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).

Obras de arte em betão: anomalias, gestão e técnicas de reabilitação

Cada vez mais há a consciência da necessidade de conservar e prolongar a vida útil das obras de arte, quer pelo elevado nível de deterioração que se tem registado em algumas obras, quer pela redução da sua funcionalidade em resultado do aumento de tráfego automóvel. O presente documento desenvolve-se no sentido de fornecer algumas indicações quanto ao estado de conservação das obras de arte em betão a nível nacional. Para o efeito, efectuou-se uma campanha de inspecção a uma série de obras na zona da grande Lisboa e analisaram-se as anomalias mais susceptíveis de ocorrerem em obras deste tipo, identificando as possíveis causas e consequências associadas. Apresenta-se ainda, de uma forma sucinta, a maneira como se efectua actualmente a gestão da manutenção do parque de obras de arte e, Portugal. São descritas algumas técnicas de ensaio e diagnóstico aplicáveis, assim como acções de manutenção e técnicas de reabilitação. Por fim apresenta-se três casos de estudo, onde se aplicaram alguns dos conceitos explorados ao longo do trabalho. O trabalho é acompanhado por um extenso registo fotográfico, de forma a melhor compreender os assuntos abordados.

Construção de uma obra: ligação entre Santa Quitéria e Três Paus Viana

O presente relatório enquadra-se no âmbito do trabalho final de Mestrado do curso de Engenharia Civil, área de especialização de Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, sobre a temática da Construção de uma estrada. O estagiário procurou com este documento, reflectir os conhecimentos adquiridos ao longo dos quatro meses de estágio na empresa Tecnovia-Madeira, através da experiencia adquirida em obra. Com este estágio pôde estabelecer uma relação entre conhecimentos teóricos adquiridos e sua subsequente aplicação prática. Este estágio consistiu no acompanhamento em obra da ligação entre Santa Quitéria e Três Paus Viana – Funchal. As principais tarefas acompanhadas foram trabalhos de desmatação, decapagem, escavação e construção de muros de contenção de betão ciclópico. A estrutura do relatório está dividida em 4 partes, respeitantes à construção da referida estrada. Uma introdução que aborda os objectivos do presente relatório, um capítulo que apresenta os conhecimentos de Engenharia utilizados ou adquiridos, um outro capitulo que abrange os trabalhos acompanhados referindo todas as fases construção da estrada, e finalmente uma conclusão deste estágio.

Projecto de fundações e estrutura de um edifício destinado a instituição de ensino superior

A realização deste trabalho teve como principal objectivo a aplicação dos conceitos apreendidos ao longo da Licenciatura, desenvolvendo as capacidades de análise no domínio da engenharia civil associadas ao projecto de estruturas, tendo sempre em vista que o produto final seria um projecto apto para seguir para obra e ser executado. Tendo como base as características arquitectónicas e geotécnicas, foi elaborado um projecto de um edifício com estrutura em betão armado, utilizando pré-esforço em elementos em consola e em grandes vãos. Para tal, foram aplicados conhecimentos adquiridos no âmbito do estudo do betão estrutural, da mecânica dos materiais, da engenharia sísmica, da dinâmica de estruturas e do dimensionamento de fundações. Foi utilizado o programa de cálculo automático SAP2000 para modelar todo o edifício, fazer a sua análise dinâmica e obter áreas de armaduras. Foi efectuado um vasto trabalho, quer na agregação de elementos teóricos de base para o projecto, tais como regulamentos, eurocódigos e bibliografia diversa, quer na comparação com construções similares. As hipóteses de dimensionamento que foram sendo encontradas tiveram sempre o objectivo de obter a melhor solução, traduzida na melhor relação economia/exequibilidade.

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.

