Medição do módulo de elasticidade com recurso à videogrametria: comparação com a técnica tradicional

A determinação do módulo de elasticidade dos materiais é fundamental para o dimensionamento de estruturas de engenharia civil, uma vez que os ensaios para determinação desta característica apresentam custos elevados, é frequente a utilização dos valores tabelados pelos regulamentos. Sendo a medição por videogrametria, um sistema recente na aplicação a estruturas de engenharia civil não existe ainda suficiente experiência da sua utilização em certas áreas, como a medição do módulo de elasticidade. Deste modo, esta dissertação avalia este parâmetro através de dois sistemas de medição distintos, sendo eles, o extensómetro tradicional e o vídeo-extensómetro, com o intuito de verificar se a medição de deslocamentos por videogrametria é um bom método para medir pequenas deformações. As marcas de referência para medição por videogrametria são muito importante, assim sendo, foram desenvolvidos vários métodos de marcação no betão até atingir o tipo de marcação que induzia menor variação dos parâmetros medidos. Após a recolha dos dados foram aplicadas ferramentas de cálculo desenvolvidas em Excel a fim de compactar a grande quantidade de dados recolhidos ao longo dos ensaios desenvolvidos. De forma a quantificar e comparar os valores de módulo de elasticidade pelos dois sistemas de medição foram desenvolvidas duas campanhas de ensaios, uma para aços em que foram ensaiados três provetes de aço de varões com os diâmetros de 6mm, 8mm, 10mm, 12mm, 16mm, 20mm, 25mm e 32mm. E uma outra campanha de ensaio que foi destinada ao betão em que foram ensaiados provetes cilíndricos, cúbicos e prismáticos em várias idades até aos 28 dias a fim de determinar o módulo de elasticidade dos mesmos. Com o desenvolver desta dissertação mostrou-se que o sistema de medição por videogrametria para quantificar o módulo de elasticidade, pode ser considerado exato mas não totalmente preciso, assim sendo, este sistema de medição pode ser cuidadosamente aplicado em detrimento do sistema tradicional, sendo provável que com o evoluir tecnológico a sua precisão seja bastante melhorada.

A multimodal tablet-based interface for designing and reviewing 3D engineering models

The ability to view and interact with 3D models has been happening for a long time. However, vision-based 3D modeling has only seen limited success in applications, as it faces many technical challenges. Hand-held mobile devices have changed the way we interact with virtual reality environments. Their high mobility and technical features, such as inertial sensors, cameras and fast processors, are especially attractive for advancing the state of the art in virtual reality systems. Also, their ubiquity and fast Internet connection open a path to distributed and collaborative development. However, such path has not been fully explored in many domains. VR systems for real world engineering contexts are still difficult to use, especially when geographically dispersed engineering teams need to collaboratively visualize and review 3D CAD models. Another challenge is the ability to rendering these environments at the required interactive rates and with high fidelity. In this document it is presented a virtual reality system mobile for visualization, navigation and reviewing large scale 3D CAD models, held under the CEDAR (Collaborative Engineering Design and Review) project. It’s focused on interaction using different navigation modes. The system uses the mobile device's inertial sensors and camera to allow users to navigate through large scale models. IT professionals, architects, civil engineers and oil industry experts were involved in a qualitative assessment of the CEDAR system, in the form of direct user interaction with the prototypes and audio-recorded interviews about the prototypes. The lessons learned are valuable and are presented on this document. Subsequently it was prepared a quantitative study on the different navigation modes to analyze the best mode to use it in a given situation.

