Ligações pavimento/parede com pregagens para reabilitação de edifícios antigos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil de Construção

Modelação de ligações adesivas no reforço de estruturas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Estruturas e Geotecnia

Deteção e localização de dano em estruturas

A deteção de dano em estruturas é um problema que tem preocupado a comunidade científica nas últimas décadas. O grande objetivo das metodologias desenvolvidas até à data é a deteção do dano numa fase tão precoce quanto possível, evitando a existência de danos materiais e humanos e a possibilidade de falha catastrófica das estruturas. Quando se fala de dano surgem cinco questões muito importantes que importa responder, (i) Existe dano? (Deteção), (ii) Onde está o dano? (Localização); (iii) Quanto e quão grave é o dano? (Quantificação), (iv) Que tipo de dano existe? (Classificação), e (v) Quanto tempo vai permanecer a estrutura operacional? (Previsão). Neste trabalho pretende-se implementar vários métodos de deteção e localização de dano (desenvolvidos por diversos autores) e aferir sobre a sua eficiência e robustez quando são utilizados dados obtidos quer pela via numérica quer pela via experimental. Por forma a tornar comparável os dados obtidos pelas duas vias, foi realizado um estudo numérico do efeito do ruído na eficiência dos vários métodos de deteção e localização do dano e desenvolvida uma nova abordagem que diminua as consequências do mesmo. Foi ainda estudada a influência da gama de frequências utilizada, bem como o estudo do efeito da localização das forças aplicadas na análise do dano. Para este último foram realizados diversos testes onde os indicadores foram submetidos a diferentes casos de excitação.

Comparação dos programas Cypeterm e RCCTE-STE no âmbito da simulação dinâmica de edifícios

A presente dissertação tem como objetivo primordial realizar a comparação entre o programa de simulação monozona RCCTE-STE do LNEG e o programa de simulação dinâmica multizona Cypeterm que permite utilizar o motor de cálculo do EnergyPlus de forma a executar a simulação térmica de edifícios. Para tal foram considerados dois casos de estudo diferentes. O primeiro caso de estudo considerado foi um edifício de escritórios que funciona em open-space. É feita uma descrição detalhada dos dados inseridos nos dois programas, em particular os referentes aos elementos construtivos do edifício, aos sistemas de climatização e ventilação e aos perfis de ocupação, equipamentos e iluminação. Por fim realizou-se uma comparação crítica e exaustiva dos resultados entre os dois programas sendo que o Cypeterm foi designado como o melhor, devido às suas qualidades de cálculo do EnergyPlus e pela sua interface gráfica bastante intuitiva, que o torna bastante rápido e eficaz na introdução e alteração de dados. No segundo caso de estudo foi delineado um edifício com mais de 1000 m2 com múltiplos espaços no seu interior. Deste modo procedeu-se a uma comparação monozona face a uma simulação multizona que permitiu demonstrar que esta última é mais vantajosa e capaz, particularmente no dimensionamento do equipamento de climatização do edifício e análise energética de cada espaço. Foram também efetuadas alterações estruturais num dos edifícios estudados, de modo a perceber a sua influência a nível energética em qualquer edifício. De salientar ainda que todo este trabalho teve como base os regulamentos RCCTE e RSECE.

O Castelo de Alenquer. O contributo da arqueologia da arquitectura

A fortificação de Alenquer, localizada na estremadura portuguesa, é um dos castelos de época medieval que fez parte do sistema defensivo do reino e de Lisboa. Os trabalhos anteriormente efetuados sobre este sítio, circunscreveram-se à análise histórica, alimentada pelo facto de ter sido um castelo pertencente ao património das rainhas. As intervenções arqueológicas realizadas por Hipólito Cabaço, na década de 20 e de 30 do século XX, poucos dados trouxeram que permitam uma melhor compreensão do castelo em termos da sua funcionalidade, arquitetura e cronologia. Não obstante, traduziram-se num precioso apoio à definição das estruturas existentes. O presente trabalho pretende utilizar uma das ferramentas da arqueologia, a arqueologia da arquitetura, de forma a tentar compreender a evolução arquitetónica, bem como os modos construtivos utilizados nas várias fases da vida deste castelo. A área de estudo limitou-se à alcáçova, pois trata-se de uma das zonas menos investigadas. Curiosamente, esta parte central do castelo não foi sujeita a nenhuma reconstrução no âmbito da recuperação dos castelos efetuada pela Direcção-Geral dos Edifícios e Monumentos Nacionais na década de 40 do século passado, que apenas interviu na área circundante à Porta da Conceição. Pretende-se assim com a presente dissertação desvendar um pouco mais da história deste estrutura militar que tem sido tão negligenciada ao longo dos tempos. Contribuir para o seu conhecimento é impedir que o seu abandono, e que não caia no esquecimento.

