Cálculo automático de estruturas: análise estrutural e dimensionamento de um edifício

O presente relatório corresponde à descrição do trabalho realizado durante estágio, no âmbito do trabalho final de Mestrado de Engenharia Civil, referente ao perfil de Estruturas. A motivação da escolha deste estágio teve como propósito aplicar os conhecimentos adquiridos ao longo do curso. Além disso ajudou-me a conhecer o mercado de trabalho. O tema escolhido foi Cálculo Automático de Estruturas. Análise Estrutural e Dimensionamento de um Edifício. O estágio teve lugar no gabinete Nova Faceta - Consultas, Estudos e Projectos. Este gabinete labora no concelho de Vila Franca de Xira. O trabalho realizado foi auxiliado por profissionais experientes e qualificados, estando sob a supervisão do orientador do estágio e consistiu na análise de diversos projectos de Engenharia e da elaboração do projecto que será apresentado neste relatório. O programa a que se recorreu para auxiliar na execução do dimensionamento foi o CYPECAD. O edifício que foi dimensionado situa – se no Algarve, mais concretamente no concelho de Albufeira, na Urbanização Cerro da Alagoa – 2ºfase, na Rua do Oceano lote 22A.

Vias de aceleração e de desaceleração associadas a intersecções ou a ramos de nós de ligação: metodologia de utilização e de cálculo em países europeus

Esta dissertação tem como objectivo o estudo de um dos grandes problemas da manutenção do Nível de Serviço das vias de comunicação rodoviária e, em especial, da Segurança Rodoviária, que se coloca ao nível das suas acessibilidades, e nas diversas metodologias utilizadas nas vias de aceleração e de desaceleração, ao nível europeu. Neste trabalho, foi coligida a documentação existente em Portugal sobre a introdução e cálculo específico das vias de aceleração e de desaceleração. Seguidamente foi efectuada uma análise deste tema a nível europeu, com base em três países de referência (Espanha, Itália e França), comparando as metodologias respectivas. Por fim, concluída a análise e comparação, são propostas medidas com a finalidade de implementar um conjunto de critérios semelhantes, entre as medidas adoptadas na UE e Portugal.

Plano amostral para cálculo de densidade larvária de Aedes aegypti e Aedes albopictus no Estado de São Paulo, Brasil

O Programa de Controle de Vetores de Febre Amarela e Dengue, desenvolvido pela Superintendência de Controle de Endemias do Estado de São Paulo, Brasil, prevê a realização de pesquisa para avaliação da densidade larvária de Aedes aegypti e Aedes albopictus em edificações de municípios com infestação domiciliar. Descreve-se o plano amostral que vem sendo aplicado, desde outubro de 1987, nos municípios da Região de Presidente Prudente. Para acompanhamento da densidade está sendo utilizado o índice de Breteau. São sorteados, nos municípios infestados, mensalmente e de forma independente, amostras de edificações para a obtenção das estimativas do índice. O plano amostral prevê a seleção de conglomerados em 2 estágios: quadras e edificações. O tamanho da amostra foi definido estimando-se o coeficiente da correlação intraconglomerado e variância relativa por elemento através de pesquisas realizadas anteriormente em municípios do Serviço Regional de São José do Rio Preto. O plano propõe que os valores relativos ao tamanho da amostra sejam atualizados periodicamente em função dos valores obtidos para o estimador do Índice de Breteau e sua variância, em meses anteriores.

Indicadores para o cálculo de resíduos nos planos de prevenção e gestão, e sua aplicação prática

