Estudo da delaminação em compósitos

As excelentes propriedades mecânicas, associadas ao seu baixo peso, fazem com que os materiais compósitos sejam atualmente dos mais interessantes da nossa sociedade tecnológica. A crescente utilização destes materiais e a excelência dos resultados daí provenientes faz com que estes materiais sejam utilizados em estruturas complexas de responsabilidade, pelo que a sua maquinagem se torna necessária de forma a possibilitar a ligação entre peças. O processo de furação é o mais frequente. O processo de maquinagem de compósitos terá como base os métodos convencionais utilizados nos materiais metálicos. O processo deverá, no entanto, ser convenientemente adaptado, quer a nível de parâmetros, quer a nível de ferramentas a utilizar. As características dos materiais compósitos são bastante particulares pelo que, quando são sujeitos a maquinagem poderão apresentar defeitos tais como delaminação, fissuras intralaminares, arrancamento de fibras ou dano por sobreaquecimento. Para a detecção destes danos, por vezes a inspeção visual não é suficiente, sendo necessário recorrer a processos específicos de análise de danos. Existem já, alguns estudos, cujo âmbito foi a obtenção de furos de qualidade em compósitos, com minimização do dano, não se podendo comparar ainda com a informação existente, no que se refere à maquinagem de materiais metálicos ou ligas metálicas. Desta forma, existe ainda um longo caminho a percorrer, de forma a que o grau de confiança na utilização destes materiais se aproxime aos materiais metálicos. Este trabalho experimental desenvolvido nesta tese assentou essencialmente na furação de placas laminadas e posterior análise dos danos provocados por esta operação. Foi dada especial atenção à medição da delaminação causada pela furação e à resistência mecânica do material após ser maquinado. Os materiais utilizados, para desenvolver este trabalho experimental, foram placas compósitas de carbono/epóxido com duas orientações de fibras diferentes: unidireccionais e em “cross-ply”. Não se conseguiu muita informação, junto do fornecedor, das suas características pelo que se levaram a cabo ensaios que permitiram determinar o seu módulo de elasticidade. Relativamente á sua resistência â tração, como já foi referido, a grande resistência oferecida pelo material, associada às limitações da máquina de ensaios não permitiu chegar a valores conclusivos. Foram usadas três geometrias de ferramenta diferentes: helicoidal, Brad e Step. Os materiais utilizados nas ferramentas, foram o aço rápido (HSS) e o carboneto de tungsténio para as brocas helicoidais de 118º de ângulo de ponta e apenas o carboneto de tungsténio para as brocas Brad e Step. As ferramentas em diamante não foram consideradas neste trabalho, pois, embora sejam reconhecidas as suas boas características para a maquinagem de compósitos, o seu elevado custo não justifica a sua escolha, pelo menos num trabalho académico, como é o caso. As vantagens e desvantagens de cada geometria ou material utilizado foram avaliadas, tanto no que diz respeito à delaminação como á resistência mecânica dos provetes ensaiados. Para a determinação dos valores de delaminação, foi usada a técnica de Raio X. Algum conhecimento já existente relativamente a este processo permitiu definir alguns parâmetros (por exemplo: tempo de exposição das placas ao liquido contrastante), que tornaram acessível o procedimento de obtenção de imagens das placas furadas. Importando estas imagens para um software de desenho (no caso – AutoCad), foi possível medir as áreas delaminadas e chegar a valores para o fator de delaminação de cada furo efetuado. Terminado este processo, todas as placas foram sujeitas a ensaios de esmagamento, de forma a avaliar a forma como os parâmetros de maquinagem afectaram a resistência mecânica do material. De forma resumida, são objetivos deste trabalho: - Caracterizar as condições de corte em materiais compósitos, mais especificamente em fibras de carbono reforçado com matriz epóxida (PRFC); - Caracterização dos danos típicos provocados pela furação destes materiais; - Desenvolvimento de análise não destrutiva (RX) para avaliação dos danos provocados pela furação; - Conhecer modelos existentes com base na mecânica da fratura linear elástica (LEFM); - Definição de conjunto de parâmetros ideais de maquinagem com o fim de minimizar os danos resultantes da mesma, tendo em conta os resultados provenientes dos ensaios de força, da análise não destrutiva e da comparação com modelos de danos existentes e conhecidos.