Eficiência energética de edifícios hoteleiros caso de estudo: Estalagem Casa João Chagas - Constância

O turismo è um dos setores com maior consumo energético a nível mundial, pois è o conforto que os hotéis fornecem aos seus clientes que lhes permite um desenvolvimento económico favorável, contribuindo assim para o desenvolvimento económico dos países. Este trabalho tem como objetivos contribuir para o estado do conhecimento no que respeita ao consumo energético do setor do turismo. Para isso foi realizada uma análise das necessidades de energia útil para aquecimento, arrefecimento e produção de águas quentes sanitárias, de uma estalagem do concelho de Constância, confrontando com os valores de consumo de eletricidade mensais verificados no ano de 2013, assim como valores obtidos em outros estudos realizados no sector do turismo. A finalidade desta análise de consumos e necessidades è aferir a eficiência energética da estalagem comparativamente com outros estabelecimentos da mesma categoria. Os resultados revelaram que o edifício apresenta um consumo eficiente de energia, nomeadamente no que respeita à energia para climatização e produção de águas quentes sanitárias (AQS). Contudo a energia despendida com iluminação e utilização de outros equipamentos elétricos è elevada em comparação com outros edifícios da mesma categoria.

Comportamento sísmico de edifício do Campus da FCT/UNL

A acção sísmica pode ter efeitos devastadores nas estruturas, por isso é fundamental a sua consideração aquando do dimensionamento destas. O objectivo da presente dissertação é avaliar a vulnerabilidade sísmica de um edifício do campus da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, segundo as prescrições de dois regulamentos sísmicos. A análise da vulnerabilidade sísmica do edifício incidiu na estrutura e nos elementos não estruturais do edifício. Foi realizada uma análise dinâmica linear da estrutura, com recurso a um programa de cálculo automático. No trabalho recordam-se conceitos como risco sísmico, perigosidade sísmica e vulnerabilidade sísmica para caracterizar o edifício VII do campus da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa do Monte da Caparica sob estes aspectos. Abordam-se também as principais medidas a ter em conta na concepção de estruturas, bem como os principais danos provocados pela acção dos sismos, para estimar o comportamento da estrutura estudada. Actualmente, em Portugal decorre a fase de transição entre dois regulamentos sísmicos, o Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes e o Eurocódigo 8, que brevemente entrará em vigor. Por esta razão ambos os regulamentos foram considerados neste trabalho.

Modelação de paredes em alvenaria estrutural de tijolo

As construções em alvenaria representam grande parte da cultura do passado, e constituem a maioria dos edifícios existentes em Portugal. Para além disso, a elevada probabilidade da ocorrência de um grande sismo em Portugal, e as consequências resultantes, conduz à necessidade de um estudo mais detalhado e aprofundado acerca do comportamento deste tipo de estruturas. As metodologias modernas de avaliação de estruturas requerem análises estruturais cada vez mais detalhadas, o que torna necessário o estudo de modelos numéricos com recurso a programas de cálculo, capazes de prever aproximadamente o comportamento deste tipo de estruturas. O desenvolvimento verificado nesses programas de cálculo, assim como a grande lacuna existente no estudo de estruturas em alvenaria, resultante da dificuldade associada à caracterização mecânica deste tipo de material, e da complexidade da sua resposta estrutural quando sujeitas à acção sísmica, têm conduzido a um crescente interesse pelo estudo de estruturas em alvenaria. O forte comportamento inelástico de painéis de alvenaria torna inadequado o uso de análises estáticas lineares, e por esta razão, têm sido propostas várias estratégias que permitem lidar com o comportamento não linear deste tipo de estruturas. A análise pushover permite avaliar o desempenho da estrutura quando sujeita à acção sísmica que, normalmente, consiste na comparação entre o deslocamento exigido pelo sismo com a capacidade de deformação da estrutura, sendo esta última obtida a partir da curva de capacidade da estrutura. As diferentes ferramentas numéricas existentes, baseadas normalmente no uso de macro-elementos, alguns dos quais abordados neste trabalho, não são novidade no estudo de estruturas de alvenaria, mas as potencialidades actuais ainda não estão completamente estudadas, em particular no que diz respeito às aplicações não lineares e à problemática envolvida na escolha dos parâmetros mecânicos que caracterizam o material em estudo. Deste modo, neste trabalho estuda-se o macro-modelo, implementado no software 3DMacro, através da modelação de uma parede em alvenaria, com recurso ao programa referido, com o objectivo de obter a curva de capacidade da parede. Os resultados obtidos foram comparados com os resultados experimentais, assim como com outros estudos presentes na literatura, de modo a mostrar a adequabilidade do macro-modelo em estudo e contribuir para o conhecimento e impulsionamento do uso destas ferramentas neste contexto.

