Tipologia, instalação, funcionamento e manutenção dos diversos tipos de aparelhos de apoio em obras de arte

Trabalho Final para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Aparelhos de apoio em pontes: vida útil e procedimentos de substituição

Dissertação de Natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil Perfil Estruturas

Investigação no ensino de engenharia biomédica: dois casos de estudo

Desde os anos oitenta que os avanços das ciências básicas e das ciências da engenharia têm dado um impulso sem precedentes à investigação médica, o que criou as condições para a afirmação da Engenharia Biomédica como ramo autónomo da Engenharia. Este novo ramo da Engenharia impôs-se em domínios que incluem a imagiologia biomédica, a bioinformática, a biotecnologia, a biomecânica, os biomateriais, a engenharia de tecidos, próteses e orgãos artificiais, a análise e modelação de sinais fisiológicos e a gestão de sistemas de saúde. Já no século XXI, o volume de saber acumulado e a motivação para acelerar desenvolvimentos científicos e tecnológicos, levou à criação e organização nas universidades de uma oferta de cursos de graduação e pós-graduação em Engenharia Biomédica. Apesar do espectro muito largo da Engenharia Biomédica e dos cursos criados, é possível, mesmo ao nível de Mestrado pós-Bologna (licenciatura pré-Bologna), dar uma formação avançada que permita aos alunos realizar trabalhos de investigação complexos e com impacto clínico. Neste artigo apresentamos dois destes casos de sucesso, representativos do papel da investigação ao longo do ensino bem actual da Engenharia Biomédica. No primeiro, intitulado “Caracterização Tridimensional da Placa de Ateroma da Bifurcação Carotídea com Ultrasonografia 3D”, é apresentado um método inovador de diagnóstico da Aterosclerose, baseado na reconstrução e caracterização tridimensional da lesão aterosclerótica ao nível da bifurcação carotídea. O segundo trabalho, intitulado “Reconstrução da Frente de Onda e Simulação da Acuidade Visual no Estudo do Impacto das Aberrações Ópticas em Olhos Submetidos a Cirurgia”, apresenta uma ferramenta computacional que gera informação adicional sobre a medição da frente de onda obtida com aparelhos comerciais, permitindo estudar o impacto de aberrações ópticas na acuidade visual de diferentes olhos. Este artigo está organizado em quatro partes. A primeira parte é uma nota histórica introdutória à Engenharia Biomédica em geral. A segunda parte apresenta o que do ponto de vista de ensino superior em Engenharia Biomédica, ao nível de Mestrado Integrado de 1º e 2º ciclos, pode em geral viabilizar a fácil inserção dos estudantes na Investigação, conduzindo-os de imediato a resultados de investigação concretos. A terceira parte constitui a parte central deste artigo onde se apresentam dois exemplos ilustrativos do sucesso da formação de 5 anos em Engenharia Biomédica e da inserção da investigação, desde muito cedo, nessa formação. Por fim, na quarta secção apresentam-se as conclusões.

Estágio no âmbito do projecto de execução de uma ponte e viaduto sobre a várzea do rio Nabão

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 Março de 2009 a Maio de 2010. Este documento refere-se ao Projecto de Execução da Ponte e Viaduto sobre o Rio Nabão a construir no I.C.3 - E.N.110, lanço correspondente à variante de Tomar, e destina-se a vencer o Rio Nabão e a baixa aluvionar a ele associada. A ponte é constituída por dois tabuleiros, um por faixa de rodagem, tendo cada uma duas vias no mesmo sentido. Cada tabuleiro apresenta uma secção transversal de largura 13,25m e desenvolve-se ao longo de 27 vãos, 25 vãos intermédios de 32 metros e dois vãos extremos de 26 metros, com um comprimento total de 852 m. Trata-se de dois tabuleiros contínuos em toda a sua extensão, apoiados nos encontros e pilares sobre aparelhos móveis unidireccionais, aferrolhados por meio de elementos fusíveis aos dois grupos de pilares centrais, P13 e P14. Os encontros possuem aparelhos amortecedores e de travamento para deslocamentos bruscos horizontais, como por exemplo provocados por um sismo. Este Projecto está em conformidade com os regulamentos e normas de Projecto de Construção de Pontes são eles, o R.E.B.A.P., R.S.A., Eurocódigo 2 e Eurocódigo 8.