Análise de estabilidade e fundações de equipamentos de sinalização vertical rodoviária

O presente projeto foi realizado no âmbito da unidade curricular Dissertação/Estágio/Projeto, e desenvolve um estudo sobre as estruturas porticadas de sinalização vertical em Autoestradas, ao nível da estrutura metálica e das fundações, com o objetivo de analisar três casos diferentes com características distintas. Dois dos casos em estudo são modelos comuns que se encontram facilmente nas autoestradas. O terceiro tem uma configuração diferente, mais gravoso que o habitual. Com estes três casos obtém-se um estudo completo e abrangente deste tipo de estrutura porticada. Ao longo do projeto é seguida a norma EC3 (Eurocódigo 3 – Projeto de estruturas de aço). Dimensionaram-se as estruturas utilizando secções tubulares, mas é também realizado o dimensionamento de uma solução estrutural alternativa recorrendo a perfis laminados I ou H. As estruturas foram modeladas com recurso ao software de cálculo Autodesk Robot Structural Analysis Professional, obtendo-se os esforços e deformações nos vários pontos da estrutura, que permitem realizar o dimensionamento manual das secções dos perfis estruturais, chumbadouros, chapas de fundação e fundações propriamente ditas. Na parte final do projeto apresenta-se uma apreciação global do mesmo, conclusões gerais sobre os resultados obtidos e possíveis desenvolvimentos futuros.

A cultura de segurança do doente em alunos do 4º ano dos cursos de tecnologias da saúde

RESUMO - O presente trabalho pretende estudar a cultura de segurança de doente em alunos do ensino superior, na área das tecnologias de diagnóstico e terapêutica. Esta problemática não tem sido abordada pela comunidade científica, pelo que o seu estudo é relevante. Os alunos que finalizam a licenciatura estão legalmente autorizados para intervir perante o doente, contudo, a sensibilidade que têm para as questões da segurança do doente deve ser analisada com o intuito de melhorar a sua preparação como futuros profissionais de saúde. Neste estudo participaram 180 alunos estratificados consoante o curso e sexo de modo a obter uma amostra representativa da população alvo. Foi constituído um questionário com 31 itens numa escala dicotómica que avaliam a cultura de segurança do doente em 7 dimensões – liderança, trabalho de equipa, a prática baseada na evidência científica, a comunicação, a aprendizagem, a justiça, e a prática clínica centrada no doente. Pode igualmente compor-se uma medida global de cultura de segurança do doente através do somatório das 7 dimensões. Os resultados evidenciam a existência de uma correlação positiva moderada entre as dimensões – Trabalho em equipa (0,660); Liderança (0,610); Prática baseada na evidência científica (0,627); Ambiente justo (0,570); Comunicação (0,501) e o Total.

The economic value of Portuguese pine and eucalyptus forests

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Economics from the NOVA – School of Business and Economics

Urban deforestation and urban development

This paper has developed a model of a single forest owner operating with perfect foresight in a dynamic open-city environment that allows for switching between alternative competing land uses (forest and urban use) at some point in the future. The model also incorporates external values of an even-aged standing forest in addition to the value of timber when it is harvested. Timber is exploited based on a multiple rotation model a la Faustmann with clear-cut harvesting. In contrast to previous models, our alternative land use to forest land is endogenous. Within this framework, we study the problem of the private owner as well as that of the social planner, when choosing the time to harvest, the time to convert land and the intensity of development. We also examine the extent to which the two-way linkage between urban development and forest management practices (timber production and provision of forest amenities) contributes to economic efficiency and improvements in non-market forest benefits. Finally, we consider policy options available to a regulator seeking to achieve improvements in efficiency including anti-sprawl policies (impact fees and density controls) and forest policies such a yield tax. Numerical simulations illustrate our analytical results.

