Conceção e Análise de um Demonstrador para a Monitorização Estrutural

Os sistemas de monitorização de estruturas fornecem diversas vantagens, não só no que diz respeito à durabilidade da obra, ao aumento da segurança e do conhecimento relativamente ao comportamento das estruturas ao longo do tempo, à otimização do aspeto estrutural, bem como aos aspetos económicos do processo de construção e manutenção. A monitorização deve realizar-se durante a fase de construção e/ou de exploração da obra para permitir o registo integral do seu comportamento no meio externo. Deve efetuar-se de forma contínua e automática, executando intervenções de rotina para que se possa detetar precocemente sinais de alterações, respetivamente à segurança, integridade e desempenho funcional. Assim se poderá manter a estrutura dentro de parâmetros aceitáveis de segurança. Assim, na presente dissertação será concebido um demonstrador experimental, para ser estudado em laboratório, no qual será implementado um sistema de monitorização contínuo e automático. Sobre este demonstrador será feita uma análise de diferentes grandezas em medição, tais como: deslocamentos, extensões, temperatura, rotações e acelerações. Com carácter inovador, pretende-se ainda incluir neste modelo em sintonia de medição de coordenadas GNSS com o qual se torna possível medir deslocamentos absolutos. Os resultados experimentais alcançados serão analisados e comparados com modelos numéricos. Conferem-se os resultados experimentais de natureza estática e dinâmica, com os resultados numéricos de dois modelos de elementos finitos: um de barras e outro de casca. Realizaram-se diferentes abordagens tendo em conta as características identificadas por via experimental e calculadas nos modelos numéricos para melhor ajuste e calibração dos modelos numéricos Por fim, recorre-se a algoritmos de processamento e tratamento do respetivo sinal com aplicação de filtros, que revelam melhorar com rigor o sinal, de forma a potenciar as técnicas de fusão multisensor. Pretende-se integrar o sinal GNSS com os demais sensores presentes no sistema de monitorização. As técnicas de fusão multisensor visam melhor o desempenho deste potencial sistema de medição, demonstrando as suas valências no domínio da monitorização estrutural.

Estudo da Resistência Mecânica do Betão com Agregado Cerâmico Vermelho

Os sectores da construção e demolição de edifícios são responsáveis por um elevado volume de produção de resíduos. Estes resíduos são normalmente direcionados para aterros, que se encontram, neste momento, sobrelotados. Esta falta de capacidade de receção de resíduos tem como consequência imediata o aumento dos valores monetários associados ao depósito destes materiais excedentários. Com a elevada produção destes resíduos torna-se importante a sua reciclagem e reutilização. No caso da Engenharia Civil, uma grande produtora de resíduos, seria ainda mais interessante o seu reaproveitamento imediato na área. Nesta investigação, pretendeu-se avaliar o desempenho mecânico de betões com diferentes percentagens de agregados cerâmicos vermelhos. Essa investigação passou numa fase inicial pelo estado fresco do betão, de forma a analisar a sua trabalhabilidade. Na fase seguinte, analisou-se no estado endurecido, a resistência à compressão e resistência à tração por compressão diametral. Para concretização deste objetivo produziram-se três tipos de betões: um de referência (areia fina e brita fina), um betão com incorporação de agregados finos e grossos de cerâmica vermelha, juntamente com a areia fina e a brita fina, e o terceiro, um betão com a substituição total da areia fina por cerâmica fina. A realização desta investigação, demostrou que os betões com a incorporação de agregado cerâmico vermelho apresentam resultados de boa qualidade, sendo plausível a sua utilização em estruturas.