Controlo de estufagem do Vinho Madeira em escala piloto

Um dos processos de envelhecimento do Vinho Madeira é a “Estufagem” realizada através da circulação de água aquecida a uma determinada temperatura por um sistema de serpentina existente no interior de cada estufa. De modo a tornar o processo de estufagem eficiente e preservar a qualidade do Vinho Madeira, a monitorização, registo e controlo da temperatura reveste-se da maior importância sendo, atualmente, todo esse processo realizado, por norma, manualmente, quer no sistema de dez estufas de aço inox existente no laboratório de enologia da Universidade da Madeira (UMa), quer nos sistemas das cooperativas de Vinho Madeira. Existem, no mercado, alguns sistemas que solucionam, com menor ou maior limitação, este problema. Porém, nenhum desses sistemas implementa um sistema de controlo “inteligente” capaz de se adaptar automaticamente a diferentes períodos de temperaturas predefinidos e manter o aquecimento das estufas de acordo com essas temperaturas com uma margem de erro inferior a ±0,5℃, bem como o custo associado aos mesmos é elevado o que dificulta a sua implementação neste setor. O sistema implementado, nesta tese, consiste em duas aplicações: uma aplicação web e uma Windows Forms Application. A aplicação web foi desenvolvida em C# com recurso à framework ASP.NET Web Pages e implementa toda a lógica necessária à monitorização gráfica e à gestão do sistema, nomeadamente a definição do setpoint para cada estufa. A Windows Forms Application, também desenvolvida em C# devido à necessidade de interligação com a biblioteca fornecida pela CAREL para conexão aos controladores de temperatura IR32, efetua o registo e controlo automático da temperatura, de acordo com o setpoint definido para cada estufa através da aplicação web. O controlo de temperatura realiza-se com recurso às redes neuronais, nomeadamente através dum controlador DIC (Direct Inverse Controller) que obteve, de entre os vários controladores testados, o melhor Erro Quadrático Médio (MSE) e o melhor Coeficiente de Correlação (R). Através da utilização do sistema implementado conseguiu-se eliminar a limitação física de erro com ± 1℃ em torno do setpoint tendo-se conseguido, para o melhor caso, uma margem de erro de ± 0,1℃ relativamente ao setpoint reduzindo-se, assim, a margem de variação de temperatura até um máximo de 1,8ºC e, consequentemente, o erro associado.

Automatização do dimensionamento de elementos estruturais em betão armado com GFRP

A presente dissertação teve como objetivo o desenvolvimento de uma aplicação informática para automatização do dimensionamento de elementos de betão armado com GFRP, através da utilização de guias e normas existentes. O documento elaborado apresenta uma breve síntese da situação atual do estado do conhecimento (estado da arte) nesta temática, uma abordagem aos conceitos de dimensionamento, de elementos estruturais baseados em documentos normativos, e alguns conceitos sobre a programação efetuada, quer através da descrição das metodologias quer por esquematização em figuras. Neste documento é, também, descrito o funcionamento geral do programa, exemplos de aplicação prática e breves considerações sobre o trabalho desenvolvido. A aplicação efetua o cálculo de vigas e lajes de acordo com o guia do Committee 440 do American Concrete Institute, ACI 440.1R-06 – “Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars”, bem como através de uma análise não linear, como descrito na norma NP EN 1992: Eurocódigo 2 – “Projecto de estruturas de betão”. Foram ainda realizados cálculos para determinação de diagramas de interação de flexão composta, com pares de esforços axiais e de flexão, utilizados para o dimensionamento de colunas. No final do desenvolvimento da aplicação o programa foi testado com exemplos de dimensionamento, para que fosse possível realizar uma análise crítica aos resultados obtidos e ao próprio modo de funcionamento da aplicação.

Soluções de reabilitação e reforço com GFRP: aplicações na Região Autónoma da Madeira

Este trabalho consiste na apresentação de técnicas de reabilitação e reforço e a sua adaptação ao GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer). O foco incidiu sobre as estruturas degradadas pela corrosão das armaduras, e apresenta-se uma vasta gama de técnicas de intervenção. Encamisamento, proteção eletroquímica, adição de armaduras são as técnicas mais desenvolvidas ao longo do trabalho. São ainda abordados os tipos de produtos de recobrimento, as técnicas de aplicação do recobrimento, bem como as ferramentas com maior utilidade para a reabilitação e reforço. De seguida faz-se um breve resumo das características e potencialidades do material GFRP, aborda-se alguns dos principais fornecedores, fazendo uma descrição dos produtos comercializados por estes, e ainda uma análise de preços por metro linear de varão GFRP. Por fim apresenta-se um levantamento fotográfico realizado na Região Autónoma da Madeira, de estruturas que apresentem sinais claros de corrosão das armaduras, com o objetivo de perceber a aplicabilidade dos varões de GFRP na reabilitação das mesmas. Apresenta-se ainda, uma possível técnica de reabilitação/reforço para todos os casos apresentados, utilizando os varões de GFRP. O levantamento fotográfico tem ainda o objetivo de perceber as principais causas de deterioração de estruturas na região, e de criar uma base de estruturas a necessitar de intervenção urgente.