Estágio no âmbito do projecto de execução de um viaduto sobre um sapal e o caminho de ferro

O presente relatório descreve o trabalho desenvolvido ao longo de um estágio realizado na empresa Professor Edgar Cardoso - Engenharia e Laboratório de estruturas no período de Março de 2009 a Maio de 2010. Neste estágio foi desenvolvido o Projecto de Execução do Viaduto sobre os Ramais de Caminho de Ferro pertencentes à SAPEC e à EDP e sobre um SAPAL que lhes fica contíguo, em Praias do Sado, inseridas no 2º lanço da Estrada de Ligação Alto da Guerra - Mitrena. Este viaduto suporta uma faixa de rodagem com duas vias de trânsito em sentidos opostos, e é constituído por um tabuleiro contínuo de 15 vãos, dois extremos de 21,00m e treze intermédios de 35,00 m cada, medidos sobre o eixo longitudinal do tabuleiro, tendo um comprimento total de 497, 00m. A estrutura do viaduto é composta por betão armado e pré-esforçado, sendo o seu tabuleiro apoiado nos encontros e pilares de secção circular, sobre aparelhos móveis unidireccionais, aferrolhados por meio de elementos fusíveis aos dois grupos de pilares centrais. O dimensionamento respeitou os regulamentos nacionais em vigor, nomeadamente o Regulamento de Betão Armado e Pré-Esforçado (R.E.B.A.P.) e o Regulamento de Segurança e Acções para Edifícios e Pontes (R.S.A) e os Eurocódigos 2 e 8, nas situações onde os anteriores são omissos.

Estudo de viadutos rodoviários com vigas pré-fabricadas pré-esforçadas

O presente documento relata o trabalho desenvolvido pelo estagiário durante o período do seu estágio curricular, no âmbito da elaboração de projectos de estruturas de betão armado e pré-esforçado. Foi um trabalho que contribuiu para o aumento do seu leque de conhecimentos, criando a oportunidade de aplicá-los em casos reais, neste caso de viadutos rodoviários. Tratam-se e obras de arte constituídas por tabuleiros estruturalmente contínuos, formadas por vigas pré-fabricadas e pré-esforçadas e complementadas por uma camada de betão aplicado em obra. Têm a particularidade e a vantagem de a continuidade sobre os apoios intermédios ser realizada sem o recurso à aplicação de pós-esforço de continuidade. Esta é garantida utilizando apenas o betão armado. Durante a execução destes projectos, houve a oportunidade de simular, estudar e compreender todas as fases construtivas pelas quais as estruturas irão passar, até chegar à fase de serviço, que prolongar-se-á durante toda a sua vida útil. Mais concretamente, compreendeu-se a aplicação das diversas acções actuantes, permanentes e variáveis, assim como a evolução temporal dos diversos esforços internos, as tensões instaladas nos diversos elementos estruturais e as deformações consequentes. Serão mencionados os métodos de cálculo utilizados para dimensionar os diferentes elementos estruturais constituintes deste tipo de obra de arte, passando também pela descrição dos modelos de cálculo utilizados no cálculo automático. Os elementos estruturais analisados foram o tabuleiro, pilares, carlingas, encontros, fundações e lajes de transição. Determinaram-se também as características dos equipamentos acessórios, isto é, os aparelhos de apoio e juntas de dilatação.

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.

