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.

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.

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.

Construção de obras de arte de médio vão através do método construtivo de viga de lançamento (V.L.)

O presente relatório de estágio enquadra-se no âmbito do Trabalho Final de Mestrado no curso de Engenharia Civil, perfil de Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. Desta forma, foi realizado um estágio na empresa Opway – Engenharia, com a duração de 16 semanas, com integração na Direcção Técnica e de Inovação desempenhando as funções de análise e acompanhamento de obras de arte especiais de médio vão. Pretende-se demonstrar, neste relatório, a grande especificidade deste tipo de construções quer ao nível do Dimensionamento como ao nível da Construção. Ao nível do processo de Dimensionamento são apresentados dois capítulos, um relativo ao projecto de alterações de uma Viga de Lançamento e outro relativo ao projecto de execução de um viaduto construído através deste tipo de cimbres. Desta forma, o Capítulo 2 aborda os principais factores a ter em consideração num caso de adaptação de um cimbre deste tipo, utilizado anteriormente num determinado tabuleiro, para um novo tabuleiro a realizar, com características necessariamente diferentes. Por sua vez, o Capítulo 5 prende-se com uma análise e descrição de um projecto de execução de um tabuleiro de um viaduto construído por este método construtivo. No âmbito de Construção, o Capítulo 3 aborda o método de funcionamento deste tipo de cimbres desde que chega ao local da empreitada, até à sua saída. O Capítulo 4 consiste numa avaliação de soluções para a construção de um tabuleiro, onde a solução inicial consistia na construção por avanços sucessivos enquanto que a solução variante, (adoptada), consiste na construção por lançamento incremental. Neste capítulo está demonstrada a variação de quantidades de materiais entre as duas soluções e consequentemente a sua tradução em valores monetários. Os casos de estudo, que serviram como base de trabalho, ao nível do acompanhamento da construção foram, o Viaduto ferroviário de alta velocidade “O Marco”, em Santiago de Compostela e o Viaduto sobre o Rio Águeda em Ciudad Rodrigo. Ao nível do aspecto de projecto, o caso em estudo foi do Viaduto sobre a Ribeira de Zacarias (V3), integrado na subconcessão do Douro Interior, Alfândega da Fé. Este relatório resulta da análise de documentos relativos aos diferentes tipos de projecto mencionados como também da oportunidade de realização de acompanhamento da construção deste tipo de obras de arte.

Análise dinâmica de um equipamento industrial

Equipamentos rotativos podem ser encarados como vigas em apoios elásticos suportando um número finito de elementos concentrados ao longo do seu comprimento. Em operação, este tipo de equipamento pode ser exposto a solicitações dinâmicas severas. Com a finalidade de evitar regimes críticos, os autores propõem um algoritmo baseado no Quociente de Rayleigh, utilizando ateoria das vigas de Bernoulli-Euler. Este algoritmo permite a determinação das soluções próprias de vigas contínuas, considerando diversas condições de fronteira e o efeito da massa concentrada e inércia de rotação dos elementos suportados. Tentando reproduzir as configurações de sistemasreais são usadas diferentes condições de fronteira na formulação da teoria das vigas de Bernoulli- Euler. Salienta-se o facto dos dados analíticos serem experimentalmente verificados através de ensaios de impacto, sendo por sua vez utilizados como entradas do algoritmo de modelação, para a identificação da rigidez torsional dos apoios. Os resultados são discutidos e comparados,sempre que apropriado, com resultados já publicados. Finalmente, o trabalho futuro é delineado.

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.

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.

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.

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 um edifício de escritórios: torre ocidente do centro comercial colombo

