutura metálica: análise de diferentes soluções estruturais

Neste trabalho faz-se uma análise comparativa de duas soluções para um pórtico metálico com travessas inclinadas. Nesta análise estrutural são utilizadas diversas ferramentas informáticas específicas. Com estas ferramentas procede-se à aplicação do método de cálculo por elementos finitos para este caso específico. Uma aplicação teórica do método energético é aplicada, procurando-se assim a validação dos resultados obtidos pelas aplicações informáticas. Com uma introdução teórica à mecânica dos materiais, procura-se a sustentação deste trabalho. A aplicação do Eurocódigo é efectuada em toda a extensão deste trabalho. Uma abordagem sobre este código e a sua aplicação é realizada. Para a definição de cargas a aplicar foi elaborada uma folha de cálculo numa aplicação informática de manipulação simbólica. È realizada uma análise comparativa entre um pórtico realizado com perfis de secção aberta e o mesmo pórtico com perfis de secção fechada. A distribuição de tensões ao longo do elemento estrutural é evidenciada através de diagramas. Os estados limite da estrutura são determinados.