Modelos para cálculo de ligações pilarviga com chapa de extremidade em estruturas de aço

Neste trabalho, são apresentados e discutidos os procedimentos prescritos no Eurocódigo 3, Parte 1-8, para cálculo e dimensionamento de ligações pilar-viga com chapa de extremidade, em estruturas de aço. Em particular, é analisado o método das componentes, que permite determinar a resistência e rigidez rotacional de juntas metálicas, possibilitando a utilização de ligações semi-rígidas, que frequentemente resultam em ligações mais económicas. A metodologia descrita é aplicada em dois exemplos numéricos, tendo-se comparado os valores calculados com os resultados obtidos através de um programa de cálculo automático (Powerconnect) que também se baseia no método das componentes. As análises efetuadas permitem constatar que existem algumas vertentes do programa que podem ser melhoradas. Recorreu-se ainda a um programa de cálculo automático comercial (Sap2000) para comparar os esforços atuantes numa estrutura metálica com ligações rígidas e semi-rígidas, tendo-se concluído que existem diferenças significativas entre as distribuições de esforços obtidas para as duas situações.

Avaliação da qualidade térmica da envolvente de edifícios – Estudo de caso através da análise numérica e por termografia infravermelha

O desempenho térmico de um edifício é um factor de enorme relevo no conforto térmico dos seus ocupantes. Em edifícios existentes, devido às técnicas construtivas empregues, este desempenho tende a ser mais fraco. A termografia por infravermelhos é uma técnica de ensaio, que é utilizada no ramo da engenharia civil há mais de três décadas, em vários tipos de ensaios. A análise termográfica é um método de ensaio não destrutivo, rápido e eficaz, o que a torna uma mais-valia no campo do diagnóstico e manutenção preditiva. O objectivo deste trabalho é avaliar a qualidade térmica da envolvente de edifícios através de uma análise experimental utilizando como recurso a termografia infravermelha. A análise termográfica foi realizada em dois edifícios unifamiliares das décadas de 80 e 90, nos quais foram captadas imagens termográficas para análise da distribuição de temperaturas ao longo da envolvente exterior. Observando os resultados obtidos através desta análise, e estabelecendo uma comparação com os resultados obtidos através da modelação numérica utilizando o software BISCO, foi possível caracterizar a qualidade térmica das respectivas envolventes e identificar diferenças entre os resultados obtidos através dos dois métodos. Na parte final do trabalho, é sugerida uma proposta de melhoria para os edifícios analisados, procedendo-se à modelação numérica da aplicação de algumas soluções de reforço de isolamento térmico, de forma a observar o impacto que as mesmas teriam na melhoria do comportamento térmico dos mesmos.