Urban containment: An effective tool for environmental protection?

This paper examines the effectiveness of urban containment policies to protect forestland from residential conversion and to increase the provision of forest public goods in the presence of irreversible investments and policy uncertainty. We develop a model of a single landowner that allows for switching between competing land uses (forestry and residential use) at some point in the future. Our results show that urban containment policies can protect (even if temporarily) forestland from being developed but must be supplemented with policies that influence the length and number of harvesting cycles if the goal is to increase nontimber benefits. The threat of a development prohibition creates incentives for preemptive timber harvesting and land conversion. In particular, threatened regulation creates an incentive to shorten rotation cycles to avoid costly land-use restrictions. However, it has an ambiguous effect on forestland conversion as the number of rotation cycles can also be adjusted to maximize the expected returns to land. Finally, in the presence of irreversibility, forestland conversion decisions should be done using real option theory rather than net present value analysis

Predisposition assessment modelling

Dissertation submitted for obtaining the degree of Master in Environmental Engineering

Interactive spatial decision support for sustainable agroforestry management: a case study in East Kalimantan, Indonesia

Forest managers, stakeholders and investors want to be able to evaluate economic, environmental and social benefits in order to improve the outcomes of their decisions and enhance sustainable forest management. This research developed a spatial decision support system that provides: (1) an approach to identify the most beneficial locations for agroforestry projects based on the biophysical properties and evaluate its economic, social and environmental impact; (2) a tool to inform prospective investors and stakeholders of the potential and opportunities for integrated agroforestry management; (3) a simulation environment that enables evaluation via a dashboard with the opportunity to perform interactive sensitivity analysis for key parameters of the project; (4) a 3D interactive geographic visualization of the economic, environmental and social outcomes, which facilitate understanding and eases planning. Although the tool and methodology presented are generic, a case study was performed in East Kalimantan, Indonesia. For the whole study area, it was simulated the most suitable location for three different plantation schemes: monoculture of timber, a specific recipe (cassava, banana and sugar palm) and different recipes per geographic unit. The results indicate that a mixed cropping plantation scheme, with different recipes applied to the most suitable location returns higher economic, environmental and social benefits.

Construção em altura com MLCC

Com o objetivo de dar resposta aos problemas identificados nas soluções e propostas já conhecidas, e como parte resultante de uma investigação sobre a construção em altura com MLCC a decorrer na Escola de Engenharia da Universidade do Minho (EEUM), encontra-se em desenvolvimento o Urban Timber System (UT System).

Analysis and strengthening of carpentry joints

Joints play a major role in the structural behaviour of old timber frames [1]. Current standards mainly focus on modern dowel-type joints and usually provide little guidance (with the exception of German and Swiss NAs) to designers regarding traditional joints. With few exceptions, see e.g. [2], [3], [4], most of the research undertaken today is mainly focused on the reinforcement of dowel-type connections. When considering old carpentry joints, it is neither realistic nor useful to try to describe the behaviour of each and every type of joint. The discussion here is not an extra attempt to classify or compare joint configurations [5], [6], [7]. Despite the existence of some classification rules which define different types of carpentry joints, their applicability becomes difficult. This is due to the differences in the way joints are fashioned depending, on the geographical location and their age. In view of this, it is mandatory to check the relevance of the calculations as a first step. This first step, to, is mandatory. A limited number of carpentry joints, along with some calculation rules and possible strengthening techniques are presented here.