Dimensionamento de betões autocompactáveis coloridos com agregados britados vulcânicos

A incorporação de pigmentos na composição do betão é uma técnica aplicada como alternativa arquitetónica à pintura ou colocação de revestimentos em edifícios. Tratando-se de um betão à vista importa considerar cuidados adicionais na sua aplicação para assegurar a homogeneidade e qualidade do acabamento superficial. Utilizando betões autocompactáveis, não só a homogeneidade do material é aumentada devido à eliminação da compactação, como também o acabamento superficial é melhorado devido à maior capacidade de preenchimento dos moldes que estes betões apresentam. Neste trabalho dimensionam-se cinco composições de betão autocompactável colorido utilizando agregados britados vulcânicos correntemente utilizados no fabrico de betão na Região Autónoma da Madeira. Para o dimensionamento dos betões, realizaram-se vários estudos em pastas, de seguida em argamassas e finalmente em betões. Com o estudo das pastas obtiveram-se as primeiras informações sobre o efeito da introdução de pigmentos. Depois estudaram-se argamassas que continham o mesmo volume de areia relativo mas incorporando pastas com diferentes cores. Identificaram-se as pastas que conduziam a argamassas com propriedades reológicas semelhantes às da argamassa da composição considerada como referência. Nos betões começou-se por produzir uma composição de betão autocompactável de referência que foi caracterizada em termos de autocompactabilidade pelos ensaios de espalhamento, caixa L, funil V e segregação. Finalmente, realizaram-se composições de betões coloridos cujos conteúdos em agregados e finos eram os mesmos que os da composição de referência mas substituindo parcialmente o volume de água por igual volume de pigmentos. Os resultados mostraram que a incorporação de pigmentos conduz a uma ligeira perda de trabalhabilidade, sendo essa perda de trabalhabilidade facilmente compensada com um aumento da dosagem de superplastificante, cujo volume adicionado é substituído pela remoção de igual volume de água.

Inspeção e reabilitação de pontes e viadutos em betão armado na R.A.M.

A presente dissertação insere-se na área da inspeção e da reabilitação de obras de arte, mais especificamente pontes e viadutos rodoviários. Uma das principais motivações para o desenvolvimento deste trabalho justifica-se pelo facto de existir na Região Autónoma da Madeira, um elevado número de obras de arte relativamente à sua área, sendo necessário cada vez mais investir em meios e conhecimento especializado na procura de formas economicamente interessantes de inspeção, diagnóstico, gestão da conservação e da monitorização dessas obras de arte. O trabalho desenvolvido teve por objetivo identificar as principais anomalias de pontes e viadutos de betão armado, e, através do auxílio fornecidos por técnicas de inspeção e monitorização, indicar intervenções preventivas e corretivas, visando assegurar a durabilidade dessas obras de arte durante as suas vidas úteis. Numa primeira fase procurou-se enquadrar os conceitos relacionados com as anomalias associadas aos elementos de betão armado enquanto material de construção, bem como na importância durabilidade. Identificou-se os agentes e os mecanismos de deterioração quer do betão e quer do aço, de forma a direcionar o estudo para as principais anomalias que podem-se verificar nos diversos componentes de uma ponte ou viaduto. A seguinte fase do trabalho consiste na identificação dos principais métodos e procedimentos necessários para efetuar-se uma correta inspeção, tendo como objetivo avaliar a natureza e a extensão das anomalias, o que possibilitará na definição de intervenções adequadas de manutenção, conservação, reabilitação ou reforço. Por fim, com base nas fichas de inspeção fornecidas pelas Betar1, fez-se análise do estado de manutenção e do estado de conservação de um conjunto de pontes e viadutos na R.A.M., bem como das anomalias mais frequentes. Elaborou-se ainda um guia de anomalias, indicando-se as principais diretrizes para a realização de inspeções em pontes e viadutos, evidenciando as anomalias que podem verificar-se com maior frequência, bem como os trabalhos recomendados para cada situação.