Melhoria do processo produtivo de embalagem numa empresa do ramo automóvel

Este estudo foi desenvolvido no âmbito da Unidade curricular de Dissertação / Projeto / Estágio do Mestrado em Engenharia Mecânica – Ramo de Gestão Industrial do Instituto Superior de Engenharia do Porto, com aplicação em ambiente industrial numa empresa metalomecânica da indústria automóvel. O projeto desenvolveu-se na secção de inspeção e embalagem de produto acabado da empresa IETA S.A., fornecedora de estruturas metálicas, com o objetivo de minimizar as reclamações recebidas por defeitos originados no processo de fabrico. A abordagem a este estudo iniciou-se pelo registo e análise de dados e consequente formulação e implementação de melhorias ao processo de fabrico, com recurso a metodologias e ferramentas Lean. A existência de um problema relacionado com o processo de fabrico em vigor permitiu o conhecimento dos hábitos de trabalho e a apresentação de propostas de melhoria ao layout fabril e ao método de trabalho em vigor na secção. A análise dos problemas existentes possibilitou a identificação de oportunidades de melhoria em outras áreas do processo, revelando-se o poder das ferramentas utilizadas na análise de dados. Este estudo de investigação revelou ser muito enriquecedor e motivador tendo proporcionado a aplicação de conteúdos científicos Lean em ambiente industrial ficando provada a mais-valia da sua implementação. A aplicação das ferramentas e metodologias Lean estudadas permitiram efetuar uma análise cuidada dos dados conduzindo a propostas de melhoria vantajosas e compatíveis com as necessidades da empresa. As propostas apresentadas, apesar de não terem sido todas implementadas, resultaram num impacto positivo no processo de fabrico com uma eliminação expectável de 38% dos defeitos reclamados.

Strength and damage analysis of composite-aluminium adhesively-bonded single-lap joints

With the need to find an alternative way to mechanical and welding joints, and at the same time to overcome some limitations linked to these traditional techniques, adhesive bonds can be used. Adhesive bonding is a permanent joining process that uses an adhesive to bond the components of a structure. Composite materials reinforced with fibres are becoming increasingly popular in many applications as a result of a number of competitive advantages. In the manufacture of composite structures, although the fabrication techniques reduce to the minimum by means of advanced manufacturing techniques, the use of connections is still required due to the typical size limitations and design, technological and logistical aspects. Moreover, it is known that in many high performance structures, unions between composite materials with other light metals such as aluminium are required, for purposes of structural optimization. This work deals with the experimental and numerical study of single lap joints (SLJ), bonded with a brittle (Nagase Chemtex Denatite XNRH6823) and a ductile adhesive (Nagase Chemtex Denatite XNR6852). These are applied to hybrid joints between aluminium (AL6082-T651) and carbon fibre reinforced plastic (CFRP; Texipreg HS 160 RM) adherends in joints with different overlap lengths (LO) under a tensile loading. The Finite Element (FE) Method is used to perform detailed stress and damage analyses allowing to explain the joints’ behaviour and the use of cohesive zone models (CZM) enables predicting the joint strength and creating a simple and rapid design methodology. The use of numerical methods to simulate the behaviour of the joints can lead to savings of time and resources by optimizing the geometry and material parameters of the joints. The joints’ strength and failure modes were highly dependent on the adhesive, and this behaviour was successfully modelled numerically. Using a brittle adhesive resulted in a negligible maximum load (Pm) improvement with LO. The joints bonded with the ductile adhesive showed a nearly linear improvement of Pm with LO.

Implementation for spatial data of the shared nearest neighbour with metric data structures

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Empirical models for quantification of machining damage in composite materials

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Mecânica

Multiple Mechanical Complications in ST-Segment Elevation Myocardial Infarction with Angiographically Normal Coronary Arteries

This case report discusses an unusual presentation of ST-segment elevation myocardial infarction (STEMI) with normal coronary arteries and severe mechanical complications successfully treated with surgery. An 82-year-old man presented STEMI with angiographically normal coronary arteries and no major echocardiographic alterations at discharge. At the first month follow-up, he complained of fatigue and dyspnea, and contrast echocardiography complemented by cardiac magnetic resonance imaging revealed a large left ventricular apical aneurysm with a thrombus communicating by two jets of a turbulent flow to an aneurysmatic formation of the right ventricular apex. The patient underwent a Dor procedure, which was successful. Ventricular septal defects and ventricular aneurysms are rare but devastating complications of STEMI, with almost all patients presenting multivessel coronary artery disease. Interestingly in this case, the angiographic pattern was normal.