O Trabalho Final de Mestrado (Dissertação) desenvolvido no âmbito da temática dos Resíduos de Construção e Demolição (RCD) procurou consubstanciar o cálculo de indicadores de apoio à aferição das quantidades de RCD, aplicáveis no respectivo Plano de Prevenção e Gestão (PPG). A actividade realizada resultou da premência que esta matéria apresenta no panorama actual do sector da Construção Civil, mais concretamente na fase de Projecto de Execução. A adequada avaliação das quantidades de RCD que se prevê gerar permitirá criar condições para uma correcta gestão dos RCD na fase de Obra, acautelando a prevenção da produção e da perigosidade, o recurso à triagem na origem, à reciclagem e a outras formas de valorização. Ao determinar a composição dos resíduos de acordo com o tipo de construção, providencia-se uma base de conhecimento muito útil à elaboração dos PPGRCD, suportando a integração a montante de medidas de prevenção e reutilização, permitindo a escolha antecipada das adequadas operações de recolha, transporte, armazenagem, triagem, tratamento, valorização e eliminação. Para se atingir os objectivos pretendidos, foi essencial realizar uma avaliação do estado da arte na Europa relativamente a esta matéria concreta, bem como um ponto de situação em Portugal. Estas actividades procuraram obter, das experiências consultadas, a informação relativa aos índices actualmente disponíveis. A aplicação prática dos índices foi acompanhada em obras de construção de natureza diversa (edifícios habitacionais, de escritórios e hospitalar) de modo a analisar a aplicabilidade dos valores obtidos em estudos consultados, retirando-se as necessárias ilações da comparação entre os indicadores disponíveis e aqueles que foram obtidos nas obras analisadas. O estudo realizado incidiu sobre a construção nova, uma vez que representa uma fonte de informação com dados representativos e completos, considerando-se que as respectivas conclusões são um contributo para a biblioteca de informação que permitirá uma maior segurança na quantificação dos resíduos previstos gerar em função das obras tipo analisadas.

Cálculo automático de estruturas: análise estrutural de lajes através do método dos elementos finitos

O principal objectivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um programa de cálculo automático de lajes baseado no método dos elementos finitos. Como introdução ao tema é efectuada uma análise da evolução das estruturas ao longo dos tempos, diferenciando os vários tipos de estruturas que existem. São explicitados os conceitos fundamentais da mecânica dos sólidos, bem como os vários tipos de análises estruturais, os tipos de elementos finitos mais utilizados, bem como a classificação dos diversos tipos de estruturas. Devido à importância que o método dos elementos finitos tem na engenharia actual, é apresentada uma breve descrição da sua evolução ao longo dos tempos. Como abordagem mais abrangente são apresentados os conceitos gerais do método, evoluindo depois para uma descrição mais pormenorizada, aplicado aos elementos de laje adoptados no programa de cálculo desenvolvido. As lajes podem ser modeladas através da teoria das lajes finas ou espessas, sendo apresentados os fundamentos teóricos e simplificações que sustentam estas duas abordagens. A validação do programa de cálculo elaborado nesta dissertação, é efectuado através de dois exemplos, um modelo simples e outro mais complexo onde se demonstram todas as potencialidades do programa. A validação é efectuada através da comparação dos resultados, obtidos pelo programa e por um programa de referência no cálculo estrutural, o SAP2000. O desenvolvimento deste trabalho tem um objectivo mais abrangente de no futuro, este módulo, poder ser incluído num pacote de cálculo estrutural alargado a outro tipo de estruturas. Com este pressuposto, foi efectuada uma descrição pormenorizada da organização do programa e das suas capacidades e desenvolvido um manual de utilização.

Utilização de modelos de elementos finitos tridimensionais no cálculo estrutural de barragens de betão

Este trabalho procura evidenciar a importância da escolha do tipo de elementos finitos e correspondente discretização a utilizar na análise do comportamento estrutural de barragens abóbada. Descreve-se a metodologia de cálculo utilizada na análise da resposta de barragens em regime elástico linear sob a acção do peso próprio e da pressão hidrostática com base em modelos numéricos de elementos finitos 3D. Apresentam-se sumariamente os fundamentos do método dos elementos finitos referindo-se, em particular, os elementos finitos utilizados: elemento isoparamétrico tipo cubo com 20 pontos nodais e elemento subparamétrico tipo cubo com 8 pontos nodais. Apresentam-se os programas de análise de barragens utilizados no LNEC nas fases de pré-processamento (geração de malhas de EF3D), processamento e pós-processamento, bem como o programa comercial de cálculo automático SAP2000. Analisa-se por fim o comportamento de duas barragens abóbada cuja resposta para a acção do peso e da pressão hidrostática apresenta algumas diferenças que se analisam em pormenor, nomeadamente em termos de tensões e deslocamentos utilizando vários modelos numéricos 3D (DTIN12 [LNEC] e SAP2000) com diferentes discretizações em que se utilizam os dois tipos de EF atrás referidos.

