FCT: DEC - Dissertações de Mestrado
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- Ensaios Dinâmicos de Caracterização da Força Axial em Cabos Pré-tensionadosPublication . Joaquim, Ana Rita da Silva; Cismasiu, Corneliu; Pimentel, CarlosA determinação da força instalada em cabos e tirantes a partir de ensaios de vibração ambiental é uma técnica de monitorização que tem vindo a ser muito utilizada nas últimas décadas. A metodologia baseia-se na teoria das cordas vibrantes que permite relacionar as frequências naturais de uma corda com a força nela instalada. Com o desenvolvimento tecnológico e o volume de cabos e tirantes de estruturas de Engenharia Civil que foram estudados ao longo dos anos, a determinação das forças instaladas nestes elementos estruturais através de ensaios de vibração ambiental, é reconhecida pela comunidade científica como uma técnica experimental expedita, que produz resultados bastante satisfatórios. Desta forma, a metodologia referida apresenta um ponto de interesse na monitorização de estruturas que não possuem instrumentação pré-instalada capaz de indicar as forças nos seus elementos. Neste contexto, e com a colaboração das Infraestruturas de Portugal, a técnica descrita foi estudada a partir do ensaio a cabos de pré-esforço exterior e tirantes da Ponte Salgueiro Maia em Santarém. Os resultados obtidos foram validados e verificados com sucesso a partir de informações presentes no projeto da ponte, de medições fornecidas por células de carga nos tirantes e ainda através de modelação numérica.
- Argamassas de cal hidráulica com resíduos de madeira na conservação de edifícios. Influência da granulometriaPublication . Monteiro, Diogo Filipe Pereira; Baltazar, LuísA indústria da construção civil é um dos maiores e mais activos sectores no mundo, sendo responsável por cerca de 30% da emissão de dióxido de carbono e pelo consumo anual de enormes quantidades de recursos, nomeadamente, recursos não renováveis. No entanto, a problemática não se restringe apenas à construção, dado que o parque edificado é ainda responsável pelo consumo de mais de um terço de toda a energia produzida. Estes factores aliados ao crescimento populacional, tornam obvio que se trata de um sector claramente insustentável. A areia e o cascalho são dos recursos mais importantes na construção civil, sendo empregues principalmente em argamassas e betões. O aumento da urbanização nas últimas décadas, induziram a um aumento exponencial da extracção destes recursos, quantidades que excedem em muito as suas taxas de renovação naturais, representando o maior volume de matéria-prima utilizada na Terra após a água. A extracção ocorre maioritariamente em rios e lagos, tendo como consequências alterações no canal do rio, na flora, na fauna e nos lençóis freáticos. As conjugações de alguns destes factores culminaram em desastres como o colapso da ponte Hintze Ribeiro em Entre-os-Rios, em 2001, resultando na perda de 59 vidas humanas e o caso do quase desaparecimento do maior lago natural de água doce da China, Poyang, na província de Jiangxi, cujo os níveis de água baixaram de tal forma que, onde antes existia uma profundidade de 8 a 25 metros, hoje é uma pradaria. Com o intuito de aumentar a sustentabilidade no sector da construção, tendo como directriz a redução da extracção de recursos naturais não renováveis e um menor consumo energético do parque edificado, surge a presente dissertação que recorre aos pellets de madeira, provenientes de resíduos da industria madeireira. O objectivo pretendido para a presente dissertação é fundamentalmente conhecer as características físicas e mecânicas de argamassas de reboco com base em cal hidráulica HL5 e areias monogranulares, de traço volumétrico de 1:3, tendo em conta a influência das substituições parciais de areia por resíduos de madeira com granulometria equivalente. Para tal, foram formuladas 6 composições e avaliados parâmetros mecânicos, térmicos e comportamento face à água. Conclui-se que a incorporação de resíduos de madeira, leva principalmente à redução das resistências mecânicas, aumento de porosidade e uma melhoria muito significativa da condutibilidade térmica. Relativamente à influência da granulometria foi notório que as granulometrias grosseiras, apresentam resultados mais benéficos no que diz respeito a resistências mecânicas, absorção de água liquida sob baixa pressão, degradação aos ciclos do ensaio de resistência aos cloretos, retenção de água e capacidade de secagem quando saturada. As granulometrias mais finas por sua vez, conduziram a menores valores de massa volúmica aparente, capilaridade e condutibilidade térmica.