Combining the power of online crowdsourcing with creative writing user interfaces

The goal of this work was to provide professional and amateur writers with a new way of enhancing their productivity and mental well-being, by helping them overcoming writers block and being able to achieve a state of optimal experience while writing. Our approach is based on bringing together different components to create what we call a creative moment. A creative moment is composed by an image, a text, a mood, a location and a color. The color presented in the creative moment varied according to the mood that was associated to the creative moment. With the creative moments we hoped that our users could have a way to easily trigger their creativity and have a kick start in their work. The prototyping of a web crowdsourcing platform, named CreativeWall, and a Microsoft Word Add-In, that was used on the user study performed, is described and their implementations are discussed. The user study reveals that our approach does have a positive influence in the productivity of the participants when compared with another existing approach. The study also revealed that our approach can ease the process of achieving a state of optimal experience by enhancing one of the dimensions presented on the Flow Theory. At the end we present what we consider would be some possible future developments for the concept created during the development of this work.

Radiology Service Bus: Interoperabilidade semântica para Radiologia

A integração de sistemas é um tema sempre actual na temática das tecnologias de informação. Desde há muito tempo que as grandes empresas identificaram a necessidade de integrar dados de diferentes sistemas, criando mais valor para os seus negócios. Alguns sectores da indústria estão claramente mais avançados do que outros no que diz respeito à integração de sistemas. Alguns factores, como a concorrência e competitividade mais agressiva em alguns mercados, foram os catalisadores desses avanços tecnológicos. A indústria da saúde não foi, infelizmente, um dos sectores onde se registaram grandes avanços na integração de sistemas. Foi, no entanto, onde se registou uma explosão de normas e protocolos que suportam as diversas disciplinas da medicina, como por ex, a Radiologia. Essas normas e protocolos permitiram dotar a medicina de meios mais rigorosos de produzir diagnósticos e encontrar curas para as mais diversas patologias. Existem muitos produtos que adoptam estas normas. As organizações foram, progressivamente, adquirindo esses produtos mas sem grande preocupação da eventual necessidade da integração. A disciplina da Radiologia é uma das disciplinas onde se verifica, ainda hoje, uma enorme diversidade de equipamentos e sistemas de informação mas onde se encontra desafios consideráveis no que diz respeito à integração. Foram esses desafios que despoletaram o interesse de investigação e cujos resultados se partilham nesta dissertação.

Otimização de linhas de produção de uma empresa no setor dos componentes para automóveis

Ao longo dos anos, a economia mundial tem sofrido profundas mudanças, assistindo-se a uma crescente exigência por parte dos mercados, quer na diversidade dos produtos, quer na qualidade dos serviços. No Setor Automóvel, a globalização vem obrigando os construtores a adotar novos paradigmas ao nível do conceito de produção, de modo a corresponder às novas exigências de redução de custos e à obtenção de melhores níveis de produtividade e qualidade. É neste contexto, que a Indústria dos Componentes para Automóveis, ao constituir-se como um setor caraterizado por elevados graus de exigência e de competitividade, vem impondo às suas empresas o recurso a crescentes exigências nos processos tecnológicos, de forma a manter uma dinâmica de contínuo desenvolvimento e inovação de produtos, tecnologias e processos, bem como, a perseguir conceitos de qualidade total e de excelência nas suas operações. Este documento resulta, antes de tudo, de um extenso trabalho de campo, onde se procurou aplicar uma metodologia assente na T.O.C. - Theory of Constraints, com integração de conceitos de Lean Manufacturing, contribuindo assim, para a otimização de linhas de produção da empresa do setor dos componentes para automóveis, tomada como referência.

