Comparação entre um método aproximado e um método numérico para cálculo de deformações em treliças e otimização dessas estruturas

Pretende-se estudar a utilização de um método analítico relativamente básico para cál-culo de deformações em treliças com vãos consideravelmente longos, com o intuito de ajudar o projetista a conceber um futuro projeto antes de conhecer a geometria da estrutura reticulada as-sim como as áreas de secção transversal dos elementos que a compõe. Numa primeira fase é avaliado o grau de aproximação à realidade do método analítico, e numa segunda fase é avaliado o ganho que pode ser obtido por utilização de métodos numéricos, podendo esta dissertação ser dividida em duas partes:  Uma análise estrutural comparativa entre um método analítico aproximado para o cálculo de deformações em treliças e um método numérico obtido a partir de um programa for-mulado para se usar em MATLAB, o PROAES, com o objetivo de avaliar a sua aderência à realidade;  Otimização dessas estruturas, primeiro de topologia para definir quais os elementos que serão necessários para a composição geométrica da treliça e em seguida uma combinação de otimização dimensional com otimização de forma para definir o valor das áreas de secção transversal de cada um dos elementos e a posição dos nós que os unem. Pretende-se também salientar a importância da carga crítica em estruturas do tipo tre-liça, nos elementos sujeitos a esforços normais de compressão, e qual a influência na geometria da estrutura e nas suas dimensões. O programa PROAES torna-se vantajoso face a outros algoritmos de otimização porque tem em conta as derivadas dos constrangimentos em ordem às variáveis consideradas no projeto, o que para além de acelerar o processo de otimização a nível informático, torna-se mais focado na procura de uma solução, na medida em que é um método determinístico e não aleatório, como é o caso, por exemplo, do método dos algoritmos genéticos.

Modelação numérica da reflexão e do espraiamento em praias e em estruturas marítimas

As preocupações de projetistas na conceção de estruturas marítimas utilizando modelos numéricos como ferramentas de dimensionamento, prendem-se com a sua fiabilidade, tempo de processamento e precisão. Assim, a calibração e validação de modelos numéricos é essencial para os tornar ferramentas úteis para o projeto de obras marítimas. A presente dissertação tem como objetivo a calibração e validação do modelo numérico AMAZON, baseado na teoria da onda em condições de águas pouco profundas, para dois casos de estudo distintos com base em dados de ensaios realizados anteriormente. O primeiro caso consiste no estudo do espraiamento numa praia barra-fossa cujas condições de batimetria, nível da água e condições de agitação marítima inseridas no AMAZON correspondem às de ensaios em modelo físico realizados à escala 1:5 na Universidade Politécnica da Catalunha, Barcelona. Como o modelo utiliza parâmetros que devem ser calibrados, na sua aplicação e exploração realizou-se um estudo de sensibilidade a esses parâmetros. Com base nos resultados do AMAZON, utilizaram-se programas desenvolvidos em MatLab para o cálculo do espraiamento e do coeficiente de reflexão e compararam-se os resultados com os obtidos nos ensaios em modelo físico. Verificou-se que os resultados do AMAZON são bastante próximos dos valores obtidos pelos ensaios. O segundo caso consiste no estudo de uma estrutura conversora de energia das ondas do tipo coluna de água oscilante - OWC-WEC (Oscillating Water Column - Wave Energy Converter), para a qual o modelo AMAZON nunca tinha sido utilizado. Os dados introduzidos no modelo relativos ao perfil da estrutura, nível da água e condições de agitação correspondem aos dos ensaios realizados à escala 1:35 no LNEC (Laboratório Nacional de Engenharia Civil). Realizou-se um estudo de sensibilidade dos parâmetros do modelo no que respeita à elevação da superfície livre junto e no interior da câmara de água, ao fator de amplificação e ao desfasamento, e compararam-se os resultados com os obtidos nos ensaios em modelo físico. Os resultados do AMAZON constituem um incentivo para a realização e/ou análise de ensaios para diferentes profundidades, aberturas da parede vertical da câmara de água e períodos de onda incidente, que permitam calibração e validação adicionais dos parâmetros do modelo.

Modelos para a quantificação da deformação em vigas de betão armado

Na presente dissertação estudaram-se diferentes métodos de cálculo usados para a determinação da deformação (curvatura, rotação, extensão e flecha) em vigas de betão armado. Estudou-se o método de cálculo dito “exato”, método de integração numérica, e comparou-se os resultados obtidos por este método com aqueles ditos simplificados, dos quais se dá particular destaque ao método da secção determinante. Apresenta-se também uma análise comparativa de resultados experimentais obtidos em laboratório com os resultados teóricos, obtidos pela aplicação do método de integração numérica. Estudou-se igualmente a influência que certos parâmetros, como é o caso da fendilhação, fluência, retração e resistência à compressão do betão, têm na deformação de vigas de betão armado. O estudo da deformação foi efetuado considerando três tipos de secção: retangular, em T e em I. Por último o autor implementou um programa de cálculo em VBA Excel com o objetivo de quantificar os parâmetros da deformação em vigas de betão armado com secções: retangular, em T e em I, pela aplicação do método de integração numérica, de acordo com a norma EN 1992-1-1.

