Escavações profundas em meios urbanos

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

Fundações

Mestrado em Contabilidade

Paredes moldadas no edifício Carlton Life Lusíada, São Domingos de Benfica, Lisboa

Define-se como paredes moldadas os elementos estruturais, fabricados em betão armado, construídos “in situ” por meio de escavação no terreno de trincheiras profundas e relativamente largas, sem necessidade de entivações. Estas paredes, mais propriamente designadas por cortinas, são construídas antes da retirada do terreno que vai dar lugar à futura escavação. Devido às características do terreno(terreno mole), a escavação da vala, fez-se utilizando Lamas Tixotrópicas (Bentonite), que são introduzidas à medida que a escavação vai avançando. Estas permanecem no interior da vala, durante as operações de escavação, colocação da armadura e da própria betonagem. Na betonagem, como o peso específico da bentonite é inferior ao do betão, à medida que se vai betonando, a bentonite vai sendo expulsa da trincheira, sendo reaproveitada para painéis a executar posteriormente. A Carlton Life, ao pretender construir uma Unidade de Cuidados Continuados junto ao Hospital dos Lusíadas, para complemento do mesmo, teve que atender à envolvente e às suas condicionantes. A equipa de projecto, neste caso o Gabinete de Projecto Sopsec, com sede no Porto, procedeu ao levantamento das condições existentes assim como dos respectivos condicionamentos. Dado que junto, à futura edificação, do lado Norte, situa-se a Av. Lusíada e sob a mesma, a linha Azul do Metropolitano de Lisboa, a execução da contenção seria condicionada não só pela profundidade das fundações,como pela proximidade da linha de Metro. O alçado Norte, virado para a linha de Metro, teria que ser executado através de paredes moldadas, sem ancoragens, pelo que as paredes teriam que ser escoradas, processo pouco usual, justificando-se assim o interesse deste trabalho. Este relatório refere-se a esta fase da construção do edifício, paredes moldadas e monitorização da respectiva execução.

Dimensionamento de um silo em betão armado para stockagem de cimento com fundações indirectas

O presente trabalho é o corolário do curso de engenharia civil, para a obtenção do grau de Mestre, tendo-se optado pela elaboração do dimensionamento de um Silo em betão armado. O projecto inclui os elementos necessários para uma correcta execução desta estrutura. Os silos são construções, que em função da sua finalidade de utilização estão sujeitos a diversas acções peculiares. No presente trabalho foram consideradas as acções, indicadas nos Eurocódigos para este tipo de estruturas, nomeadamente a acção gerada pela presença do material ensilado, que conduz a um conjunto de pressões horizontais e verticais nas paredes do Silo, bem como a acção causada pelo gradiente de temperatura, devido ao material ensilado (120ºC). O estudo realizado para o dimensionamento do Silo, foi feito considerando a discretização do mesmo através de um programa de elementos finitos, tendo a introdução da estrutura sido realizada em computador com recurso ao “SAP2000”. Foram estudados 2 modelos: O primeiro partindo de uma configuração unifilar em que se consideraram apenas elementos ditos frames (barras), o qual serviu basicamente para o pré dimensionamento da estrutura. O segundo mais completo em que a estrutura foi analisada a partir de um conjunto que incluía a modelação de todos os elementos previamente dimensionados, com recurso a outros softwares (Robot), folhas de cálculo, tabelas e ábacos. Reuniram-se também elementos relativos a estruturas deste tipo tendo-se consultado bibliografia da especialidade, de modo a adquirir um conhecimento mais profundo necessário à realização deste projecto.

Projecto de fundações e estrutura destinado a um hotel

O objectivo da realização deste trabalho, foi a aplicação dos conceitos aprendidos ao longo da licenciatura em Engenharia Civil, e mais aprofundados no Mestrado no perfil de Estrutura, 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 a seguir para obra e ser executado. Tendo como base as características arquitectónicas do edifício e as geotécnicas do local de implantação deste, foi elaborado um projecto de um edifício com estrutura em betão armado, utilizando pré-esforço em lajes de maiores 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 de dimensionamento de fundações. Para a análise estrutural do edifício foi utilizado o programa de cálculo automático SAP2000, bem como o programa de FAGUS para o cálculo 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 consideradas tiveram sempre o objectivo de obter a melhor solução, traduzida na melhor custo/qualidade.