Mechanical characterization of old chestnut beams

The main objective of this work is to evaluate, by non-destructive techniques, seven old Chestnut beams. For that, after the geometric assessment and the detailed visual inspection that allowed to strength grade the beams, a series of non-destructive tests was setup. In a first step, non-destructive bending tests, under the elastic limit, were performed to quantify the modulus of elasticity in bending (MoE) of the seven beams. Then, Resistograph® and Pilodyn® tests were done to assess the superficial decay and to have aclearer idea of the voids dimensions. Then, two beams were tested in bending until failure to evaluate the bending strength. In a second step, end parts were cut from the beams, one per end of the beams, to perform Resistograph®, Pilodyn® and ultrasound tests, to quantify the density of the beams and to extract meso-specimens to be used in tension parallel to the grain tests

Influence of the wood mechanical properties in the dovetail joint behavior

The force distribution inside a dovetail joint is complex. Wood is simultaneously loaded in different directions in the several connected surfaces. The analytical solutions available for the analysis of the behavior of those carpentry joints rely on the mechanical properties of wood. In particular, the stiffness properties of wood under compression are crucial for the forces equilibrium. Simulations showed that the stiffness values considered in each of the springs normally assumed in the analytical models, have great influence in the bearing capacity and stiffness of the dovetail joints, with important consequence on the stress distribution over the overall structure. In a wide experimental campaign, the properties under compression of the most common wood species of existing timber structures have been determined. Then, a solved example of a dovetail joint is presented assuming different wood species and the corresponding strength and stiffness properties values obtained in the tests.

Development of innovative hybrid sandwich panel slabs: Experimental results

The authors appreciate the collaboration of the following labs: Civitest for developing DHCC materials, PIEP for conducting VARTM process (Eng. Luis Oliveira) and Department of Civil Engineering of Minho University to perform the tests (Mr. Antonio Matos and Eng. Marco Jorge).

Behaviour of a dovetail joint solved using force analyses

Dovetail joints are one of the most cornrnonly used joints during Gothic and Baroque periods. Despite being coristructed in the sarne way during the ages, there is no analyticai solution available to help its analysis and design so required in reconstruction works of existing timber structures. An analytical solution based on the principie of virtual works under different types of loading is presented in this paper as weli as differences in bearing capacity of the joint for chosen types of loading, when different wood species are used. The accuracy of the presented solution is confirrned by data obtained from experimental tests of scaied modeis of a dovetail joint.

Seismic vulnerability of existing masonry buildings: Nonlinear parametric analysis

Existing masonry structures are usually associated to a high seismic vulnerability, mainly due to the properties of the materials, weak connections between floors and load-bearing walls, high mass of the masonry walls and flexibility of the floors. For these reasons, the seismic performance of existing masonry structures has received much attention in the last decades. This study presents the parametric analysis taking into account the deviations on features of the gaioleiro buildings - Portuguese building typology. The main objective of the parametric analysis is to compare the seismic performance of the structure as a function of the variations of its properties with respect to the response of a reference model. The parametric analysis was carried out for two types of structural analysis, namely for the non-linear dynamic analysis with time integration and for the pushover analysis with distribution of forces proportional to the inertial forces of the structure. The Young's modulus of the masonry walls, Young's modulus of the timber floors, the compressive and tensile non-linear properties (strength and fracture energy) were the properties considered in both type of analysis. Additionally, in the dynamic analysis, the influences of the vis-cous damping and of the vertical component of the earthquake were evaluated. A pushover analysis proportional to the modal displacement of the first mode in each direction was also carried out. The results shows that the Young's modulus of the masonry walls, the Young's modulus of the timber floors and the compressive non-linear properties are the pa-rameters that most influence the seismic performance of this type of tall and weak existing masonry structures. Furthermore, it is concluded that that the stiffness of the floors influences significantly the strength capacity and the collapse mecha-nism of the numerical model. Thus, a study on the strengthening of the floors was also carried out. The increase of the thickness of the timber floors was the strengthening technique that presented the best seismic performance, in which the reduction of the out-of-plane displacements of the masonry walls is highlighted.