Projecto de obras de arte especiais pré-fabricadas: viaduto

Trabalho de Projecto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Estruturas

Elastically restrained Bernoulli-Euler beams applied to rotary machinery modelling

Facing the lateral vibration problem of a machine rotor as a beam on elastic supports in bending, the authors deal with the free vibration of elastically restrained Bernoulli-Euler beams carrying a finite number of concentrated elements along their length. Based on Rayleigh's quotient, an iterative strategy is developed to find the approximated torsional stiffness coefficients, which allows the reconciliation between the theoretical model results and the experimental ones, obtained through impact tests. The mentioned algorithm treats the vibration of continuous beams under a determined set of boundary and continuity conditions, including different torsional stiffness coefficients and the effect of attached concentrated masses and rotational inertias, not only in the energetic terms of the Rayleigh's quotient but also on the mode shapes, considering the shape functions defined in branches. Several loading cases are examined and examples are given to illustrate the validity of the model and accuracy of the obtained natural frequencies.

Dosimetric effect by shallow air cavities in high energy electron beams

This study evaluates the dosimetric impact caused by an air cavity located at 2 mm depth from the top surface in a PMMA phantom irradiated by electron beams produced by a Siemens Primus linear accelerator. A systematic evaluation of the effect related to the cavity area and thickness as well as to the electron beam energy was performed by using Monte Carlo simulations (EGSnrc code), Pencil Beam algorithm and Gafchromic EBT2 films. A home-PMMA phantom with the same geometry as the simulated one was specifically constructed for the measurements. Our results indicate that the presence of the cavity causes an increase (up to 70%) of the dose maximum value as well as a shift forward of the position of the depthedose curve, compared to the homogeneous one. Pronounced dose discontinuities in the regions close to the lateral cavity edges are observed. The shape and magnitude of these discontinuities change with the dimension of the cavity. It is also found that the cavity effect is more pronounced (6%) for the 12 MeV electron beam and the presence of cavities with large thickness and small area introduces more significant variations (up to 70%) on the depthedose curves. Overall, the Gafchromic EBT2 film measurements were found in agreement within 3% with Monte Carlo calculations and predict well the fine details of the dosimetric change near the cavity interface. The Pencil Beam calculations underestimate the dose up to 40% compared to Monte Carlo simulations; in particular for the largest cavity thickness (2.8 cm).

Assessing the behaviour of RC beams subject to significant gravity loads under cyclic loads

Gravity loads can affect a reinforced concrete structure's response to seismic actions, however, traditional procedures for testing the beam behaviour do not take this effect into consideration. An experimental campaign was carried out in order to assess the influence of the gravity load on RC beam connection to the column subjected to cyclic loading. The experiments included the imposition of a conventional quasi-static test protocol based on the imposition of a reverse cyclic displacement history and of an alternative cyclic test procedure starting from the gravity load effects. The test results are presented, compared and analysed in this paper. The imposition of a cyclic test procedure that included the gravity loads effects on the RC beam ends reproduces the demands on the beams' critical zones more realistically than the traditional procedure. The consideration of the vertical load effects in the test procedure led to an accumulation of negative (hogging) deformation. This phenomenon is sustained with the behaviour of a portal frame system under cyclic loads subject to a significant level of the vertical load, leading to the formation of unidirectional plastic hinges. In addition, the hysteretic behaviour of the RC beam ends tested was simulated numerically using the nonlinear structural analysis software - OpenSees. The beam-column model simulates the global element behaviour very well, as there is a reasonable approximation to the hysteretic loops obtained experimentally. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A hybrid procedure to identify the optimal stiffness coefficients of elastically restrained beams

The formulation of a bending vibration problem of an elastically restrained Bernoulli-Euler beam carrying a finite number of concentrated elements along its length is presented. In this study, the authors exploit the application of the differential evolution optimization technique to identify the torsional stiffness properties of the elastic supports of a Bernoulli-Euler beam. This hybrid strategy allows the determination of the natural frequencies and mode shapes of continuous beams, taking into account the effect of attached concentrated masses and rotational inertias, followed by a reconciliation step between the theoretical model results and the experimental ones. The proposed optimal identification of the elastic support parameters is computationally demanding if the exact eigenproblem solving is considered. Hence, the use of a Gaussian process regression as a meta-model is addressed. An experimental application is used in order to assess the accuracy of the estimated parameters throughout the comparison of the experimentally obtained natural frequency, from impact tests, and the correspondent computed eigenfrequency.

Comporta de vigas: dimensionamento e análise estrutural

As comportas de vigas de fundo, objecto de estudo no presente trabalho, são essenciais devido à sua capacidade de controlo do fluxo de água em casos de emergência. Assim este trabalho visou o dimensionamento e análise estrutural de uma comporta dessa natureza. Para o seu dimensionamento foi essencial a norma DIN19704-1:1998, que define todos os padrões que devem ser levados em conta numa construção hidráulica em aço. Deste modo, após uma breve descrição do enquadramento e do estado da arte relativamente a este assunto, foram apresentados ao longo do trabalho, os cálculos dos principais componentes mecânicos que fazem parte dum projecto de uma comporta de vigas. Para comprovar a validade do dimensionamento da comporta realizado através da norma, recorreu-se a um software de análise e simulação por elementos finitos, COSMOSWorks, no sentido de assim prever o comportamento mecânico em análise estática linear, que as solicitações mecânicas em presença têm sobre a comporta. Os resultados da comparação entre o dimensionamento teórico e a análise de tensões através do COSMOSWorks nos elementos mais críticos da estrutura, permitem concluir globalmente que a comporta está bem dimensionada tendo em conta os esforços que tem de suportar.