Utilização de promotores de adesão no fabrico de estruturas de madeira lamelada colada de Pinho bravo

A utilização de madeira tratada de Pinho bravo nacional (Pinus pinaster Ait.) no fabrico de estruturas lameladas coladas parece ser uma alternativa interessante para situações de aplicação que requeiram madeira com grande durabilidade natural ou conferida. No entanto, de acordo com estudos anteriores realizados no LNEC, os elementos lamelados colados realizados com madeira de Pinho bravo tratada em profundidade apresentam boa resistência mecânica, mas manifestam uma elevada tendência para delaminar, o que implica cuidados especiais no seu fabrico. Neste trabalho pretendeu-se avaliar a viabilidade da colagem de madeira de Pinho bravo não tratada e tratada em profundidade com dois produtos preservadores à base de azóis de cobre adequados à Classe de Risco 3. Procurou-se igualmente verificar a viabilidade da utilização de promotores de adesão para melhorar a resistência e a durabilidade (resistência à delaminação) de vigas de madeira lamelada colada de Pinho bravo. O trabalho experimental realizado envolveu a execução de vigas de pequena dimensão usando madeira de Pinho bravo não tratada em profundidade com dois tipos de produto preservador, usando uma cola adequada a ambiente exterior (tipo PRF) e aplicando previamente à colagem um promotor de adesão (n-HMR). O efeito dos diversos parâmetros considerados no estudo foi avaliado mediante ensaios de corte e de delaminação pela junta de colagem e os resultados obtidos foram bastante satisfatórios. Mesmo no caso de elementos lamelados colados sem promotor de adesão, o processo de colagem com aquela referência de cola tipo PRF foi suficiente para obter bons resultados. Adicionalmente concluiu-se que a utilização de ambos os produtos preservadores à base de azóis de cobre, com e sem boro parecem ser alternativas viáveis em termos de compatibilidade com a colagem, dada a sucessiva proibição dos tradicionais produtos preservadores da madeira no espaço Europeu.

Dimensionamento de estruturas de suporte rígidas

A Norma Portuguesa EN 1997-1:2007 - Eurocódigo 7 (EC 7) quando comparada, quer com a versão anterior ENV 1997-1:1994, cujo estatuto foi de pré-norma, quer com a prática tradicional corrente, introduz alterações significativas na abordagem ao dimensionamento geotécnico de estruturas de suporte. Assim, neste trabalho pretende-se aplicar a abordagem por meio de cálculos preconizada na Norma ao caso do dimensionamento de estruturas de suporte rígidas, comparando-a com os critérios tradicionais de dimensionamento utilizados em Portugal. Para tal realizou-se o plano de estudos seguinte: i) recensão bibliográfica síntese sobre o tema; ii) formulação geral do problema da verificação da segurança de estruturas de suporte rígidas de acordo com o preconizado no EC 7 e: iii) desenvolvimento de uma aplicação em Excel para a verificação da segurança daquelas estruturas nos moldes preconizados no EC 7. A folha de cálculo foi utilizada para comparar, através de dois exemplos - um relativo a um muro gravidade, e o outro relativo a um muro em T invertido - as diferenças entre a via tradicional e o EC 7 no respectivo dimensionamento.

Dimensionamento de um passadiço pedonal em estrutura metálica, com fundações em betão armado

A elaboração deste projecto, integrado no âmbito do Trabalho Final de Mestrado, para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, tem como objectivo o dimensionamento de um passadiço pedonal em estrutura metálica, com fundações em betão armado. Este documento inclui quase todos os elementos necessários ao projecto de execução da referida estrutura. Para o dimensionamento do passadiço pedonal procedeu-se à quantificação das acções e posteriormente à verificação da segurança de todos os elementos estruturais tendo por base os critérios e especificações técnicas preconizados nas Normas Europeias relativas ao projecto estrutural (Eurocódigos estruturais). Tratando-se de um passadiço destinado à circulação de peões e cuja estrutura metálica apresenta um certo grau de flexibilidade devido à esbelteza dos elementos estruturais, esta poderá estar sujeita a acções dinâmicas periódicas provocadas pelas pessoas quando percorrem o passadiço, podendo ocasionar certos níveis de vibração que sob o ponto de vista de segurança estrutural serão pouco relevantes, sendo no entanto excessivos do ponto de vista do conforto humano. Foi por isso efectuado um estudo dinâmico, com o objectivo de caracterizar a resposta dinâmica da estrutura quando solicitada a carregamentos de natureza periódica como é o caso da acção do peão, de modo a garantir que a utilização desta estrutura esteja dentro dos parâmetros de conforto aceitáveis. A modelação da estrutura e consequente discretização geral desta, foi feita recorrendo a programa de elementos finitos, SAP2000, versão 14.0.0. O dimensionamento das ligações constitui outros dos aspectos fundamentais no projecto desta estrutura metálica.