Monitorização de sistemas solares térmicos: simulação de perfis de consumo e cálculo de comportamento térmico a longo prazo

A presente dissertação assenta na monitorização de sistemas solares térmicos com incidência em perfis de consumo e cálculo de comportamento térmico a longo prazo. No início faz-se uma introdução aos temas e definições que são primordiais para uma melhor compreensão do trabalho em causa. Procedeu-se à simulação do comportamento térmico de sistemas solares térmicos, tendo como base os parâmetros de cálculo obtidos nos relatórios de ensaio. Os sistemas solares térmicos podem ser ensaiados segundo duas metodologias de cálculo diferentes. Estas metodologias estão descritas nas normas ISO 9459-2:1995 para a metodologia CSTG – Dynamic System Testing Group e ISO 9459-5:2007 para a metodologia DST – Dynamic System Testing. Neste trabalho foram utilizadas as duas metodologias mencionadas. Analisaram-se e simularam-se ainda os perfis de consumo do Anexo IV da Directiva EcoDesign tendo como objectivo definir um “benchmark” entre os diferentes sistemas solares térmicos e também saber qual é a energia primária necessária para satisfazer cada uma das necessidades dos diferentes perfis de extracção. O estudo e análise desta Directiva é bastante importante, pois é com base nela que se vai proceder à classificação e posterior rotulagem dos sistemas solares térmicos.

Cálculo das recomendações de ingestão protéica: aplicação a pré-escolar, escolar e adulto utilizando alimentos brasileiros

As recomendações de ingestão protéica variam conforme o teor de proteína, da quantidade de aminoácidos essenciais oferecidas e da digestibilidade da dieta. Em geral as recomendações protéicas tomam por base um alimento considerado padrão como o ovo ou o leite. No entanto, a nível populacional, ingere-se misturas de alimentos em quantidades e qualidades diferentes, que variam de região para região. A título de ilustração foram calculadas as recomendações de ingestão protéica para uma mistura de alimentos habitualmente usados pela população brasileira e consumida por três grupos etários diferentes: o pré escolar, o escolar e o adulto. São apresentadas 10 combinações de alimentos, todas tendo como principal fonte protéica o arroz e/ou o feijão. Observa-se que a recomendação de ingestão protéica do pré escolar, pode variar entre 1,15 a 1,77 g/kg por dia dependendo da mistura utilizada. Discute-se também a importância da quantidade de alimentos ingeridos e a presença de outros nutrientes. Sugere-se que ao se recomendar a ingestão protéica de uma determinada mistura de alimentos sejam considerados os seguintes fatores: teor total de nitrogênio, quantidade de aminoácidos essenciais, digestibilidade, peso total da mistura e a presença de outros nutrientes.

Cálculo de eficiência de absorção de uma unidade de refrigeração

O presente documento constituiu o projecto do trabalho final do Mestrado em Engenharia Química realizado no Departamento de Engenharia Química do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa do Instituto Politécnico. O desenvolvimento do presente trabalho permitiu-me abordar os processos de refrigeração de uma forma teórica e prática, o que veio complementar de forma relevante a minha formação académica. Sendo a refrigeração um processo considerável para um largo conjunto de importantes indústrias, ele também desempenha um papel importante na qualidade de vida das populações. Assim constitui um tema em permanente investigação integrada num processo de melhoria contínua. Neste trabalho partiu-se de um sistema frigorífico simples e progrediu-se passo a passo até se chegar a um ciclo de refrigeração por absorção. A refrigeração está presente transversalmente em toda a nossa sociedade, desde a conservação dos alimentos que nós comemos até às indústrias que produzem bens que consumimos diariamente. O ar-condicionado é também uma instalação muito comum nos edifícios modernos, o que nos permite controlar a temperatura e a humidade relativa no interior das nossas casas. No entanto, a indústria é por natureza um dos principais clientes dos sistemas de refrigeração, usando para tal os refrigerantes mais indicados e apropriados às temperaturas em causa. De entre os refrigerantes disponíveis destaca-se o amoníaco, o qual é sintetizado em Portugal pela Amoníaco de Portugal para a indústria adubeira. È o refrigerante eleito para percorrer a generalidade do sistema de refrigeração utilizado nas suas instalações industriais do Lavradio. Este trabalho tem por objectivo a determinação do COP (Coeficiente de Performance) da unidade de refrigeração de dupla absorção da Amoníaco Portugal e compará-la com o COP de uma unidade de compressão mecânica a funcionar de acordo com as condições operatórias existentes na mesma instalação.