Capacidade resistente de fundações superficiais

No contexto actual e dado que a engenharia se encontra numa situação de transição entre os actuais regulamentos, normas em vigor e as normas e regulamentos europeus que futuramente vigorarão, surge a necessidade, o interesse e a preocupação em compreender que alterações irão os últimos introduzir no conceito e filosofia do dimensionamento. No presente caso a Norma Portuguesa EN 1997-1:2007 (EC7) conduz a modificações significativas no dimensionamento de fundações superficiais, relativamente aos Métodos Tradicionais. Avaliar as repercussões e o impacto desta transição é o âmbito da dissertação, cujo elemento fulcral é a análise comparativa do preconizado no Eurocódigo e nos Métodos Tradicionais. Nesse sentido o trabalho abrange entre outros os seguintes objectivos: • Compreensão dos conceitos e filosofias dos Métodos Tradicionais; • Compreensão do conceito e filosofia do EC7; • Análise comparativa entre os Métodos Tradicionais e EC7; • Análise crítica e conclusiva sustentada quer pela abordagem teórica quer pela via de aplicações de cálculo de ambos os métodos. Os Capítulos 2 e 3 pretendem, resumidamente, alcançar os dois primeiros objectivos fundamentais acima referidos, para desenvolver e suportar estes objectivos a primeira parte do trabalho centrou-se na pesquisa dos fundamentos teóricos das várias filosofias de dimensionamento, nomeadamente das obras referidas na bibliografia. Do Capítulo 2 destacam-se as teorias de capacidade resistente de Terzaghi, Meyerhof, Prandtl, Rankine, Hansen e Vesic, assim como, respectivas figuras de rotura, expressões de capacidade resistente, coeficientes de capacidade resistente. No que diz respeito aos casos de carga são abordados o carregamento vertical centrado, carregamento inclinado, carregamento excêntrico e a influência da variação do nível freático. Neste capítulo é ainda abordada a verificação de segurança e respectivos coeficientes de segurança globais. A abordagem do EC7 corresponde ao Capítulo 3, de onde se destacam as abordagens de cálculo, a capacidade resistente ao carregamento e os coeficientes de segurança parciais. O ponto seguinte reflecte a transição entre a análise teórica e isolada inicial para uma análise comparativa e de síntese que permite a formulação das expressões de dimensionamento e verificação da segurança, através de duas folhas de cálculo que traduzem os critérios de dimensionamento de fundações superficiais segundo os Métodos Tradicionais e segundo o EC7; No Capítulo 5 são abordados e apresentados os exemplos de cálculo, com verificação segundo a Abordagem Tradicional e o EC7, em condições drenadas e em condições não drenadas para as seguintes situações: • Carregamento vertical centrado; • Carregamento inclinado centrado; • Carregamento vertical excêntrico; • Carregamento inclinado excêntrico; Cada exemplo traduz um valor mínimo de largura de fundação para o qual a segurança se encontra verificada, tendo sido elaborado um quadro resumo e retiradas as respectivas conclusões. Seguidamente no Capítulo 6 são realizadas as considerações finais do trabalho.

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.

Um edifício: várias soluções técnicas de fundações superficiais

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo, no âmbito das fundações superficiais. Assim, considerou-se um edifício e a partir das suas características e do tipo de solo apresentaram-se várias soluções técnicas para a sua fundação. A sapata, após uma primeira análise resultou inviável devido à sua proximidade observando-se que a área das mesmas eram superiores a 50% da área de implantação do edifício. As soluções técnicas estudadas foram: vigas de fundação, ensoleiramento geral com altura constante e ensoleiramento geral vigiado. Nos dimensionamentos foram considerados os regulamentos - R.S.A., R.E.B.A.P. e Eurocódigos 2 e 7. É também apresentado um estudo económico para as três soluções técnicas.

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.

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 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.