O presente relatório de estágio tenta traduzir quatro meses de estágio académico realizado na construção da Torre Ocidente do Centro Comercial Colombo expondo quer o trabalho realizado, quer as matérias analisadas e estudadas ao longo deste período. Este estágio foi cumprido no âmbito do Trabalho Final de Mestrado do curso de Engenharia Civil, no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. A empreitada poder-se-á dividir em duas partes distintas: o reforço do núcleo central da estrutura ao nível dos pisos previamente erigidos, sendo os seus elementos constituintes em betão armado; e a estrutura dita elevada, na qual o núcleo central tem o seu desenvolvimento até à cobertura do edifício, enquanto a periferia é constituída por vigas e pilares metálicos, em conjunto com lajes colaborantes. É, na sua essência, uma estrutura mista. Dado que ocorreu um período de aproximadamente 15 anos entre a construção do Centro Comercial e as torres, existiu a oportunidade de complementar e ajustar o comportamento estrutural das torres, reforçando desta forma o embasamento das mesmas. Este reforço consistiu na construção de novos elementos verticais (paredes), devidamente ligadas ao ensoleiramento geral da estrutura conjunta e dispostas de forma a conferir maior capacidade resistente ao efeito da acção sísmica. Embora o início da construção do esqueleto da estrutura elevada estivesse prevista para estar incluído no período de estágio, isso não se verificou. Foi contudo, analisado durante o seu período, o método construtivo a ser usado (pouco usual em Portugal para a construção de edifícios) e o projecto de estabilidade da mesma, assim como alguns dos elementos que a constituem. Está incluído também neste relatório, a descrição de trabalhos análogos ao âmbito do Trabalho Final de Mestrado executado ao longo do período de estágio.

Construção de estações de metropolitano

O presente relatório de estágio enquadra-se no âmbito do Trabalho Final de Mestrado inserido no curso em Engenharia Civil, do perfil de Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. Como tal, foi realizado um estágio com o período total de dezoito semanas, pela empresa OPWAY – Engenharia, integrado na obra pública do Prolongamento da Linha Vermelha do Metro de Lisboa relativo ao troço Gare do Oriente – Aeroporto, mais precisamente, nas Estações de Moscavide, Encarnação e Aeroporto. O trabalho desenvolve duas componentes distintas da área de Engenharia, nomeadamente; “Dimensionamento” e “Construção”. Em termos do campo “Dimensionamento” são apresentados os Capítulos 3 e 4, nos quais são tratados todos os aspectos inerentes ao dimensionamento dos elementos estruturais das contenções periféricas e internos, respectivamente, das estações alvo. Neste contexto, em ambos os casos são expostos temas como:” Acções”, “Modelos de Cálculo”, “Estados Limites” e “Verificação da Segurança”. Referente ao Capítulo 3 é desenvolvido, ainda, o assunto “Esforços/Deformações de Dimensionamento”. Estes capítulos foram desenvolvidos com base no estudo das Memórias Descritivas e dos Cálculos Justificativos das estruturas das três estações de metropolitano. Relativamente ao campo “Construção” são expostos os Capítulos 5, 6 e 7. O primeiro trata das alternativas de projecto mais relevantes sendo estas devidamente justificadas em termos de vantagens e desvantagens, em que, o segundo trabalha a evolução construtiva das estações durante o período de estágio. O Capítulo 7 descreve e desenvolve as actividades pessoais realizadas para com a obra enquanto estagiário. Os Capítulos 3, 4, 5 e 7 são complementados pelos Anexos I, II, III e IV, respectivamente. Os anexos são utilizados, igualmente, como pontos de referência para as peças desenhadas das estruturas das estações, projectos esses que são disponibilizados unicamente em suporte informático.

Execução de viadutos com tabuleiro pré-fabricado

O presente relatório de estágio enquadra-se no âmbito do Trabalho Final de Mestrado, inserido no curso em Engenharia Civil do perfil de Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. Tem como objectivo apresentar o trabalho realizado ao longo de dezasseis semanas na empresa OPWAY – Engenharia S.A., integrado no estudo e acompanhamento da execução da Passagem Superior 1 (PS1) da Linha da Beira Baixa, Troço: Castelo Branco / Covilhã, Sub Troço Vale de prazeres / Covilhã. Este trabalho desenvolveu-se essencialmente em torno de três fases, nomeadamente, “Fabrico dos Pré-Fabricados”, “Dimensionamento de um Tabuleiro Pré-fabricado” e “Transporte e Montagem dos elementos Pré-Fabricados”. Assim, com o intuito de compreender o processo de Fabrico dos Pré-Fabricados, foi realizado o acompanhamento de todo este procedimento relativo aos elementos do viaduto em estudo, na empresa ACEPREPOR, Pré-Fabricados de Portugal ACE. No Capítulo 2 encontram-se retratados os trabalhos de “Preparação”, “Fabrico”, “Inspecções e Ensaios”, “Acabamentos” e “Transporte”. No que diz respeito ao dimensionamento do tabuleiro do viaduto em estudo, serão apresentados todos os aspectos inerentes a esta fase no Capítulo 3. Neste contexto, no respectivo capítulo são abordados temas como: “Acções”, “Modelo de Cálculo”, “Estados Limites” e “Verificações de Segurança”. Tendo este estudo sido baseado na Memória Descritiva e nos Cálculos Justificativos do caso de estudo - Passagem Superior 1 da Linha da Beira Baixa. Relativamente ao transporte e montagem dos elementos pré-fabricados, são apresentados no Capítulo 4 os seguintes pontos: “Caminhos de Acesso”, Equipamentos”, “Apoios Provisórios” e “Aplicação de Pré-esforço”. É de salientar ainda, que as vantagens inerentes ao processo de pré-fabricação na construção, são mencionadas no Capítulo 5, onde se refere o motivo da opção pela pré-fabricação da PS1 da Linha da Beira Baixa. Além disso, é apresentado um estudo comparativo entre as soluções tradicionais e pré-fabricadas utilizando com referência os dados relativos a um outro viaduto, mais concretamente o viaduto 2 da Subconcessão Douro Interior (lote 5).