Cultura de tecidos a partir de estruturas embrionárias de cumaru (Dipterix odorata Aubl. Willd) Leguminosae - Papilionoideae

Calos e gemas foram produzidas a partir de embriões extirpados e plúmulas de Dipterix odorata cultivada no meio de cultura básico de Murashige & Skoog (1962) complementados com 2,4 - D (2 mg/1) e 6 - BAP (0,5 mg/1) meio de cultura A e com 6 - BAP (2 mg/1) meio de cultura B. No meio de cultura A os embriões produziram calos enquanto que no meio de cultura B, tanto os embriões como as plúmulas deram origem a gemas. Os embriões cultivados no meio de cultura B desenvolveram gemas a partir de radículas.Tanto calos como as gemas não se desenvolveram após a repicagem.

Estudo do galgamento em estruturas marítimas verticais utilizando o modelo numérico AMAZON

O galgamento oceânico é um fenómeno associado à interação de ondas com estruturas marítimas. Nesta dissertação estudou-se o galgamento em estruturas marítimas verticais através da aplicação do modelo numérico AMAZON, que é um modelo bidimensional, baseado na resolução das equações não lineares de águas pouco profundas. Para validar a sua aplicação a estruturas marítimas verticais impermeáveis, os resultados de caudal médio galgado obtidos com o modelo AMAZON foram comparados com os resultados de ensaios em modelo físico bidimensional realizados anteriormente e disponíveis na base de dados do projeto europeu CLASH. Os resultados foram ainda comparados com os das fórmulas empíricas e semi-empíricas de Van der Meer & Bruce de 2014, de Goda de 2008 e de Hedges & Reis de 2015. Antes da sua validação, o modelo foi calibrado utilizando um dos ensaios do CLASH. Para tal, realizou-se uma análise de sensibilidade a alguns parâmetros do modelo, concretamente da dimensão mínima da malha, da escala de aplicação do AMAZOM (à escala reduzida ou à do protótipo), da forma de modelação da parede vertical, já que, dado este modelo ser integrado na vertical, não é possível considerar paredes verticais sem utilizar um artifício de cálculo, dos valores de alguns dos parâmetros de entrada do modelo (profundidade mínima molhada e a profundidade mínima de fricção) e da dimensão do domínio de cálculo. Os resultados da calibração do AMAZON mostram que, por causa da precisão do modelo para os menores caudais médios de galgamento, se deve aplicar o modelo à escala do protótipo. Para estruturas verticais, a aproximação que o modelo faz, por defeito, para a secção vertical da estrutura através de um talude fictício a 10:1 apresenta melhores resultados que a utilização de um talude a 20:1. Contudo, ambos requerem a adoção de uma dimensão da malha bastante reduzida nesta zona e na sua vizinhança (0.03 m). No caso em estudo, os dois parâmetros de entrada do modelo não têm impacto significativo nos resultados, ao contrário do domínio de cálculo que, tal como recomendado na literatura de referência, se deve iniciar (fronteira de entrada) a aproximadamente um comprimento de onda do pé da estrutura. Os resultados obtidos mostram que, em geral, o AMAZON subestima o valor medido do caudal médio galgado com erros relativos variáveis entre -91% e -49%; apenas para um caso o modelo sobrestima o caudal médio, com um erro relativo de 43%. Quando comparado com as formulações empíricas e semi-empíricas, a fórmula de Van der Meer & Bruce apresenta melhores aproximações aos caudais médios medidos que constam na base de dados do CLASH, seguida da fórmula de Goda e dos resultados do modelo AMAZON, embora estes dois últimos apresentem valores bastante próximos. Assim, uma vez que o modelo está em constante desenvolvimento, espera-se que no futuro seja uma ferramenta mais poderosa. Contudo, enquanto não se fizerem melhorias no modelo e/ou não se estender a outros ensaios a análise feita no âmbito desta dissertação, os resultados sugerem que não há vantagem na sua utilização face às formulações empíricas e semi-empíricas disponíveis, tendo também em conta o significativo tempo computacional exigido para executar o AMAZON com a dimensão da malha escolhida.

Estudo numérico sobre o reforço de pilares de betão armado reforçados com cantoneiras e presilhas metálicas. Análise paramétrica.