As novas tecnologias médicas e a reconfiguração da saúde: entre riscos e incertezas

O desenvolvimento da medicina moderna é cada vez mais indissociável das tecnologias e da sua crescente inovação. O seu uso constitui um elemento integrante e indispensável na prática médica, a ponto da sua incorporação ser projectada como um sinal de avanço neste campo científico. De resto, o modo como as novas tecnologias vão sendo desenvolvidas e aplicadas à prática médica tende a ser entendido como algo de benéfico e naturalmente irrecusável para a saúde humana. Contudo, o que um olhar menos triunfalista sobre o valor intrínseco das tecnologias nos pode ajudar a desocultar é o facto de que as inovações contemporâneas não estão simplesmente a estender o repertório médico, mas estão também a transformar a própria medicina. Estas inovações estão a mudar a nossa compreensão da doença e da saúde, redefinindo os conceitos de doença, de medicina e de corpo. Com efeito, os conceitos de saúde e de estilo de vida encontram-se cada vez mais ancorados na ideia de um corpo saudável e com potencialidades de majoração por via da técnica, o que é elucidativo da crescente entronização do valor da saúde nas sociedades modernas, como também é um indicador expressivo do impacto das novas tecnologias médicas na produção de novos significados sobre o corpo, a saúde e a própria vida humana. Questionando a tradicional confiança epistemológica na racionalidade técnica, procuraremos identificar e avaliar a emergência de novos riscos e incertezas, e deste modo colocar em evidência que as tecnologias reconfiguram a realidade e inauguram novas áreas de incerteza e indeterminação.

Entre incertezas e divergências: a ciência e a avaliação do risco

O risco é uma das áreas em que é mais evidente a primazia dos sistemas periciais nas sociedades contemporâneas. Viver em “sociedades de risco” só é sustentável quando há confiança na competência dos peritos e na autenticidade do conhecimento especializado, como garantia de minimização do risco. Hoje em dia, as sociedades encontram-se, com efeito, na dependência dos peritos científicos e dos “órgãos sensórios” da ciência (instrumentos, técnicas) para a identificação dos riscos modernos, que são em grande parte inacessíveis à percepção humana.

O cálculo mental na resolução de problemas : um estudo no 1.º ano de escolaridade

Este estudo tem como principal objectivo compreender de que modo os alunos de 1.º ano de escolaridade desenvolvem estratégias de cálculo mental, num contexto de resolução de problemas de adição e subtracção. Para tal, procurou responder-se a três questões: a) Que estratégias de cálculo mental são utilizadas pelos alunos na resolução de problemas de adição e subtracção?; b) De que modo evoluem essas estratégias?; e c) Será que o significado da operação de adição ou subtracção, presente no problema, influencia a estratégia de cálculo mental utilizada na sua resolução? Tendo em conta a problemática do estudo, seguiu-se uma metodologia de natureza qualitativa, tendo sido realizados três estudos de caso. O trabalho de campo deste estudo foi realizado numa turma do 1.º ano do 1.º ciclo do ensino básico, da qual sou professora, tendo sido concluído no início do ano lectivo seguinte, quando os alunos frequentavam o 2.º ano de escolaridade. Os alunos em estudo resolveram três cadeias de problemas, contemplando os diferentes significados das operações de adição e subtracção: as primeiras duas cadeias foram resolvidas a pares, na sala de aula, e a última foi resolvida individualmente, apenas pelos alunos que constituíram os casos e fora da sala de aula. Os registos realizados pelos alunos aquando da resolução dos problemas, juntamente com as gravações áudio, vídeo e as notas de campo, constituíram-se como as principais fontes de recolha de dados. Os dados permitem afirmar que as estratégias de cálculo usadas pelos alunos evoluíram de estratégias elementares baseadas em contagem e na utilização de factos numéricos, para estratégias de cálculo mental complexas, aditivas ou subtractivas das categorias 1010 e N10. Foi possível identificar uma preferência por estratégias aditivas do tipo 1010 na resolução dos problemas de adição e, na resolução dos problemas de subtracção, as estratégias utilizadas pelos alunos variaram com o significado presente em cada problema: foram usadas estratégias subtractivas do tipo 1010 em problemas com o significado de retirar e, na resolução dos problemas com os significados de comparar e completar, de um modo geral, os alunos utilizaram estratégias aditivas do tipo A10, pertencente à categoria N10. Os dados apontam também para uma possível influência do ambiente de aprendizagem na utilização de estratégias de cálculo mental mais eficientes, particularmente a nível da estratégia aditiva do tipo 1010. Os dados permitem ainda concluir que alunos do 1.º ano são capazes de desenvolver e utilizar estratégias de cálculo mental, referidas na literatura a que tive acesso (por exemplo, Beishuizen, 1993; 2001; Buys, 2001; Cooper, Heirdsfield & Irons, 1995; Thompson & Smith, 1999), associadas a alunos mais velhos. Deste modo, os resultados deste estudo salientam a necessidade de, em ambientes de aprendizagem enriquecedores, o professor promover o desenvolvimento de estratégias complexas de cálculo mental, evoluindo para além das estratégias de cálculo elementares, habitualmente associadas aos alunos mais novos.