- Estudo da influência do peso volúmico seco nas propriedades mecânicas de misturas de solo cimento compactadas com o mesmo teor em águaPublication . Matos, Tiago André Palmelão Sousa; Santana, Maria TeresaA presente dissertação foi realizada com o intuito de alargar o conhecimento existente sobre a técnica de solo ligado com cimento, cada vez mais utilizada, especialmente na execução de pavimentos rodoviários. De modo a compreender o efeito que propriedades como a porosidade, a quantidade de cimento, ou o grau de compactação têm sobre o comportamento destas misturas, foram moldados provetes com o mesmo teor em água alvo, recorrendo a duas diferentes proporções de ligante, e quatro graus de compactação. Para este efeito foi utilizado um compactador Marshall automático, cujo processo de calibração é descrito detalhadamente neste documento. Os provetes, com diferentes valores de peso volúmico seco para cada quantidade de cimento e grau de compactação aplicadas na sua moldagem, são curados durante um período de 7 dias. Concluído este tempo, são sujeitos a ensaios de resistência à compressão uniaxial, cujos resultados serão correlacionados com diversos parâmetros, disponíveis na bibliografia sobre este tema, tidos como passíveis de avaliar o comportamento mecânico de misturas de solo cimento. Foi, por fim, testada a aplicação de um indicador ɳ/Civᴾ, que relaciona porosidade e quantidade deste ligante em relação ao volume de um dado provete, para a caraterização das misturas realizadas, sendo que para este efeito foram também utilizados os valores obtidos no estudo de Gonçalves (2016), no qual foi tratado o mesmo solo, ligado, no entanto, com percentagens largamente superiores de cimento. Através da junção e análise dos resultados de ambos os estudos, verificou-se que uma mesma curva baseada no parâmetro ɳ/Civᴾ permite a avaliação do comportamento mecânico do solo estudado, para diferentes quantidades de cimento e graus de compactação.
- Análise do comportamento higrotérmico de paredes exteriores em função do climaPublication . Trindade, André Dias; Henriques, FernandoO desempenho energético de edifícios tem sido alvo de grandes desenvolvimentos ao longo dos últimos anos. Devido a uma regulamentação cada vez mais exigente, têm-se procurado novas tecnologias e soluções construtivas que permitam tornar a edificação mais eficiente do ponto de vista energético. A construção com betão celular autoclavado pretende responder a esta problemática, contudo, é uma prática pouco conhecida em Portugal e com uma certa falta de sucesso. O motivo prende-se com sucessivos erros de aplicação que se traduziram numa ideia geralmente negativa acerca deste material. O estudo da transferência de calor e humidade em simultâneo através de alvenarias de betão celular autoclavado é um tema pouco abordado na literatura científica. É neste contexto que se enquadra a presente dissertação, com o propósito de constituir um importante contributo para esta temática. Recorrendo ao programa de cálculo numérico WUFI® 6.1 - PRO foram simuladas diversas soluções construtivas representativas de paredes exteriores de betão celular autoclavado para o clima de Munique (Alemanha), Estocolmo (Suécia) e São Francisco (Estados Unidos da América). O trabalho encontra-se estruturado em cinco partes: em primeiro lugar é efectuado um estudo sobre a importância da orientação assumida pelo elemento construtivo em função do clima; em segundo lugar é analisado o comportamento higrotérmico da camada de betão celular autoclavado, desprovida de qualquer revestimento; em terceiro lugar são analisadas as alterações impostas pela aplicação de uma camada de reboco exterior e interior; em quarto lugar são analisadas as alterações impostas pela aplicação de um sistema de isolamento térmico pelo exterior; em quinto lugar é analisado comportamento higrotérmico da alvenaria quando sujeita à acção do gelo e que alterações resultam da aplicação de cada uma das camadas mencionadas anteriormente. Mediante o trabalho desenvolvido foi possível concluir que as propriedades da camada do reboco exterior, nomeadamente o coeficiente de capilaridade e factor de resistência à difusão de vapor de água assumem importâncias diferentes sobre o teor de água da camada de betão celular autoclavado, variando em função