A presente comunicação descreve o estudo paramétrico desenvolvido com base no método dos elementos finitos (MEF) para analisar a influência de factores geométricos e mecânicos no comportamento à flexo-compressão de pilares de betão armado (BA) reforçados com cantoneiras e presilhas de aço (steel caging). Com base num modelo de elementos finitos 3D, levou-se a cabo um estudo numérico sobre a influência de vários fatores no comportamento à flexo-compressão de pilares BA. Esses factores são: a dimensão dos pilares, a dimensão dos elementos que formam o reforço (cantoneiras e presilhas) e as propriedades mecânicas dos materiais constituintes do pilar de betão armado e do reforço (cantoneiras e presilhas de aço).

Desenvolvimento de ferramenta vocacionada para o dimensionamento de estruturas metálicas de acordo com a NP EN 1993-1-1

Trabalho desenvolvido em parceria com a empresa Casais.

Avaliação de desempenho de conetores numa nova técnica para reabilitação de estruturas de alvenaria e betão

Neste trabalho é dada continuidade à investigação previamente realizada no âmbito de uma nova técnica de reabilitação de estruturas de alvenaria baseada na projeção de finas camadas de argamassa reforçada com fibras (FRCC). Para tal, foi desenvolvido um programa experimental composto pela realização de ensaios de push-out em provetes reforçados segundo esta técnica, com o intuito de avaliar a influência da utilização de diferentes tipos de conetores na capacidade resistente e no comportamento da interface entre o material de reforço e o material reforçado.

Seleção das estruturas calcificadas para determinação da idade da piracatinga Calophysus macropterus Lichtenstein (Siluriformes: Pimelodidae) na Amazônia Central, Brasil

O objetivo deste trabalho foi identificar a estrutura calcificada mais adequada para a determinação da idade da piracatinga (Calophysus macropterus). Foram analisados 440 indivíduos procedentes da pesca comercial e experimental do Baixo Solimões. Deste total, foram analisados opérculos, otólitos (asteriscus) e vértebras de uma sub-amostra de 130 indivíduos. Para a observação dos anéis de crescimento nos otólitos, foram testadas duas técnicas de clarificação e quatro técnicas de coloração nas vértebras. A análise das estruturas calcificada demonstrou que os otólitos são estruturas pouco translúcidas e apresentam dificuldades para a observação das marcas de crescimento. Por outro lado os opérculos não apresentaram marcas visíveis de crescimento, e nas vértebras foi observado um padrão nítido e estável de marcação de anéis de crescimento. Portanto, as vértebras foram as estruturas mais adequadas para determinar a idade da piracatinga, além de apresentar uma relação linear significativa entre o raio total das vértebras e o comprimento do peixe (r=0,91; P<0,05). Entre os métodos testados para a visualização dos anéis nas vértebras de peixes teleosteos, a técnica nova a de Hiper-oxidação e Descalcificação Química (HDQ), mostrou ser a melhor. As marcas de crescimentos em vértebras foram validadas utilizando o método de incremento marginal relativo. A piracatinga forma duas marcas de crescimento por ano nas vértebras; o primeiro durante a vazante (agosto) e o segundo durante a enchente (janeiro).

Desenvolvimento de estruturas fibrosas com comportamento auxético

Tese de Doutoramento Engenharia Têxtil

Estudo de viabilidade e durabilidade de concreto auto-adensável em canteiro de obra. Caso da Arena Pernambuco

A pesquisa estudou a aplicação, resistência e durabilidade de concreto auto-adensável (CAA) numa grande obra, comparando-se seu desempenho com concreto convencional vibrado (CC) de características similares, aferindo-se sua viabilidade de custo. Os estudos foram na obra da Arena Pernambuco e incidiram nas betonagens efetuadas durante os meses de maio, junho e julho de 2012, para coleta de dados, acompanhamento dos ensaios rotineiros de controle do concreto e realização de ensaios de resistência e durabilidade específicos da pesquisa. A resistência à compressão do CAA foi em média 4,5% superior, e suas formas reforçadas para suportar maior pressão lateral do concreto. Os resultados de durabilidade foram favoráveis ao CAA, tendo custo dos materiais cerca de 13,5% superior ao CC.