Projecto de execução da passagem superior 9A, na concessão Douro Litoral na A32/IC2 - Oliveira de Azeméis/IP1 (S. Lourenço)

O presente trabalho teve como principal objectivo a aplicação dos conceitos adquiridos nas unidades curriculares da licenciatura e do mestrado. Nesse sentido tomou-se a opção da realização de um projecto de execução de uma obra de arte para o trabalho final de mestrado, realizado num conceituado gabinete de projecto de pontes e viadutos, com vista à obtenção do grau de mestre. O projecto refere-se a uma obra de arte que se insere num nó rodoviário de ligação entre duas auto-estradas que, dados os seus condicionamentos de perfil, quer longitudinal quer transversal, e implantação no local, pode ser considerada uma obra de arte especial. O processo de análise foi feito com recurso ao programa de cálculo automático SAP2000®, tendo em conta os regulamentos nacionais aplicáveis a estruturas de pontes e os Eurocódigos em fase de implementação em Portugal. O projecto de execução, objecto deste trabalho, foi realizado em função de uma metodologia de construção simples, que é o recurso à utilização, por fases, de cimbres apoiados no solo. A optimização das fases de construção é um factor condicionante na análise e concepção da obra de arte deste projecto, pelo que se procura obter uma relação optimizada entre o rendimento de construção e o funcionamento estrutural da obra de arte, de forma a garantir a segurança da estrutura e o conforto dos utilizadores a longo prazo.

Caracterização mecânica de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes

A maioria das infra-estruturas de transportes, nomeadamente os pavimentos rodoviários e aeroportuários, são constituídas por misturas betuminosas, o que permite um bom desempenho e uma adequada durabilidade, nas condições usuais de serviço. As misturas betuminosas são ainda amplamente utilizadas na construção de zonas de estacionamento de veículos, tendo-se verificado recentemente a sua aplicação também em infra-estruturas ferroviárias. Face à necessidade de melhorar o desempenho das vias-férreas, permitindo uma concepção mais durável de linhas de alta velocidade e uma redução dos custos da sua manutenção, tem-se vindo a desenvolver diversos estudos para promover a utilização de novos materiais, principalmente através da incorporação de misturas betuminosas. O presente trabalho tem como objectivo a caracterização do comportamento mecânico de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes. Como metodologia para o estudo do comportamento mecânico das misturas betuminosas foram realizados em laboratório ensaios de cargas repetidas, nomeadamente, ensaios de flexão em quatro pontos para determinação da rigidez e da resistência à fadiga e ensaios de compressão triaxiais cíclicos para avaliação do comportamento à deformação permanente. A resistência à fadiga das misturas betuminosas em estudo foi avaliada através do ensaio de flexão em quatro pontos, com extensão controlada, e aplicação de um carregamento sinusoidal com diferentes frequências, de acordo com o procedimento de ensaio da norma europeia EN 12697-24 (2004 + A1: 2007). A resistência à deformação permanente das misturas betuminosas foi analisada através de ensaios de compressão triaxiais cíclicos, submetendo-as a uma tensão de confinamento estática pela aplicação parcial de vácuo e a uma pressão axial cíclica sob a forma rectangular, de acordo com a norma europeia EN 12697-25 (2004). O conhecimento destas propriedades mecânicas assume particular importância ao nível da formulação das misturas betuminosas, do dimensionamento de uma estrutura ou do estabelecimento de uma adequada solução para uma obra de reabilitação duma infra-estrutura de transportes. Para este estudo foi utilizado um modelo físico construído numa fossa no LNEC, com o propósito de serem testadas três substruturas ferroviárias não convencionais, utilizando sub-balastro betuminoso. A selecção das substruturas foi efectuada após uma análise de várias secções de estruturas já testadas e aplicadas noutros países, de forma a proporcionar comparações fiáveis entre elas. Os resultados obtidos mostraram que a mistura betuminosa AC20 base 50/70 (MB) aplicada na camada de sub-balastro é adequada para ser aplicada nas infra-estruturas de transportes pois apresenta um bom desempenho à fadiga e à deformação permanente. Através dos ensaios efectuados foi ainda possível entender a importante influência das características volumétricas, principalmente da porosidade para o bom comportamento da mistura betuminosa.

Projecto de estabilidade da Escola Superior de Enfermagem Artur Ravara

O presente trabalho, refere-se ao projecto de estabilidade, em betão armado e pré-esforçado, da Escola Superior de Enfermagem Artur Ravara, situada na zona da EXPO em Lisboa. O edifício apresenta-se com uma implantação em “L”, tendo como dimensões máximas 38,50m x 54,80m e desenvolve-se em altura por quatro pisos, dos quais, dois são enterrados. A estrutura do edifício em causa, apresenta duas juntas de dilatação, por forma a tornar desprezáveis os efeitos devidos à retracção e diminuição de temperatura, dividindo o edifício em três blocos. As suas fundações são indirectas, constituídas por estacas moldadas no terreno e respectivos maciços de encabeçamento. As lajes são fungiformes aligeiradas de moldes perdidos, de modo a permitir vencer maiores vãos, que variam entre os 6,60m e os 10,00m, e permitindo também maior rapidez de execução e maior economia. As consolas de 3,50m de vão, em laje maciça, são suportadas por vigas pré-esforçadas de secção variável. Para o cálculo automático da estrutura e da obtenção dos respectivos desenhos das armaduras, foi utilizado o programa de cálculo automático, Tricalc 7.1. O conteúdo do projecto em questão, sendo de carácter académico, não corresponde à versão real, à qual não se teve acesso. O dimensionamento das fundações, devido à fraca resistência dos solos e o dimensionamento da estrutura, devido à geometria e dimensões do edifício, permitiram enfrentar desafios interessantes. Tais desafios, deram possibilidade de enriquecer bastante os conhecimentos sobre a engenharia de estruturas.

Projecto de fundações e estrutura de um edifício de 4 pisos em Lisboa, destinado a habitação

O objectivo deste trabalho consiste na elaboração de um projecto de estruturas de um edifício, desde a fase de concepção estrutural até à fase de pormenorização, passando obviamente pelo dimensionamento. O trabalho foi motivo para aplicação dos conhecimentos adquiridos durante o curso, na prática de projecto de estruturas, nomeadamente na utilização da regulamentação europeia de estruturas que está para entrar em vigor. O projecto foi elaborado a partir do projecto base de arquitectura e diz respeito a um conjunto de 4 edifícios de habitação separados por junta de dilatação, a construir em Lisboa. A estrutura em betão armado constituída por lajes fungiformes maciças apoiadas em pilares, paredes de betão e vigas, foi analisada com recurso a um programa de cálculo automático de elementos finitos SAP 200 V14.2.4. Para a execução deste trabalho recorreu-se à regulamentação europeia, nomeadamente o Eurocódigo 0, o Eurocódigo 1, o Eurocódigo 2 e o Eurocódigo 8, na sua versão final de Norma Portuguesa. Os critérios de dimensionamento bem como as disposições construtivas relativas a armaduras de betão são detalhadamente referidos ao longo do trabalho. Embora a análise estrutural tenha sido efectuada para quatro edifícios, os desenhos de pormenorização de betão armado são apresentados relativamente apenas ao edifício Nº1. Optou-se por esta solução em virtude de os edifícios serem semelhantes.