Recuperação de edificado afeto ao Exército. Sistema de inspeção e diagnóstico de anomalias em coberturas em terraço

O objetivo desta dissertação é a proposta de um sistema de apoio à inspeção e diagnóstico de anomalias em coberturas em terraço, tendo em vista a normalização e sistematização das inspeções de forma a auxiliar os intervenientes responsáveis por estas ações. Numa primeira fase, são identificadas e classificadas as anomalias e as respetivas causas prováveis e, seguidamente, elaboradas fichas de anomalias, nas quais são incluídas informações relacionadas com as mesmas, tais como a sua designação, descrição sumária do fenómeno de degradação, causas e consequências possíveis, aspetos a inspecionar, parâmetros de inspeção e, finalmente, classificação da anomalia de acordo com o nível de gravidade / urgência de reparação. Nesta fase, são elaboradas as matrizes de correlação anomalias - causas e inter - anomalias. Posteriormente, são identificadas e classificadas as técnicas de diagnóstico das anomalias e das causas, recorrendo a ensaios não destrutivos de realização in situ e, por fim, é construída a matriz de correlação anomalias - técnicas de diagnóstico. São apresentadas fichas individuais das técnicas, onde constam informações como a designação, os objetivos, o equipamento necessário, a descrição do método, as vantagens e as limitações. Finalmente, apresenta-se a validação do sistema classificativo proposto, realizada através de uma campanha de inspeções a 105 coberturas planas. Como complemento, é apresentado um tratamento estatístico completo dos dados recolhidos, de forma a retirar conclusões relevantes para a temática. A normalização das inspeções permite aumentar a eficácia e eficiência das ações a tomar no âmbito da patologia, tal como permite avaliações o menos subjetivas possível. Por outro lado, a implementação prática deste sistema, através de uma ferramenta informática, seria uma mais-valia, uma vez que iria permitir auxiliar o inspetor nas atividades de inspeção inseridas em estratégias de manutenção pró-ativa do tipo preditivas.

Fornecimento de água e tratamento de águas residuais em Forças Nacionais Destacadas

O abastecimento de água e a drenagem de águas residuais são funções essenciais num aquartelamento de campanha. Estas funções influenciam diretamente a manutenção da prontidão e eficácia de uma força militar destacada para uma operação e consequente sucesso da mesma. O consumo de água em campanha pode ser variável consoante o efetivo e as características da força destacada, clima, ambiente operacional e o tempo de permanência previsto para a operação. Apresenta-se nesta dissertação de mestrado uma metodologia de planeamento do sistema de abastecimento de água, do sistema de drenagem e dos órgãos de tratamento de águas residuais, aplicáveis a situações de campanha. Considerando o conteúdo desta dissertação foi realizado um caso de estudo relacionado com o aquartelamento de campanha construído no âmbito da operação militar da UNIFIL, no Líbano. Apresenta-se ainda o enquadramento geográfico do país e a análise da sua situação relativamente ao saneamento, informações essas que podem ser muito importantes na decisão da melhor localização para o aquartelamento. Na análise do caso de estudo procedeu-se ao dimensionamento das redes de abastecimento de água, de drenagem de águas residuais e dos órgãos de tratamento adequados. Foram sugeridas algumas alterações no traçado, diâmetros da rede de drenagem de águas residuais, assim como na geometria da fossa sética existente, pois encontrava-se sobredimensionada. Devido à ausência de tratamento do efluente dela proveniente, o que é nocivo a nível ambiental, sugeriu-se ainda a aplicação de um aterro filtrante como órgão de tratamento complementar.

Planeamento e organização espacial de um aquartelamento militar de campanha face à ameaça terrorista: Contributos metodológicos