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.

New stacked photodevices for signal multiplexing and demultiplexing applications in the visible spectrum

Results on the use of a double a-SiC:H p-i-n heterostructure for signal multiplexing and demultiplexing applications in the visible range are presented. Pulsed monochromatic beams together (multiplexing mode), or a single polychromatic beam (demultiplexing mode) impinge on the device and are absorbed, accordingly to their wavelength. Red, green and blue pulsed input channels are transmitted together, each one with a specific transmission rate. The combined optical signal is analyzed by reading out, under different applied voltages, the generated photocurrent. Results show that in the multiplexing mode the output signal is balanced by the wavelength and transmission rate of each input channel, keeping the memory of the incoming optical carriers. In the demultiplexing mode the photocurrent is controlled by the applied voltage allowing regaining the transmitted information. A physical model supported by a numerical simulation gives insight into the device operation.

Seismic resistance of earth construction in Portugal

This paper presents an assessment of the potential seismic performance of new earth construction in Portugal. Results of a parametric study on a properly designed rammed earth construction, considering several strengthening solutions, are presented and discussed. It is concluded that single storey houses can have acceptable seismic performance even in high seismicity areas, provided that the structure is adequately strengthened by reinforced concrete columns and beams. Improvement of the characteristics of the structural material (earth) may be necessary to reduce damage.

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.

A utilização da madeira na construção de edifícios: alternativas às soluções tradicionais

Esta dissertação insere-se num projecto de investigação relacionado com o papel que a madeira apresenta na construção nos tempos de hoje, necessário para obtenção do Mestrado em Engenharia Civil. A madeira apresenta, enquanto material de construção, especificidades únicas: é um material orgânico, ao contrário da pedra, do aço e do betão; é um material combustível, sem que isto implique necessariamente uma baixa resistência ao fogo; é um material tradicional, presente em pavimentos e coberturas de edifícios antigos e é, paradoxalmente, um material novo, adoptado em arrojadas obras de arquitectura contemporânea. Estas características, associadas à necessidade de garantir a sustentabilidade da construção e de conservar e reabilitar o património edificado, tornam essencial o estudo das propriedades mecânicas do material, dos seus processos de degradação química e biológica, dos meios de protecção e do comportamento de elementos estruturais ao fogo. As estruturas em madeira têm tido uma procura crescente no nosso país, revelando-se uma opção interessante, como alternativa a estruturas de aço ou de betão. No entanto, por configurarem ainda soluções estruturais, materiais e processos construtivos pouco comuns entre nós, considera-se que não estão suficientemente divulgados os instrumentos de que podemos e devemos dispor para a garantia da qualidade destas estruturas. É apresentado um estudo de viabilidade económica no âmbito do nosso país, comparando casas em madeira, modulares pré-fabricadas, com casas cuja construção é feita em alvenaria e betão armado, de forma a poder comparar os custos para ambas as soluções construtivas. Para tal, foram realizadas visitas a empresas, fábricas e a obras com o objectivo de entender como funciona o processo de fabrico de uma casa pré-fabricada em madeira.

Placas de OSB: investigação e estudo laboratorial das suas características de desempenho

A utilização de placas de OSB – Oriented Strand Board está em franca expansão no território nacional e parece ser uma alternativa ecológica e económica aos painéis de derivados de madeira normalmente usados. O OSB é obtido num processo de fabrico resultante da interacção de diversas variáveis, que conferem aos painéis uma vasta gama de aplicações estruturais ou não estruturais (paredes exteriores e interiores, pavimentos, coberturas, componentes de vigas, cofragens, embalagens, móveis, elementos de decoração, etc.). Neste trabalho pretendeu-se investigar, através de pesquisa bibliográfica as características das placas OSB assim como seu processo de fabrico e condicionantes existentes no seu decurso. Em seguida estas foram comparadas com os seus principais concorrentes, o contraplacado e o aglomerado de madeira e cimento. O trabalho experimental realizado teve como objectivo analisar as propriedades de OSB, proveniente do mercado nacional, de acordo com a EN 300:2006 e com os dados recolhidos na pesquisa bibliográfica. Foram executados ensaios de flexão (EN 310:2002), inchamento em espessura (EN 317:2002) e ensaios de flexão após envelhecimento (EN 321:2010). Concluiu-se que o OSB é um material com algumas características de destaque, no entanto a substituição de outros derivados de madeira por este deve ser acompanhada por estudos, principalmente em ambientes húmidos. É importante realçar que este possui modelos com características específicas para determinadas utilizações e ambientes que possibilitam uma optimização do seu comportamento, no entanto, nos ensaios realizados apenas foi utilizado um modelo base de OSB.

Acompanhamento da construção de obras de arte

No âmbito do Trabalho Final de Mestrado (TFM), propus a realização do presente relatório de estágio para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, inserido no perfil de estruturas do mestrado de engenharia civil, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. Para realização deste relatório, realizei um estágio com o período de quatro meses, na Mota-Engil, Engenharia e Construção, SA, onde estive integrado na obra de construção do sublanço da estrada denominada “EN238 – Sertã/ Oleiros” integrado na subconcessão do Pinhal Interior (Lote 10). A obra localiza-se na província da Beira Baixa, no distrito de Castelo Branco e abrange os concelhos de Sertã e Oleiros. Neste trabalho desenvolveram-se essencialmente duas vertentes da área da Engenharia: “Coordenação” e “Construção”.

Evaluation of IMRT and VMAT techniques with and without flattening filter using pareto optimal fronts

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde.