Painéis sandwich customizados para a reabilitaçãoo do património edificado

Entendendo a presente crise do setor da construção como uma oportunidade para promover a reabilitação do parque habitacional existente, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um conceito de painéis sandwich customizáveis para a renovação multifuncional de edifícios. Mais do que uma solução convencional, esta proposta visa combinar materiais de construção sustentáveis, sistemas e tecnologias disponíveis com ferramentas de fabrico e design avançado, numa abordagem integrada e personalizada de soluções de pré-fabricação em massa para a reabilitação do parque habitacional. Pretende-se com a adoção das soluções propostas contribuir não só para a redução da ineficiência energética dos edifícios, mas também minimizar os problemas de construção existentes, estudando também a incorporação na fachada de módulos avançados, como painéis solares, para melhorar o seu desempenho energético.

Development of sandwich panels of customized functionalities for the rehabilitation of the built patrimony

Dissertação de International Master in Sustainable Built Environment

Reabilitação de edifícios: enquadramento e estudo da reabilitação num grupo empresarial

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Edificações

Estudo do reaproveitamento energético de ar quente numa Olaria

Como o sector cerâmico é um consumidor intensivo de energia, este trabalho teve como objectivo principal a elaboração de um plano de optimização do desempenho energético da olaria número três da Fábrica Cerâmica de Valadares. Para o efeito, efectuou-se o levantamento energético desta fracção autónoma. O valor total obtido para os ganhos térmicos foi de 8,7x107 kJ/dia, sendo 82% desta energia obtida na combustão do gás natural. Por outro lado, as perdas energéticas rondam os 8,2x107 kJ/dia, sendo o ar de exaustão e a envolvente os principais responsáveis, com um peso de 42 % e 38%, respectivamente. Tendo em conta estes valores, estudaram-se várias medidas de isolamento da cobertura, pavimento, paredes e saída de ar através de fendas do edifício. No caso do isolamento da cobertura sugeriu-se a substituição das telhas de fibrocimento e do isolamento actualmente existentes por painéis sandwich de cobertura. Esta acção permite uma poupança de 64.796€/ano, com um investimento de 57.029€ e o seu período de retorno de 0,9 anos. O Valor Actualizado Líquido (VAL) no 5º ano foi de 184.069€, com uma Taxa Interna de Rentabilidade (TIR) de 92%. Para isolar o pavimento, sugeriu-se a utilização de placas de poliuretano expandido (PU) de 20mm de espessura. Assim, consegue-se uma poupança de 7.442 €/ano, com um investimento de 21.708€, e um tempo de retorno 2,9 anos. No final do 5º ano de vida útil do projecto, o VAL é de 4.070€ e a TIR 7%. Relativamente ao isolamento das paredes e pilares, sugeriu-se a utilização de placas de PU (30mm), recobertas com chapa de ferro galvanizado. O tempo de retorno do investimento é de 1,5 anos, uma vez que, o investimento é de 13.670€ e a poupança anual será de 9.183€. Esta solução apresenta no último ano um VAL de 12.835€ e uma TIR de 22%. No isolamento das fendas do edifício, sugeriu-se a redução de 20% da sua área livre. Esta medida de optimização implica um investimento de 8.000€, revelando-se suficientemente eficaz, pois apresenta um tempo de retorno de 0,67 anos. O VAL e a TIR da solução no último ano de vida útil do projecto de investimento são de 36.835€ e 35%, respectivamente. Por fim, sugeriu-se ainda a instalação de um sistema de controlo que visa o aproveitamento de ar quente proveniente do forno, instalado no piso inferior à olaria, para pré-aquecer o ar alimentado aos geradores de calor. Esta medida implicaria um investimento de 4.000€, com um tempo de retorno de 2,4 anos e uma poupança anual é de 1.686€. O investimento é aconselhável, já que, no 5º ano, o VAL é de 1.956€ e a TIR é de 17%.

Estudo da ligação entre componentes estruturais de GFRP (glass fiber reinforced polymer) e componentes estruturais em betão

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Dimensionamento de Madres Enformadas a Frio Travadas por Painéis do Tipo Sandwich

O presente relatório de estágio foi elaborado no âmbito da Unidade Curricular de DIPRE, Dissertação/Projeto/Estágio, do 2.º ano de Mestrado em Engenharia Civil do Instituto Superior de Engenharia do Porto, do ramo de estruturas, tendo como principal foco, a análise e dimensionamento de madres de aço enformado a frio e sua utilização com painéis do tipo sandwich em coberturas. Seções enformadas a frio são cada vez mais utilizadas em construções modernas, especificamente como estrutura secundária em coberturas, onde geralmente são fixas a painéis através de ligações aparafusadas. A presença de painéis e fixações através de parafusos permitem a estabilização lateral e torsional de madres aumentando desta forma a capacidade resistente, mas por serem elementos estruturais de espessura reduzida, os enformados a frio são suscetíveis a fenómenos de instabilidade associados. Desta forma, a norma EN 1993-1-3 [4] permite a análise e dimensionamento deste tipo de elementos através das disposições regulamentares preconizadas nas partes 1-1 [3] e 1-5 [5] da mesma norma. Num primeiro estudo, o presente trabalho tem como objetivo o dimensionamento e verificação de segurança de elementos enformados a frio com base na seção efetiva determinada com o auxílio das normas EN 1993-1-1 (regras gerais) e EN 1993-1-5 (regras para elementos estruturais constituídos por placas). Numa segunda fase, este trabalho pretende apresentar um estudo do comportamento de interação entre os sistemas madres-painéis. Para tal, são quantificadas as rigidezes das conexões dos sistemas e dos painéis para se realizarem a análise relativamente à restrição lateral e restrição torsional de madres. Neste contexto, concluiu-se que os painéis, quando fixos de forma adequada às madres, contribuem para a estabilidade.