Estabelecimento de um modelo para o cálculo da incerteza associada às medidas de poluentes atmosféricos na refinaria de Sines

A monitorização de processos ambientais conduz à obtenção de resultados cuja aferição da qualidade é um requisito raramente cumprido. No entanto, importantes decisões de gestão ambiental, sociais e políticas com impacto directo nas populações são tomadas suportadas nestes resultados. A validação de uma medição, como suporte à decisão, é impossível sem o conhecimento da incerteza associada ao próprio resultado. É a incerteza que define a qualidade do resultado. Com este trabalho pretendeu-se contribuir para o aperfeiçoamento do Controlo da Poluição na Refinaria da Galp Energia, em Sines, através do estabelecimento de um projecto de cálculo das incertezas associadas aos teores de poluentes medidos. Foram alvo deste estudo os valores medidos de dióxido de enxofre, óxidos de azoto e partículas monitorizadas. O conhecimento do valor de incerteza associada aos resultados permitirá actuar preventivamente e tomar acções correctivas de modo a garantir o cumprimento pleno da licença ambiental. Para avaliar a incerteza usou-se o procedimento preconizado pela norma ISO em que os passos envolvidos são a especificação do processo de medida, identificação das fontes de incerteza, cálculo da incerteza combinada e cálculo da incerteza expandida. Após a caracterização da actividade da empresa, do enquadramento legislativo, do desempenho no triénio 2005-2007 e da caracterização dos aparelhos de medida, foi feito um estudo estatístico aos valores medidos por estes três analisadores durante diversos períodos do ano de 2007 e foi determinado o modelo de cálculo do valor de incerteza associado a cada uma das medidas. Os valores, associados à respectiva incerteza, foram comparados com os limites impostos pela licença ambiental, verificando-se o cumprimento desta. A determinação da incerteza associada aos resultados de monitorização dos efluentes gasosos desta instalação reforça a credibilidade dos valores medidos, o compromisso da melhoria contínua da qualidade dos processos, produtos e serviços, do desempenho ambiental e da segurança das pessoas e bens, como contributo para um desenvolvimento sustentável desta companhia.

Análise da viabilidade de utilização, em caminhos de ferro, de travessas de madeira obtidas a partir de lamelados de madeira, em alternativa às travessas de madeira tradicionais

A utilização de travessas de madeira de Pinho bravo (Pinus pinaster Ait.) no Caminho de Ferro continua a ter uma expressão significativa em Portugal, nomeadamente para instalação em pontes metálicas, em túneis existentes e objecto de electrificação (compatibilização do gabarit de electrificação com a rasante), em aparelhos de mudança de via, na substituição de elementos danificados em linhas existentes e equipadas com este tipo de travessas, etc. Os custos de produção dessas travessas associadas a uma crescente falta ou baixa de qualidade da matéria-prima, conduzem à necessidade de se equacionarem soluções alternativas. Assim, e no intuito de procurar novas soluções com caraterísticas de desempenho no mínimo idênticas e porventura mais interessantes em termos económicos e ambientais, importa conduzir uma análise comparativa da solução tradicional (madeira maciça) com uma solução baseada nos produtos técnicos da madeira (lamelados colados, placa microlamelada colada ou outros). Desta forma o estudo proposto, desenvolvido em colaboração com o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) – Núcleo de Estruturas de Madeira, pretendeu avaliar o comportamento dos lamelados colados quando sujeitos a um tratamento industrial com creosote, em escala industrial, e o efeito do tratamento com creosote na qualidade da colagem (a curto e a médio prazo). O estudo engloba ainda uma análise simplificada de custos de produção, com o objectivo de permitir avaliar da viabilidade económica da solução apontada. O estudo compreendeu várias soluções de lamelados colados destinados a aplicações em condições exteriores. As soluções diferenciaram-se quanto às espécies de madeira empregues e ao tipo de cola utilizada no seu fabrico. Os resultados obtidos permitem concluir da viabilidade técnica da utilização de lamelado colado, sendo no entanto crucial um controlo apertado da qualidade de fabrico (colagem) e da disposição das lamelas de forma a prevenir a existência de zonas de borne de difícil acesso ao produto, afectando a qualidade do tratamento. No entanto, do ponto de vista de custos a solução com madeira lamelada colada apresenta-se significativamente mais cara.