Acompanhamento do modelo de gestão da segurança, qualidade e ambiente, para a construção das novas instalações da Polícia Judiciária

Este estágio foi realizado no âmbito do Trabalho Final de Mestrado em Engenharia Civil, na área de especialização de Edificações, e teve como objectivo o acompanhamento e análise do Sistema de Gestão da Segurança, Qualidade e Ambiente, na construção do edifício das novas instalações da Polícia Judiciária em Lisboa. Neste relatório, encontram-se descritos alguns dos principais processos construtivos da obra, tendo em conta o seu enquadramento nos Sistemas de Gestão de Segurança, Qualidade e Ambiente. O grau de exigência que se tem vindo a verificar ao nível de qualidade, segurança e ambiente, tem levado a que, cada vez mais, as empresas tenham vindo a optimizar e uniformizar os processos construtivos, adoptando sistemas de gestão e controlo sistemático da sua aplicação e, consequentemente, aumentando cada vez mais a eficácia dos seus processos. Tendo em conta a importância que a existência de um sistema de gestão tem vindo progressivamente a ganhar nas empresas, tornando-se uma parte essencial da sua organização, optou-se por aprofundar esse tema quando aplicado aos processos construtivos, de modo a melhor compreender a sua integração na construção de um edifício. Neste relatório são analisados os processos construtivos das seguintes actividades: Montagem do estaleiro; Desmatação e abate de árvores Remoção de materiais contendo amianto; Desmonte e demolição de edifícios existentes; Escavação e Contenção periférica: Lavagem de uma fachada de um edifício; Estrutura de betão armado: sapatas, pilares, vigas/lajes, paredes Alvenarias. Após a descrição das actividades enumeradas anteriormente, são ainda referidos alguns incumprimentos relativos à segurança e qualidade detectados durante a monitorização das actividades, e as respectivas acções correctivas aplicadas.

Modelação de sobrecargas rodoviárias: estudo comparativo entre diferentes normas

O presente trabalho pretende aprofundar o estudo das sobrecargas rodoviárias em pontes de pequeno a médio vão, analisando modelos de carga prescritos em vários regulamentos, assim como os efeitos que cada um dos modelos origina. São explicados os principais factores que influenciam as sobrecargas rodoviárias em pontes referenciando-se diversos estudos recentes. Expõe-se ainda a abordagem que os regulamentos em estudo fazem aos referidos factores. Descreve-se pormenorizadamente os modelos de carga previstos em cada regulamento em estudo (regulamentos Português, Europeu, Canadiano, norte-Americano e Brasileiro). Expõe-se e analisa-se os efeitos produzidos pelos modelos de cada regulamento através da sua aplicação a vigas simplesmente apoiadas com comprimento variável entre 20 e 50 metros e faixas de rodagem com duas a quatro vias de tráfego. Exploram-se aspectos como a influência que o tipo de submodelo, número de vias de tráfego e comprimento do vão têm nos esforços obtidos. Efectua-se ainda o dimensionamento de uma passagem superior, constituída por uma viga simplesmente apoiada, segundo a regulamentação nacional actualmente em vigor – RSA e REBAP – e segundo as normas Europeias – EC1 e EC2. O dimensionamento é feito obtendo os esforços actuantes de cálculo a utilizar nas verificações em relação ao estado limite de utilização de descompressão e estados limites últimos de flexão e esforço transverso.