Projecto de fundações e estruturas do edifício administrativo do parque de materiais e oficinas de Ceira

O presente trabalho refere-se às fases de projecto da estrutura do Edifício Administrativo do Parque de Material e Oficinas, destinado ao apoio à frota circulante para a rede de transportes do Metro do Mondego. As instalações serão construídas junto à Estação de Ceira. Na escolha das soluções a adoptar foram considerados todos os condicionalismos existentes, em particular os inerentes à implantação geral da obra e sua utilização. Foram igualmente tidas em conta as acções passíveis de actuar na estrutura, bem como as propriedades dos materiais utilizados e os processos construtivos que venham a ser utilizados.

Aeroporto internacional de Nacala: ensaios para controlo de terraplenagens e fundações

O presente Trabalho Final de Mestrado relata a experiência profissional e pessoal vivida ao longo de 6 meses de estágio na obra do Aeroporto Internacional de Nacala, Moçambique, a cargo da Construtora Norberto Odebrecht. Neste relatório, descreve-se o enquadramento do estágio numa cultura tipicamente africana, mas com grande influência lusófona, analisando indicadores económicos, sociais e demográficos e descrevendo a relação histórica e contemporânea com Portugal, nomeadamente no setor da Engenharia Civil. Naturalmente, o maior destaque é dado à situação atual de Moçambique, enquanto país independente, detentor de uma incrível riqueza cultural e natural e com possibilidade de construir um futuro brilhante. Foi precisamente numa perspetiva de futuro e de desenvolvimento económico e social que o governo moçambicano lançou um projeto de modernização da rede de transportes, onde se inclui a ampliação e requalificação de diversos aeroportos do país. Entre estes, o Aeroporto Internacional de Nacala representa uma esperança de evolução da zona norte de Moçambique, onde reside grande parte da população. Ao longo do estágio foram desempenhadas diversas atividades na área da Engenharia Civil, tanto em equipas de planeamento como em equipas de produção. Entre as atividades mais relevantes contam-se a programação de obra, as medições e orçamentação, os ensaios para controlo de terraplenagens e o acompanhamento da construção das fundações do Terminal de Passageiros. Além de relatar as experiências vividas, o presente documento procura relacionar os ensaios de controlo de terraplenagens dos terrenos de fundação do Aeroporto Internacional de Nacala, com as ações e tomadas de decisão em obra. Foca-se essencialmente na pertinência dos ensaios realizados e no controlo de qualidade da obra. O mesmo exercício foi realizado para a construção das fundações do edifício do Terminal de Passageiros, acompanhando a implantação no terreno, a montagem das armaduras e a betonagem das sapatas. Por fim, apresentam-se perspetivas quanto ao desenvolvimento da obra em curso e quanto ao futuro da colaboração com a Construtora Norberto Odebrecht.

Projeto de estruturas e fundações de um edifício de serviços

O presente trabalho é o culminar de um percurso académico cheio de aprendizagens que me preencheu por completo. A realização de um projeto de estruturas como trabalho final de mestrado (TFM) foi uma escolha fácil, pois, na minha opinião, permite fazer a transição entre os conceitos adquiridos durante o curso e os métodos utilizados no ambiente não académico. O objetivo do trabalho é realizar o projeto de estruturas e fundações de um edifício destinado a serviços. Foram aplicados os conhecimentos adquiridos ao longo de todo o curso de Engenharia Civil, em especial das Unidades Curriculares de dimensionamento de estruturas. Foi elaborado um modelo da estrutura num programa de cálculo automático: SAP2000. Assim, de acordo com os resultados fornecidos pelo programa e através da consulta dos regulamentos nacionais (REBAP e RSA) e internacionais (Eurocódigos), foi possível dimensionar todos os elementos estruturais. Os diferentes aspetos condicionantes no projeto foram devidamente analisados e discutidos, por forma a encontrar a solução que mais se adequa ao pretendido. Todas as opções tomadas são devidamente justificadas, procurando-se elaborar um trabalho detalhado e, acima de tudo, correto. É importante dizer ainda que, a permanente troca de ideias e conhecimentos entre colegas e, como é óbvio, com o orientador do trabalho, foi muito relevante na realização deste trabalho. Uma parte essencial de um projeto são, sem dúvida, as peças desenhadas. Nesse capítulo tentou-se atingir um nível de detalhe e simplicidade que permita uma interpretação inequívoca dos mesmos.