Projecto de execução de fundações e estruturas de uma ponte em betão armado pré-esforçado

Este Trabalho refere-se ao Projecto de Execução de Fundações e Estruturas de uma Ponte Rodoviária em betão armado pré-esforçado, realizado no âmbito do Trabalho Final de Mestrado em Engenharia Civil – Especialização em Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O Projecto de Execução é composto de Peças Escritas e Peças Desenhadas. Nas Peças Escritas estão incluídos: Memória Justificativa e Descritiva; Cálculos Justificativos e Anexos. A ponte é composta por dois tabuleiros paralelos com 10,28m de largura cada um e afastados entre si de 0,10m. A obra é constituída de 8 tramos; os tramos correntes com 31m de comprimento e os tramos extremos com 25 e 20m de comprimento, perfazendo um comprimento total de 231m. A obra foi parcialmente isolada dos sismos pela introdução, em todos os pilares, de aparelhos de apoio de elevado amortecimento sísmico do tipo HDRB (High Damping Rubber Bearings). Encontram-se particularmente discriminadas e detalhadas neste projecto as seguintes situações: - Cálculo do Pré-esforço e respectivas perdas; - Acção das sobrecargas rodoviárias; - Diferença de comportamento da obra na entrada em serviço e no longo prazo; - Análise sísmica e do isolamento sísmico; - Estudo dos efeitos diferidos: retracção e fluência. Tendo as abordagens de cálculo e as verificações de segurança seguido a regulamentação nacional em vigor, nomeadamente RSA e REBAP, foi no entanto feita uma aproximação às regras do “Capacity Design” previstas no EC8, em que se privilegia a actuação do projectista sobre o comportamento da estrutura, procurando uma resposta não linear da mesma, visando garantir que: - A rotura não ocorrerá nos elementos de fundação; - Nos pilares a dissipação de energia se faz através de rótulas plásticas, evitando-se roturas associadas a esforços transversos. A aplicação destas regras neste Projecto demonstrou haver um agravamento substancial na definição dos esforços a que devem resistir alguns dos componentes da estrutura, designadamente os pilares e as fundações, originando soluções de secções de betão e armaduras bem mais exigentes do que aqueles que resultariam da simples verificação de segurança, pela comparação entre esforços actuante e esforços resistentes “secção a secção”, imposta pela actual regulamentação nacional.

Concessão Douro Litoral A32/IC2: passagens inferiores pré-fabricadas no sistema arco "Techspan" e muros ala de suporte de terras no sistema "Terra Armada": ponte sobre o rio Antuã: aplicação da tecnologia "Freyssinet"

O presente relatório visa apresentar o trabalho desenvolvido pelo estagiário na empresa Freyssinet – Terra Armada, S.A. (FTA). O relatório traduz o acompanhamento do estagiário na construção e aplicação da tecnologia Terra Armada em duas passagens inferiores, bem como o acompanhamento dos trabalhos efectuados pela empresa FTA no que diz respeito à aplicação da tecnologia Freyssinet na ponte sobre o rio Antuã, estando ambas as obras abordadas inseridas no Lote 8 – “A32/IC2 Oliveira de Azeméis/IP1 (S. Lourenço) trecho 2 e 3 – a cargo da empresa Alves Ribeiro S.A.. Com a construção dos trechos 2 e 3 da A32 surgiu a necessidade de se restabelecerem algumas ligações, o que fez com que após estudadas as soluções passíveis de serem utilizadas, se tivesse optado pela construção de túneis a céu aberto na execução dos restabelecimentos. Descreve-se neste documento a metodologia utilizada e as tecnologias patenteadas pela empresa Terra Armada, sendo estas compostas pelos Arcos “Techspan” e muros de ala executados com recurso à tecnologia “Terra Armada”. Em relação à ponte sobre o rio Antuã inserida no trecho 2 da empreitada de construção da A32, foi construída com recurso a cimbre auto-lançável e betonada in situ, havendo a necessidade de aplicação de tecnologias patenteadas pela Freyssinet no que diz respeito às actividades de pré-esforço, aparelhos de apoio nas ligações entre o tabuleiro e os pilares e juntas de dilatação na ligação do tabuleiro aos encontros. Apresentam-se os procedimentos de montagem e aplicação das tecnologias anteriormente referidas. No presente relatório estão descritos e explicados detalhadamente os trabalhos executados pela FTA, nomeadamente a aplicação da tecnologia “Terra Armada” no que diz respeito à construção das passagens inferiores, e a aplicação da tecnologia “Freyssinet” aplicada aquando da construção da ponte sobre o rio Antuã.