do clima exterior. Constatou-se também que quanto maior a intensidade de radiação solar, maiores são as perdas térmicas que ocorrem através do paramento exterior do elemento construtivo, ocorrendo o comportamento oposto para o paramento interior. Verificou-se ainda que um aumento do coeficiente de absorção de radiação por onda-curta do reboco exterior conduz a menores perdas térmicas através do paramento interior. Foi possível estabelecer uma correlação entre a soma anual de chuva incidente, o número crítico de ciclos de gelo e a severidade com que estes ciclos se manifestam sobre a camada de betão celular autoclavado. A aplicação de um sistema de isolamento térmico pelo exterior permite eliminar a ocorrência de ciclos de gelo sobre a camada de betão celular autoclavado.
- Probabilidade de colapso por mobilização de impulso passivo: influência do índice de sensibilidade do ângulo de resistência ao cortePublication . Azevedo, Carlos Alberto Maia de; Guerra, Nuno; Antão, ArmandoNo presente trabalho avalia-se a probabilidade de colapso resultante da mobilização de impulso passivo, considerando ações de dimensionamento definidas em conformidade com o Eurocódigo 7. Considera-se a distribuição espacial do ângulo de resistência ao corte e admitem-se duas metodologias alternativas para a determinação do valor característico: a primeira baseada na simulação de prospeção e a segunda admitindo o conhecimento prévio do maciço. Em ambos os casos estuda-se ainda a influência do valor do índice de sensibilidade do ângulo de resistência ao corte. Determina-se a probabilidade de colapso através de cálculos de análise limite por elementos finitos, recorrendo ao software mechpy, desenvolvido no Departamento de Engenharia Civil da FCT-NOVA. Por fim, apresentam-se as conclusões do estudo, discutindo-se o impacto da prospeção geotécnica e examinando, em especial, o papel do índice de sensibilidade do ângulo de resistência ao corte.
- CALDAS DE INJEÇÃO PRODUZIDAS COM RESIDUOS DE ETA E FIBRAS DE CÂNHAMOPublication . Costa, Tomás Lopes Veríssimo de Spínola; Baltazar, LuísAo longo dos séculos, as alvenarias de pedra assumiram um papel central na construção de todo o tipo de edifícios, destacando-se pela sua durabilidade, simplicidade construtiva e pela utilização de materiais locais. Contudo, com o tempo, estas alvenarias antigas começaram a apresentar fragilidades, como fissuração, perda de coesão e presença de vazios internos, comprometendo a sua estabilidade global e durabilidade. A necessidade de conservar e reabilitar o património edificado, particularmente relevante em Portugal e na Europa, não advém não apenas do seu valor histórico e cultural, mas também do seu contributo para a sustentabilidade urbana, face à escassez habitacional e à necessidade de reduzir as emissões associadas à construção nova. Entre as técnicas aplicadas, a injeção de caldas destaca-se como uma solução eficaz para consolidar alvenarias, restabelecendo o seu comportamento monolítico e aumentando a coesão interna. No entanto, a irreversibilidade desta técnica exige a formulação de caldas compatíveis com os materiais existentes, que aliem desempenho técnico e respeito pelos princípios de conservação do património. A presente dissertação tem como objetivo avaliar o desempenho físico e mecânico de caldas de injeção concebidas para a consolidação de alvenarias antigas, através da incorporação de materiais sustentáveis e inovadores. Em particular, investigou-se a substituição parcial do ligante hidráulico por Lamas de Estação de Tratamento de Águas (LETA) calcinadas, em diferentes proporções, bem como a adição de fibras vegetais de cânhamo em distintas percentagens. Para além da análise das propriedades reológicas e mecânicas, estudaram-se fenómenos associados ao transporte hídrico, como a absorção por capilaridade e a secagem, estabelecendose uma relação com a permeabilidade ao vapor de água — fator determinante para a compatibilidade e durabilidade das intervenções em alvenarias históricas. A investigação pretende, assim, contribuir para a valorização de resíduos industriais e para o desenvolvimento de soluções de reabilitação ambientalmente responsáveis, capazes de assegurar simultaneamente eficiência técnica e respeito pelos princípios da conservação do património edificado.