Atualmente as missões militares possuem uma elevada complexidade, não só pelo esforço económico e militar das nações, mas também pelas atuais ameaças dispersas e difusas pelo globo. Neste contexto, surge a ameaça terrorista multifacetada, irregular e imprevisível utilizando desproporcionada e exageradamente a violência para atingir um determinado fim. Este facto cria um novo problema aos militares, designadamente a criação de aquartelamentos de campanha resilientes preparados e concebidos de forma a aumentar a segurança e proteção dos militares, equipamentos e instalações. Ao nível nacional, o Exército Português não apresenta conteúdo nem doutrina militar relacionada com aquartelamentos de campanha. O presente trabalho surge como uma possível ferramenta de auxílio e reflexão sobre esta temática. Em primeiro lugar, focou-se na compreensão concetual da temática em questão através da revisão bibliográfica e do recurso à entrevista. Seguidamente é efetuada uma análise prática do Aquartelamento Militar do Líbano que funcionou como caso de estudo. O resultado deste estudo pretende servir como um contributo para futuros projetos de aquartelamentos de campanha, através da caraterização detalhada e exaustiva da sua natureza transitória ao longo do tempo (ciclo de vida de um aquartelamento), pela sugestão de alguns valores adotar no dimensionamento e no layout e ainda pela referência a um conjunto de estratégias de adaptação e defesa face à ameaça terrorista aumentando a sua capacidade resiliente.

Intervenção no Prédio Militar N.º 50, em Lisboa, antiga Fundição de Canhões

O Exército Português tem à sua guarda um importante património construído, muitas vezes localizado no centro histórico de núcleos urbanos, o qual, ao longo dos anos teve várias ocupações, tendo por isso sofrido intervenções várias, mais ou menos intrusivas. Devido ao interesse manifestado pela instituição em reabilitar edifícios localizados no centro de Lisboa com vista a novas utilizações, nomeadamente para a instalação do Pólo Cultural do Exército, foi realizado um estudo no âmbito da presente dissertação de mestrado sobre um edifício integrante do Prédio Militar nº 50 (PM050/Lisboa), cuja origem remonta ao século XVIII. Face à proposta de utilização do objeto de estudo como arquivo histórico, neste trabalho é feita a caracterização da construção existente e a análise da sua adequação estrutural para acomodar este tipo de utilização. Inicialmente foi feita uma inspeção ao edifício para identificação das anomalias e problemas estruturais visíveis, em seguida foram consultados todos os documentos e projetos que pudessem conter informação sobre o mesmo. Face à falta de informação sobre os materiais utilizados nos elementos estruturais, foram realizados ensaios não-destrutivos para a caracterização das suas propriedades mecânicas, assim como uma pesquisa e análise dos regulamentos em vigor à data da sua construção. Posteriormente, foi construído um modelo numérico com recurso ao programa SAP2000 (Structural Analysis Program 2000) para avaliar a capacidade resistente da estrutura. Por fim foram elaboradas algumas propostas de intervenção. Concluiu-se haver necessidade de reforço nas alvenarias, as quais apresentam um mau comportamento às ações sísmicas. Relativamente aos elementos de betão armado, a baixa resistência dos materiais utilizados, o sistema estrutural adoptado e a degradação em alguns locais implicam igualmente a sua necessidade de reforço. A proposta de intervenção apresentada tem por objetivo servir de base à elaboração de um projeto de reforço, caso se avance com a reabilitação do edifício, sendo necessário realizar um estudo mais aprofundado.

Recuperação do edificado afeto ao Exército: Tecnologia e reabilitação de coberturas em terraço

Esta dissertação tem como objetivo a criação de um sistema de apoio à reabilitação de coberturas em terraço. A elaboração deste sistema passa pela apresentação dos diferentes tipos de materiais utilizados nas várias camadas que compõem a cobertura em terraço, descrevendo as suas características e particularidades, bem como, o processo de aplicação in situ e os principais campos de implementação de cada material. O envelhecimento dos materiais e a falta de manutenção, em alguns casos juntamente com a deficiente conceção e execução das coberturas, originam o aparecimento de anomalias. Como tal, são propostas técnicas de intervenção que visam restabelecer as características iniciais dos materiais garantindo o correto funcionamento da cobertura. A cada técnica de reparação está associada uma ficha de reabilitação que sintetiza os principais procedimentos, materiais, equipamentos e mão-de-obra envolvidos, bem como uma estimativa aproximada do rendimento da equipa e dos custos de intervenção. A matriz de correlação proposta, anomalias - técnicas de reabilitação foi calibrada e validada através de um plano de inspeções visuais a 105 coberturas. O trabalho de campo, permitiu ainda a recolha de um conjunto de dados, que foram submetidos a um tratamento estatístico a fim de retirar conclusões sobre o comportamento das coberturas em terraço.