Parte I: montagem do túnel pré-fabricado (Arco Techspan), localizado na variante do Cávado - Dolce Vita Braga: parte II: reabilitação e reparação das pontes sobre o rio Criz I e Criz II na E.N. 234

O presente relatório visa apresentar o trabalho desenvolvido pelo estagiário, na empresa Freyssinet -Terra Armada, SA. Este encontra-se dividido em 2 partes distintas. A primeira no âmbito da actividade Terra Armada, consistiu no acompanhamento da montagem do túnel pré-fabricado que estabelece a ligação entre a Rua C junto ao Centro Comercial Dolce Vita em Braga e a Variante do Cávado. A segunda no âmbito da actividade Freyssinet, consistiu no acompanhamento da obra de reabilitação e reforço estrutural de duas pontes denominadas de Criz I e Criz II, ambas localizadas na E.N.234 junto a Santa Comba Dão. A intensa ocupação dos terrenos em meio urbano leva cada vez mais ao estudo de novas soluções que permitem melhorar a circulação de pessoas e bens. Para restabelecer a ligação entre a Rua C e a Variante do Cávado a solução encontrada passou pela construção de um Túnel a céu aberto. Esta foi a melhor solução encontrada pois está prevista a intersecção de três vias denominadas de Variante do Cávado, Rua B e Rua D, todas relacionadas com os restabelecimentos de acesso ao empreendimento Dolce Vita Braga. Sobre as pontes de Criz I e Criz II recordamos que as mesmas foram projectadas em 1975 pelo Prof. Edgar Cardoso, tendo sido construídas no período que decorreu entre 1976 e 1979. Apesar de serem pontes recentes, estas apresentavam um avançado estado de deterioração o que levou à elaboração de um projecto específico de reparação e reforço estrutural e consequente intervenção, tendo sido adjudicadas à Freyssinet as intervenções concernentes ao reforço com Pré-Esforço, substituição de aparelhos de apoio e juntas de dilatação. O que mais adiante se detalhará no presente relatório será a explicação e descrição dos trabalhos executados em ambas as obras, onde foram aplicadas a tecnologia Terra Armada no primeiro caso e a tecnologia Freyssinet para o segundo caso.

Ponte de Muxima: análise e dimensionamento segundo os eurocódigos e relatório de construção