Influência da modelação de núcleos de betão armado no cálculo automático de estruturas de edifícios

O presente trabalho aborda a questão do comportamento e influência estrutural da modelação de um núcleo de secção aberta de parede fina no modelo tridimensional de elementos finitos de um edifício de betão armado, composto por 5 pisos sujeito à acção sísmica regulamentar. Para o efeito, foram considerados os Eurocódigos estruturais, nomeadamente o Eurocódigo 0, Eurocódigo 1 e Eurocódigo 8. A fim de avaliar a importância do tipo de modelação destes elementos estruturais, elemento fundamental para a caracterização da resposta dinâmica, foi desenvolvido um estudo paramétrico, fazendo-se a análise de quatro formas distintas de modelação do mesmo núcleo. Para os mesmos casos de carregamento, é feita uma análise comparativa entre os resultados obtidos a nível de períodos, percentagem de armadura nos pilares e no próprio núcleo bem como os deslocamentos para os modelos em estudo, com recurso a um programa de cálculo automático. O edifício considerado neste trabalho foi modelado com base no programa comercial de cálculo automático SAP 2000 versão 14.4. Posteriormente apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos nos vários modelos em causa e para as várias situações propostas ao longo do trabalho.

Avaliação da influência dos parâmetros de ensaio no índice de fluidez de termoplásticos

O presente trabalho teve como objectivos avaliar a influência de diversas grandezas e parâmetros de ensaio no índice de fluidez de termoplásticos e calcular a incerteza associada às determinações. Numa primeira fase, procedeu-se à identificação dos principais parâmetros que influenciam a determinação do índice de fluidez, tendo sido seleccionados a temperatura do plastómetro, o peso de carga, o diâmetro da fieira, o comprimento da medição, o tipo de corte e o número de provetes. Para avaliar a influência destes parâmetros na medição do índice de fluidez, optou-se pela realização de um planeamento de experiências, o qual foi dividido em três etapas. Para o tratamento dos resultados obtidos utilizou-se como ferramenta a análise de variância. Após a completa análise dos desenhos factoriais, verificou-se que os efeitos dos factores temperatura do plastómetro, peso de carga e diâmetro da fieira apresentam um importante significado estatístico na medição do índice de fluidez. Na segunda fase, procedeu-se ao cálculo da incerteza associada às medições. Para tal seleccionou-se um dos métodos mais usuais, referido no Guia para a Expressão da Incerteza da Medição, conhecido como método GUM, e pela utilização da abordagem “passo a passo”. Inicialmente, foi necessária a construção de um modelo matemático para a medição do índice de fluidez que relacionasse os diferentes parâmetros utilizados. Foi estudado o comportamento de cada um dos parâmetros através da utilização de duas funções, recorrendo-se novamente à análise de variância. Através da lei de propagação das incertezas foi possível determinar a incerteza padrão combinada,e após estimativa do número de graus de liberdade, foi possível determinar o valor do coeficiente de expansão. Finalmente determinou-se a incerteza expandida da medição, relativa à determinação do índice de fluidez em volume.

Cálculo automático de estruturas: análise de placas através do método dos elementos finitos

Nesta dissertação desenvolveu-se um programa de cálculo automático que efectua a análise estrutural de placas, sujeitas a acções estáticas e considerando um comportamento isotrópico elástico linear dos materiais. Este programa foi elaborado em linguagem Fortran. O método que se utilizou para o cálculo das estruturas é baseado na teoria dos elementos finitos, tendo sido adoptados elementos finitos com dois graus de liberdade por nó (duas translações), associados ao método dos deslocamentos para a sua resolução. Para permitir a representação dos resultados obtidos pelo programa, utilizou-se um módulo gráfico comercial: GiD. A validação do programa desenvolvido foi feita a partir da comparação dos resultados calculados de alguns exemplos com os obtidos através de um programa de cálculo estrutural de referência: SAP2000. Esta dissertação contempla ainda um manual, que tem como finalidade o fornecimento de indicações para a correcta utilização do software desenvolvido, o qual inclui orientações para a introdução de dados e respectiva interpretação de resultados.