Análise estática e dinâmica de painéis corrugados construídos em materiais compósitos

Os painéis corrugados têm cada vez maior aplicabilidade em engenharia. São frequentemente utilizados em estruturas sandwich, em telhados e têm muitas outras aplicações nas indústrias civil, mecânica, aeronáutica e naval. Esta crescente aplicação deve-se ao facto de as suas corrugações conferirem maior rigidez ao painel devido ao aumento do rácio resistência/peso, evitando-se assim o recurso a reforços estruturais. Este facto, associado às características dos materiais compósitos laminados, que comparativamente com os materiais “tradicionais”, evidenciam uma relação rigidez/peso, bem como um comportamento mecânico; no mesmo sentido, contribui para uma potencial utilização deste tipo de solução, em variadíssimas situações na área das engenharias. Este tipo de painéis é particularmente adequado em situações de carga em que se verificam esforços de compressão e torção. Com o presente trabalho, pretende-se efectuar um estudo de análise do comportamento mecânico, quer em termos de análise estática linear, quer de vibrações livres de um painel corrugado em material compósito, sendo analisadas várias variáveis, nomeadamente: o tipo de material, a geometria da corrugação, a sequência de empilhamento das camadas de fibra, entre outras. Para este efeito, e após o enquadramento do tipo de problema que se possui, é utilizado o software comercial de análise por elementos finitos, Ansys®.

Estudo, fabrico e caracterização de painéis sanduíche com núcleos em materiais compósitos de cortiça

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Painéis-sanduíche com núcleo de EPS reciclado: metodologia de execução e determinação de propriedades termofísicas

New materials made from industrial wastes have been studied as an alternative to traditional fabrication processes in building and civil engineering. These materials are produced considering some issues like: cost, efficiency and reduction of nvironmental damage. Specifically in cases of materials destined to dwellings in low latitude regions, like Brazilian Northeast, efficiency is related to mechanical and thermal resistance. Thus, when thermal insulation and energetic efficiency are aimed, it s important to increase thermal resistance without depletion of mechanical properties. This research was conducted on a construction element made of two plates of cement mortar, interspersed with a plate of recycled expanded polystyrene (EPS). This component, widely known as sandwich-panel, is commonly manufactured with commercial EPS whose substitution was proposed in this study. For this purpose it was applied a detailed methodology that defines parameters to a rational batching of the elements that constitute the nucleus. Samples of recycled EPS were made in two different values of apparent specific mass (ρ = 65 kg/m³; ρ = 130 kg/m³) and submitted to the Quick-Line 30TM that is a thermophysical properties analyzer. Based on the results of thermal conductivity, thermal capacity and thermal diffusivity obtained, it was possible to assure that recycled EPS has thermal insulation characteristics that qualify it to replace commercial EPS in building and civil engineering industry

A influência do amortecimento viscoelástico na estabilidade aeroelástica de painéis aeronáuticos

Since the creation of supersonic vehicles, during the Second World War, the engineers have given special attention to the interaction between the aerodynamic efforts and the structures of the aircrafts due to a highly destructive phenomenon called flutter in aeronautical panel. Flutter in aeronautical panels is a self-excited aeroelastic phenomenon, which can occurs during supersonic flights due to dynamic instability of inertia, elastic and aerodynamic forces of the system. In the flutter condition, when the critical aerodynamic pressure is reached, the vibration amplitudes of the panel become dynamically unstable and increase exponentially with time, affecting significantly the fatigue life of the existing aeronautical components. Thus, in this paper, the interest is to investigate the possibility of reducing the effects of the supersonic aeroelastic instability of rectangular plates by applying passive constrained viscoelastic layers. The rationale for such study is the fact that as the addition of viscoelastic materials provides decreased vibration amplitudes it becomes important to quantify the suppression of plate flutter coalescence modes that can be obtained. Moreover, despite the fact that much research on the suppression of panel flutter has been carried out by using passive, semi-active and active control techniques, very few of them are adapted to deal with the problem of estimating the flutter speeds of viscoelastic systems, since they must conveniently account for the frequency- and temperature-dependent behavior of the viscoelastic material. In this context, two different model of viscoelastic material are developed and applied to the model of sandwich plate by using finite elements. After the presentation of the theoretical foundations of the methodology, the description of a numerical study on the flutter analysis of a three-layer sandwich plate is addressed.