Com este trabalho pretendeu-se abordar duas fases distintas e complexas de uma megaestrutura do calibre de uma obra de arte especial, como pode ser considerado o objeto de estudo do trabalho, a fase de projeto e a fase de construção. Percebe-se, por intermédio deste trabalho, a importância da utilização de modelos numéricos, com recurso aos mais sofisticados programas de modelação tridimensional, onde é imprescindível a modelação tomando em consideração os efeitos das fases construtivas. Os fenómenos físicos como a fluência e retração são de consideração imperativa, tal como a influência das sobrecargas de serviço, como é o caso das sobrecargas regulamentares que já incluem os seus efeitos dinâmicos. Realizou-se um modelo longitudinal de elementos finitos de barra, utilizando os programas GP2004 e RM2004, para a análise da fase construtiva, da fase de entrada em serviço e a longo prazo, considerando-se os 8000 dias como sendo a fase em que a obra se encontra estabilizada em termos de redistribuição de tensões. Deste modelo foi possível obter as envolventes de esforços e de tensões e os deslocamentos em todos os elementos, cruciais para o dimensionamento dos vários elementos constituintes da obra, tais como tabuleiros, pilares, fundações, juntas de dilatação, aparelhos de apoio e sistemas de equilíbrio. Neste caso concreto, e por questões de economia de espaço, é apresentado o dimensionamento do tabuleiro da ponte, para as fases acima referidas e para a situação de estados limites últimos de resistência à flexão composta (secção 6.1 de EC2) e de resistência ao esforço transverso (secção 6.2 do EC2) e aos momentos torsores (secção 6.3 do EC2); e estados limites de serviço, nomeadamente para a abertura de fendas e para a descompressão. Deste modelo, comprovou-se que para as ações consideradas, a armadura longitudinal principal, armadura transversal das almas e armadura de suspensão da laje de fundo, cumprem as suas funções resistentes, em termos de momentos fletores, de esforços transversos máximos com momentos torsores associados e de momentos torsores máximos com esforços transversos associados. Desenvolveu-se e analisou-se, também, um modelo transversal em elementos finitos de placa para o estudo e dimensionamento da secção em caixão do tabuleiro da ponte, modelado numa primeira fase no programa CSI Bridge e posteriormente exportado para o programa SAP2000, onde foram introduzidas as ações atuantes. A análise foi efetuada para as secções de apoio e para a secção a meio vão, no entanto, apresenta-se apenas o dimensionamento da secção de meio vão. Deste modelo obtém-se a armadura transversal necessária para suprir as necessidades em termos de esforços nas zonas de encastramento transversal das lajes e consolas, nas zonas de variação de espessura e zonas centrais da laje. Obtém-se ainda a armadura longitudinal secundária para as zonas das lajes e consolas. Adquiriu-se e desenvolveu-se competências ao nível de dimensionamento de estruturas de betão armado utilizando as normativas europeias, nomeadamente o Eurocódigo 0 na definição das combinações a considerar para os diversos estados limite, o Eurocódigo 1 para a adoção das ações relevantes para o estudo da obra em questão e o Eurocódigo 2 para a definição e/ou dimensionamento dos tabuleiros de betão armado. As conclusões relativamente às diferenças que advêm da adoção de ações segundo as SATCC, utilizadas no projeto de execução original, contra as dos Eurocódigos são evidentes. São apontadas, no capítulo da conclusão, algumas considerações finais relativamente às diferenças de resultados entre o projeto original e o presente estudo, tendo em conta os regulamentos utilizados. Para além do atrás exposto em termos de verificação de segurança dos tabuleiros, compilou-se alguma informação referente à fase de construção da obra, nomeadamente, na apresentação de algumas fases mais relevantes, assim como referências ao estaleiro adotado para uma obra desta envergadura e num território tão complexo, quanto o Angolano.

Sistema de medida de impedâncias em RF

O objectivo deste trabalho consiste na construção de um protótipo de um aparelho para medir a componente real e imaginária da impedância de dispositivos em RF. Inicialmente é efectuado um estudo do significado de impedância e de outros conceitos a ela associados. Assim como dos vários métodos existentes para a sua medição. Com base nesse estudo é adoptado um tipo de medidor para implementação. Após a implementação do protótipo são efectuados testes de modo a caracterizar o desempenho do mesmo. O protótipo possui um microcontrolador que permite gerir os vários módulos que o compõem e é também o responsável pela comunicação com o utilizador a nível local e com um PC ou terminal remoto. Os dados das medições são enviados para o PC através de uma ligação série para posterior tratamento dos mesmos através de software desenvolvido em ambiente Matlab. Pretende-se também demonstrar que é possível actualmente construir um aparelho de custo moderado mas cujas prestações, em certas aplicações, são adequadas, evitando assim a necessidade de utilizar outros aparelhos de laboratório, normalmente utilizados para este fim, cujo custo é cem vezes superior.

Interoperabilidade ferroviária: infraestrutura (Bitola)

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Vias de Comunicação e Transportes