- Eucalyptus Bark as a Functional Infill in Light Clay WallsPublication . Blum, Maurice Timothy Robert Walter; Baltazar, LuísEarthen construction is increasingly recognized as a sustainable building approach due to its low embodied energy and compatibility with the principles of resource efficiency and waste reduction. However, while fibres such as straw and hemp are well documented as fibres in light clay systems, the use of eucalyptus bark remains largely unexplored, despite it being a widely available forestry by-product in Portugal. This lack of research limits understanding of its technical feasibility and environmental potential. The aim of this study was to evaluate the suitability of eucalyptus bark fibres as a reinforcement material in light clay composites for non-structural applications. Specifically, the research examined how fibre size distribution, orientation, and clay slip ratio influence key physical and mechanical properties. Eucalyptus bark fibres and earth were physically characterized, followed by the preparation of light clay samples under controlled variations in fibre and clay slip configurations. Tests assessed density, surface hardness, flexural and compressive strength, and water absorption, applying European standards or appropriately adapted versions. The results showed that the clay slip ratio was the dominant factor in shaping the density and strength of the composite, with differences exceeding 200 kg/m³. Fibre orientation also played a significant role, with aligned fibres achieving higher flexural (0.32–0.43 MPa) and compres- sive strength (0.29–0.55 MPa) compared to random orientations. Water absorption tests revealed high capillarity, with oriented fibres reducing uptake by 16.8%. Sorted and randomly sorted fibre size distributions had only a minor influence on all tested properties. Overall, the findings demonstrate that eucalyptus bark–clay composites achieve performance levels comparable to other bio-aggregate composites, validating their potential for non-structural earthen construction. Beyond technical adequacy, their use valorises industrial forest waste, reduces embodied carbon, and highlights opportunities for regionally sourced materials in sustainable building.