Indicadores de durabilidade de concreto auto-adensável em ambiente quente e agressivo. Comparativo com concreto convencional

O concreto auto-adensável (CAA) necessita de ser mais estudado no que concerne à durabilidade em ambientes mais agressivos e de maior temperatura, comparativamente ao concreto convencional vibrado (CC). O presente trabalho objetiva apresentar os resultados de indicadores de durabilidade de CAA e CC de igual relação água/ligante e mesmos constituintes. A metodologia aplicou ensaios de resistência mecânica, resistividade elétrica, difusão de íons cloreto e carbonatação acelerada, dentre outros, bem como estudo de micro estrutura com ensaios de microscopia eletrônica de varredura e micro tomografia. Os ensaios se desenvolveram em laboratório de pesquisa e na obra da Arena Pernambuco. O CAA apresentou resistência à compressão 7,4% maior que o CC aos 28 dias; resistividade elétrica média 11,4% superior; difusão de íons cloreto com média de 63,3% do CC; frente de carbonatação com média de 45,8% do CC; porosidade com média de 55,6% do CC. Pelos resultados, ficou demonstrado que o CAA pode ser mais durável que o CC, contribuindo para elucidar os aspectos relacionados à sua durabilidade e consequente vida útil.

Re-Design of ribbon for new applications

O conceito de qualidade de vida surge pela primeira vez em 1920, através do economista inglês Arthur Cecil Pigou, que utiliza este termo para descrever o impacto governamental sobre a vida das pessoas mais desfavorecidas. Com a instalação de uma era industrializada e com o fim da 2º Guerra Mundial, a sociedade mudou de paradigma e iniciou uma procura incessante de formas para melhorar a sua qualidade de vida. Este conceito desenvolve-se juntamente com o desenvolvimento do conceito de educação, saúde, habitação, transporte, trabalho e lazer, bem como indicadores do aumento da esperança de vida, a diminuição da mortalidade infantil e dos níveis de poluição. O avanço da tecnologia teve um papel fundamental para a evolução desses conceitos, bem como o Design na procura de soluções para aplicação dessas mesmas tecnologias. No caso concreto da indústria tèxtil, a tendência é o desenvolvimento de têxteis inteligentes envolvendo a engenharia electrónica no seu processo de conceptualização e de fabrico. A chamada tecnologia wearable abre novos horizontes para a criação de soluções inovadoras, abrindo novos nichos de mercado com elevado valor acrescentado. Existem atualmente vários produtos no mercado cuja funcionalidade e utilidade lhes conferiu um estatuto imutável ao longo dos anos, onde a evolução não avançou na tendência atual. Esse é o caso dos tecidos estreitos, cuja funcionalidade poderá adquirir novas capacidades e ser utilizada em diferentes componentes têxteis nas mais variadas áreas. Essas capacidades poderão ser acrescentadas pela incorporação de materiais com luminosidade (Led’s e L-Wire) nas suas estruturas. Neste estudo realizado o design de produtos com novas funcionalidades, adaptando as tecnologias até agora desenvolvidas em novas soluções e/ou novas recriações de produto.

Estruturas secretoras em cipó-d'alho (Mansoa standleyi (Steyerm.) A. H. Gentry, Bignoniaceae): ocorrência e morfologia

Espécies de Mansoa são denominadas de "cipó-d'alho", por exalarem odor de alho das partes vegetativas e reprodutivas. Contudo, dados sobre morfologia e distribuição das estruturas secretoras presentes em Mansoa são escassos e ausentes para M. standleyi. O presente trabalho objetivou caracterizar a ocorrência e morfologia das estruturas secretoras do eixo vegetativo aéreo de M. standleyi. Para tanto, amostras da lâmina foliolar e de regiões nodais foram fixadas e submetidas às técnicas histológicas e de microscopia eletrônica de varredura. Testes histoquímicos, com os respectivos controles foram aplicados nas estruturas secretoras em fase secretora. Indivíduos de formigas e moscas, que visitavam a espécie foram amostrados, preservados e identificados por entomólogo. As estruturas secretoras do eixo vegetativo aéreo de M. standleyi estão representadas por tricomas glandulares dos tipos pateliformes e peltados. Todos com desenvolvimento assincrônico e presentes nas regiões nodais e lâmina foliolar, principalmente nas partes mais jovens. Nas regiões nodais, os tricomas formam um complexo secretor e, na lâmina foliolar, estão dispersos. As análises histoquímicas revelaram que os tricomas pateliformes são de fato nectários extraflorais e que os tricomas peltados, apresentam uma fração de alcaloides. Os visitantes das glândulas nodais correspondem a formigas Crematogaster (Formicidae) e Ectatomma brunea (Vespoidea, Formicidae) e moscas Oxysarcodexia (Sarcophagidae, subfamília Utitidae (Ulidiidae). Mansoa standleyi possui as estruturas secretoras do eixo vegetativo aéreo semelhantes às citadas pela literatura para Bignoniaceae, sendo esta a primeira vez, que um nectário extrafloral é descrito para a espécie.

Implementação da Marcação CE para estruturas metálicas: estudo de caso na serralharia da Carpincasais

Dissertação de mestrado em Engenharia Industrial