Biotin-avidin sandwich elisa with specific human isotypes IgG1 and IgG4 for Culicidae mosquito blood meal identification from an epizootic yellow fever area in Brazil

With a view toward investigating the feeding behavior of Culicidae mosquitoes from an area of epizootic yellow fever transmission in the municipalities of Garruchos and Santo Antônio das Missões, Rio Grande do Sul State, Brazil, specimens were collected by aspiration from September 2005 to April 2007. The engorged females were submitted to blood meal identification by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). A total of 142 blood-engorged samples were examined for human or monkey blood through species-specific IgG. Additional tests for specificity utilizing isotypes IgG1 and IgG4 of human monoclonal antibodies showed that only anti-human IgG1 was effective in recognizing blood meals of human origin. The results indicated a significant difference (p = 0.027) in detection patterns in samples of Haemagogus leucocelaenus recorded from human blood meals at Santo Antônio das Missões, which suggests some degree of exposure, since it was an area where epizootic outbreaks have been reported.

Biotin/avidin sandwich enzyme-linked immunosorbent assay for Culicidae mosquito blood meal identification

The knowledge of mosquitoes Culicidae host feeding patterns is basic to understand the roles of different species and to indicate their importance in the epidemiology of arthropod-borne diseases. A laboratory assay was developed aiming at standardizing the biotin-avidin sandwich enzyme-linked immunosorbent assay, which was unprecedented for mosquito blood meal identification. The enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) activity was evaluated by the detection of titers on each sample of the 28 blood-fed Culex quinquefasciatus. In light of the high sensitivity that the technique permits, by means of small quantities of specific antibodies commercially provided and phosphatase substrate which reinforces additional dilutions, human and rat blood meals were readily identified in all laboratory-raised Culex quinquefasciatus tested. The assay was effective to detect human blood meal dilutions up to 1:4,096, which enables the technique to be applied in field studies. Additionally, the present results indicate a significant difference between the detection patterns recorded from human blood meal which corroborate the results of host feeding patterns.

Biotin/Avidin sandwich enzyme-linked immunosorbent assay for Culicidae mosquito blood meal identification

The knowledge of mosquitoes Culicidae host feeding patterns is basic to understand the roles of different species and to indicate their importance in the epidemiology of arthropod-borne diseases. A laboratory assay was developed aiming at standardizing the biotin-avidin sandwich enzyme-linked immunosorbent assay, which was unprecedented for mosquito blood meal identification. The enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) activity was evaluated by the detection of titers on each sample of the 28 blood-fed Culex quinquefasciatus. In light of the high sensitivity that the technique permits, by means of small quantities of specific antibodies commercially provided and phosphatase substrate which reinforces additional dilutions, human and rat blood meals were readily identified in all laboratory-raised Culex quinquefasciatus tested. The assay was effective to detect human blood meal dilutions up to 1:4,096, which enables the technique to be applied in field studies. Additionally, the present results indicate a significant difference between the detection patterns recorded from human blood meal which corroborate the results of host feeding patterns

Avaliação tecnológica de painéis MDF de madeira de Eucalyptus grandis confeccionados em laboratório e em linha de produção industrial

MDF panels of Eucalyptus grandis wood fibers were made in either experimentally in a laboratory or on an industrial production line. In order to analyze the influence of the production condition, the anatomical, physical and mechanical properties of the panels were determined. The wood refining induced the transversal rupture of the transversal fiber wall. The MDF panels obtained from the industrial production line presented less swelling in thickness and absorption values and improved mechanical properties in the requirements of bending strength, module of elasticity and surface resistance. For laboratory MDF panels, it was possible to verify a statistically significant correlation between bending strength and module of elasticity, medium density and internal bond and swelling in thickness and absorption. This tendency was also true for the MDF panels obtained in real conditions of production, however without statistical significance. By comparing the quality properties of MDF panels produced in the laboratory with those obtained in real conditions of production, it was sought to standardize the established variables for obtaining panels on a small scale, as well to make possible the safe transfer and divulgation of information obtained in the laboratory.

Refined sandwich model for the vibration of beams with embedded shear piezoelectric actuators and sensors

This work extends a previously presented refined sandwich beam finite element (FE) model to vibration analysis, including dynamic piezoelectric actuation and sensing. The mechanical model is a refinement of the classical sandwich theory (CST), for which the core is modelled with a third-order shear deformation theory (TSDT). The FE model is developed considering, through the beam length, electrically: constant voltage for piezoelectric layers and quadratic third-order variable of the electric potential in the core, while meclianically: linear axial displacement, quadratic bending rotation of the core and cubic transverse displacement of the sandwich beam. Despite the refinement of mechanical and electric behaviours of the piezoelectric core, the model leads to the same number of degrees of freedom as the previous CST one due to a two-step static condensation of the internal dof (bending rotation and core electric potential third-order variable). The results obtained with the proposed FE model are compared to available numerical, analytical and experimental ones. Results confirm that the TSDT and the induced cubic electric potential yield an extra stiffness to the sandwich beam. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.