Iron Overload in a Murine Model of Hereditary Hemochromatosis Is Associated with Accelerated Progression of Osteoarthritis Under Mechanical Stress

OBJECTIVE: Hereditary hemochromatosis (HH) is a disease caused by mutations in the Hfe gene characterised by systemic iron overload and associated with an increased prevalence of osteoarthritis (OA) but the role of iron overload in the development of OA is still undefined. To further understand the molecular mechanisms involved we have used a murine model of HH and studied the progression of experimental OA under mechanical stress. DESIGN: OA was surgically induced in the knee joints of 10-week-old C57BL6 (wild-type) mice and Hfe-KO mice. OA progression was assessed using histology, micro CT, gene expression and immunohistochemistry at 8 weeks after surgery. RESULTS: Hfe-KO mice showed a systemic iron overload and an increased iron accumulation in the knee synovial membrane following surgery. The histological OA score was significantly higher in the Hfe-KO mice at 8 weeks after surgery. Micro CT study of the proximal tibia revealed increased subchondral bone volume and increased trabecular thickness. Gene expression and immunohistochemical analysis showed a significant increase in the expression of matrix metallopeptidase 3 (MMP-3) in the joints of Hfe-KO mice compared with control mice at 8 weeks after surgery. CONCLUSIONS: HH was associated with an accelerated development of OA in mice. Our findings suggest that synovial iron overload has a definite role in the progression of HH-related OA

A Homemade Snare: An Alternative Method for Mechanical Removal of Dirofilaria Immitis in Dogs

Canine dirofilariosis is a life-threatening parasitic disease that is increasingly reported worldwide. Once diagnosed the main treatment goals are to improve the animal's clinical condition and to eliminate all life stages of the parasite with minimal posttreatment side effects. This can be achieved through mechanical, surgical, or chemotherapeutical approaches. Currently, manual extraction is the preferred method to remove adult heartworms due to its diminished invasiveness, reduced damage to the vascular endothelium, and shortened anaesthesia duration. However, it remains an expensive technique that can be highly traumatic. To address this issue, a nontraumatic homemade catheter-guided snare was developed for heartworm removal by adapting and folding a 0.014-inch coronary wire (BMW, Abbott Vascular). Transvenous heartworm extraction was performed on a dog severely infected with adult heartworms by inserting the modified snare into a 6-F Judkins right coronary guiding catheter BMW (Cordis) and advancing it into the right ventricle under fluoroscopic guidance. Fifteen adult specimens of Dirofilaria immitis were successfully extracted from the pulmonary artery and right ventricle without complications. To assure the death of both larvae and adults, postoperative treatment was successfully managed using ivermectin, doxycycline, and melarsomine, with no recurrence after surgery.

An application of reliability-based robustness assessment of steel moment resisting frame structures under post-mainshock cascading events

The paper presented herein proposes a reliability-based framework for quantifying the structural robustness considering the occurrence of a major earthquake (mainshock) and subsequent cascading hazard events, such as aftershocks that are triggered by the mainshock. These events can significantly increase the probability of failure of buildings, especially for structures that are damaged during the mainshock. The application of the proposed framework is exemplified through three numerical case studies. The case studies correspond to three SAC steel moment frame buildings of 3-, 9-, and 20- stories, which were designed to pre-Northridge codes and standards. Twodimensional nonlinear finite element models of the buildings are developed using the Open System for Earthquake Engineering Simulation framework (OpenSees), using a finite-length plastic hinge beam model and a bilinear constitutive law with deterioration, and are subjected to multiple mainshock-aftershock seismic sequences. For the three buildings analyzed herein, it is shown that the structural reliability under a single seismic event can be significantly different from that under a sequence of seismic events. The reliability-based robustness indicator used shows that the structural robustness is influenced by the extent by which a structure can distribute damage.

Old cellulose for new multifunctional networks

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Ciência e Engenharia de Materiais

Influence of curing conditions in lime-metakaolin blended mortars – A mineralogical and mechanical study

3rd Historic Mortars Conference, 11-14 September 2013, Glasgow, Scotland

Mechanical and mineralogical properties of natural hydraulic lime-metakaolin mortars in different curing conditions

Construction and Building Materials 51 (2014) 287–294

Cement-cork mortars for thermal bridges correction. Comparison with cement-EPS mortars performance

Construction and Building Materials 49 (2013), 315-327

Earth mortars constructive use on Neolithic domestic structures. Some case studies in Alentejo.

HMC08 - 1st Historical Mortars Conference: Characterization, Diagnosis, Conservation, Repair and Compatibility, LNEC, Lisbon, 24-26 September 2008