Projecto de fundações e estrutura de um edifício destinado a pavilhão gimnodesportivo

Este trabalho tem como objectivo a elaboração do projecto de estruturas de um edifício destinado a pavilhão gimnodesportivo, caracterizando as suas diferentes fases de execução, desde a etapa inicial de concepção até à fase final de dimensionamento. Trata-se de um projecto complexo de uma estrutura com elementos estruturais em betão armado e pré-esforçado, e com muros de contenção. Na concepção do edifício foram utilizados os critérios gerais de dimensionamento presentes na regulamentação Europeia (Eurocódigos), uma vez que estes elementos representam o futuro da regulamentação de estruturas em termos Europeus, vindo substituir a nível nacional o “Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Betão Armado (RSA)” e o “Regulamento para Estruturas de Betão Armado e Pré- Esforçado (REBAP)”. A adopção das normas europeias representam assim um elevado desafio devido ao aumento da complexidade na concepção e dimensionamento de estruturas que estes regulamentos traduzem, principalmente o Eurocódigo 8, que define de um modo mais detalhado e complexo a análise sísmica, relativamente à regulamentação actual em vigor. Devido à elevada complexidade que os projectos de estruturas apresentam, utilizam-se actualmente ferramentas de cálculo automático. No dimensionamento deste edifício foi utilizado um programa tridimensional de elementos finitos para a modelação da estrutura. Pretende-se com a escolha deste projecto e dos métodos de dimensionamento presentes nos Eurocódigos, o desenvolvimento de um trabalho detalhado e correcto, permitindo assim adquirir conhecimentos importantes relativamente às futuras normas, e pôr em prática as competências e os conhecimentos obtidos ao longo curso.

Intervenções em estruturas antigas

O presente relatório de estágio, definido como Trabalho Final de Mestrado, surge como resultado de um estágio profissional realizado no âmbito do Mestrado em Engenharia Civil do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, e tem como objectivos primordiais, expor as actividades realizadas e reflectir os conhecimentos adquiridos durante o período de estágio. Após uma formação académica maioritariamente vocacionada para os aspectos teóricos e de natureza científica, tornou-se fundamental ao estagiário garantir um contacto real com a profissão de Engenheiro Civil antes do ingresso no mercado de trabalho. Foi com base nesse pressuposto que a opção do Trabalho Final de Mestrado incidiu sobre a realização de um estágio curricular em detrimento das restantes possibilidades. O período de estágio iniciou-se a 14 de Março de 2011 e incidiu sobre a área de Conservação, Restauro e Reabilitação de edifícios com valor patrimonial, sendo feito referência no capítulo 2 aos princípios importantes da intervenção neste tipo de edifícios. O capítulo 3 faz uma abordagem geral do que são as coberturas servindo de complemento ao capítulo 4, onde são abordados e analisados os processos e métodos construtivos envolvidos, contemplando a evolução construtiva da cobertura do Cruzeiro, no Convento de Cristo em Tomar. Nos restantes capítulos, 5 e 6, é feita a caracterização e constituição da estrutura de um edifício da segunda metade do século XVIII, e a análise estrutural feita ao edifício no Antigo Convento do Santíssimo Sacramento, em Lisboa, respectivamente. O capítulo 4 é complementado pelo Anexo A, sendo utilizado como referência ao esquema da estrutura artesanal encontrada na cobertura do Cruzeiro.

Introdução ao estudo de durabilidade do betão auto-compactável

O âmbito desta dissertação centra-se na temática de estudos de durabilidade do betão auto-compactavel (BAC), cujo cálculo dos constituintes foi feito pelo método de Nepomuceno. Sobre amostras de 40, 55 e 70 MPa, produzidas segundo o método atrás identificado, foram feitos estudos químicos e morfológicos, de propriedades de transporte de mecanismos de degradação e de propriedades indirectas. Os três provetes em estudo de 40, 55 e 70 MPa, apresentam características satisfatórias a nível da microestrutura, propriedades de transporte, carbonatação, penetração de cloretos e análise de ultra-sons. Numa análise comparativa entre as três resistências mecânicas em estudo, verifica-se que as propriedades de durabilidade vão melhorando a medida que a resistência mecânica também aumenta, ou seja, os provete com 70 MPa apresentam as melhores características a nível de durabilidade e os de 40 as piores; os de 55 apresentam propriedades intermédias.