Ocupação humana no estabelecimento de fluxos energéticos em edifícios

Nos últimos tempos, a preocupação ambiental, passou a ser um tema recorrente na sociedade. A consciência coletiva da limitação do planeta em recursos naturais tem mostrado a necessidade de alterar os comportamentos no sentido de reduzir desperdícios, e conseguir objetivos do dia-a-dia de forma mais eficiente e menos penalizadora do já frágil equilíbrio ecológico. Os consumos energéticos, e especificamente os consumos em edifícios, contribuem de forma significativa para o desequilíbrio ambiental pelo que, cada vez mais, se assiste a um aumento da preocupação com a eficiência energética em edifícios e a consciência dos benefícios que daí podem resultar. A eficiência energética está intimamente relacionada com o não desperdício de energia. Para que não haja desperdício de energia é necessário saber onde essa energia é consumida bem como os fatores que influenciam o consumo. Há já algum tempo que se fazem estudos cujo principal objetivo é prever o consumo de energia num edifício, através da análise de um conjunto de variáveis, normalmente meteorológicas. Mais recentemente começam a surgir novos estudos nesta área, que consideram outro tipo de variáveis, nomeadamente variáveis relacionadas com o comportamento humano, que devidamente tratadas podem modelizar esse mesmo comportamento. Conseguir prever o consumo de um edifício de uma forma mais rigorosa tendo em consideração, não só fatores construtivos ou meteorológicos, mas também fatores resultantes de comportamentos das pessoas, será uma ferramenta preciosa em termos de projeto ou de exploração dos edifícios. Até que ponto a variável humana é importante na previsão de consumos energéticos? É a esta pergunta que a presente dissertação tenta responder. Para tal apresenta um método de estudo, que utiliza redes neuronais, dividido em etapas. Primeiramente é necessário conhecer as variáveis existentes num edifício de estudo, selecionar quais as que são pertinentes na previsão dos consumos e porquê. Em seguida é preciso prever a energia consumida através da análise das variáveis.

Optimização robusta de estruturas

A optimização com constrangimentos de fiabilidade (RBDO) procura obter sistemas estruturais seguros e optimizados, considerando a variabilidade dos parâmetros relacionados com propriedades do material, cargas aplicadas e geometria. A optimização robusta (RDO) tenta encontrar esses sistemas que, para além disso, apresentam menor variabilidade da resposta estrutural. O objectivo desta dissertação é estudar problemas de RBDO e de RDO, aplicando novas formulações para estes últimos. Também se pretende criar uma plataforma básica para ser usada e desenvolvida por estudantes de engenharia estrutural e por investigadores, a fim de promover a aplicação destas técnicas de optimização. Esta plataforma é constituída por um conjunto de programas, escritos em MATLAB, capazes de resolver estes dois tipos de problemas. É composta por, um programa de análise estrutural capaz de calcular sensibilidades utilizando o método contínuo, um programa de análise de fiabilidade que utiliza o método FORM e um algoritmo de optimização (SQP) que está implementado na optimtool do MATLAB. A eficiência do sistema proposto é demonstrada através da resolução de problemas RBDO e RDO; para isso são apresentados quatro exemplos onde são utilizadas todas as funcionalidades dos programas desenvolvidos

Simulação de estruturas meandriformes por objectos e estatísticas multiponto e avaliação da porosidade – aplicação a reservatórios siliciclásticos

Neste trabalho apresenta-se uma metodologia destinada a simular a morfologia e a porosidade de canais de areia em reservatórios fluviais. Como informação de partida utilizam-se um ou vários canais de areia de treino, em estrutura vectorial, que sejam representativos do reservatório, e leis de distribuição das dimensões largura e profundidade dos canais. Para a simulação da morfologia dos canais de areia, são calculados os ângulos azimutais de todos os segmentos de recta das linhas poligonais que constituem os canais de treino, a que se segue a codificação em classes de azimute e a determinação de estatísticas multiponto destas classes. Seguidamente, faz-se a simulação estocástica dos novos canais no volume do reservatório, ou seja, são geradas novas linhas poligonais condicionadas às estatísticas multiponto, a que se associam as dimensões largura e profundidade. Este algoritmo multiponto é muito eficiente, porque é a 1D, e contorna a problemática da variável azimute ser do tipo circular. A avaliação da porosidade é feita em simultâneo na conversão do modelo vectorial da morfologia dos canais de areia para o modelo matricial da malha de blocos do reservatório. Para cada bloco reservatório é contabilizada a proporção de não canal / canal e das fácies conforme um modelo conceptual de zonamento na secção do canal. A estimativa da porosidade média de cada bloco do reservatório é obtida pela soma do produto da proporção de cada fácies pela respectiva porosidade de referência. Para ilustrar as potencialidades da metodologia proposta apresenta-se um caso de estudo com dados sintéticos. De acordo com critérios geológicos e estratigráficos, consideraram-se quatro fácies na secção do canal que são discriminadas lateralmente e em profundidade por valores de referência de porosidade. O algoritmo de simulação morfológica capturou adequadamente a morfologia das imagens de treino e gerou várias imagens equiprováveis que depois foram convertidas em porosidade.