- Estudo experimental de argamassa reforçada com fibras discretas em reforço por encamisamento de elementos estruturais de betão armadoPublication . Pinho, Afonso Miguel Ferrás de; Gião, Ana; Lúcio, VálterExistem diversas técnicas de reforço de estruturas de betão armado, cuja utilização deve ser ponderada em função das causas dos danos e dos condicionalismos de cada obra. No presente trabalho pretendeu-se estudar uma solução de reforço de elementos de betão armado, que consiste no encamisamento com argamassa pré-doseada reforçada com fibras discretas de aço. Esta solução segue o trabalho desenvolvido por Ana Rita Gião (Gião, 2012) que desenvolveu uma Argamassa Reforçada com Fibras Unidirecionais (ARFU) (Gião, 2012) a aplicar no encamisamento de pequena espessura de elementos estruturais, como vigas e pilares. Este material veio posteriormente a ser caracterizado mecanicamente por Luís Machado (Machado, 2013) e caracterizado enquanto solução de encamisamento de provetes com secção circular por Sara Simão (Simão, 2016). Os resultados obtidos revelaram-se bastante promissores, tendo sido obtidos valores de resistência elevados sem a necessidade de um grande aumento de secção. Apesar dos bons resultados obtidos, a produção da ARFU é complexa o que motivou o presente trabalho, no qual se pretende utilizar argamassa pré-doseada e fibras discretas existentes no mercado - Argamassa Reforçada com Fibras Discretas (ARFD) - direcionada para uma solução prática, com o objetivo de obter resultados semelhantes aos da ARFU. Com o apoio das empresas envolvidas, foram escolhidas a argamassa e as fibras discretas de aço que se adequassem aos requisitos necessários a um reforço eficiente, com boa trabalhabilidade e aumento significativo de resistência. No presente estudo caracterizou-se o compósito através de ensaios à compressão uniaxial, flexão e compressão diametral. Posteriormente, procedeu-se à avaliação estrutural do material na solução de reforço por encamisamento de uma viga de betão armado, à escala 1:1, submetido a um ensaio à flexão. Neste estudo obtiveram-se resultados bastante positivos, do ponto de vista da resistência e ductilidade conferidas pela solução de reforço. No entanto, observou-se alguma variabilidade nos valores devido à dificuldade em distribuir uniformemente as fibras na mistura.
- ANÁLISE DE HORAS DE CONFORTO TÉRMICO NUM EDIFÍCIO MULTIFAMILIAR FACE A PROJEÇÕES CLIMÁTICAS FUTURASPublication . Moody, Henry Charles; Aelenei, DanielFace à crescente preocupação da comunidade científica e da sociedade em geral, o tema das alterações climáticas assume uma presença cada vez mais constante nos debates atuais. Este fenómeno representa uma ameaça para inúmeros setores, sendo o da construção um dos mais vulneráveis, sobretudo quando associado à problemática da pobreza energética, uma reali- dade vivida por muitos a nível nacional. A presente dissertação teve como objetivo analisar o desempenho térmico de uma fração ha- bitacional localizada num piso intermédio de um edifício multifamiliar, em três localizações geográficas distintas: Faro, Évora e Porto. O estudo considerou dois cenários climáticos futuros (RCP 4.5 e RCP 8.5) e recorreu a um modelo de simulação em regime livre e apenas com recurso a ventilação natural. A avaliação do conforto térmico foi conduzida de acordo com duas nor- mas internacionais a EN 16798-1 e ASHRAE 55, aplicadas nas suas vertentes adaptativas, as quais se baseiam no princípio de adaptação dos ocupantes. Para a modelação e simulação recorreu-se ao software DesignBuilder, complementado pelo software Meteonorm para a obtenção dos ficheiros climáticos correspondentes aos cenários estabelecidos. Os resultados obtidos evidenciam diferenças significativas no desempenho térmico em função da localização e do cenário climático. Em Faro, o aumento progressivo das temperaturas acen- tuou a redução de horas de conforto, sobretudo durante o verão. Em Évora, registou-se inici- almente uma diminuição acentuada das horas de conforto, seguida de uma ligeira recuperação em horizontes temporais mais longínquos, resultante do aumento das temperaturas no in- verno. Já no Porto, a subida das temperaturas revelou-se favorável no período de inverno, originando um maior número de horas dentro dos limites de conforto, enquanto o verão se manteve relativamente ameno.
- Estudo da rotura por deslizamento de uma barragem arco-gravidade utilizando modelos de fenda discretaPublication . Gomes, Manuel Edmundo Anacleto; Almeida, João; Azevedo, NunoNeste trabalho, a partir de um modelo descontínuo tridimensional de uma grande barragem arco- gravidade e da sua fundação, analisa-se a estabilidade da obra ao deslizamento avaliando a importância da utilização de modelos não lineares de fenda discreta, frágil e com enfraquecimento, para o contacto betão/rocha e para os elementos de junta representativos do betão, com enfraquecimento. Apresentam-se de uma forma sucinta os principais aspetos relativos a barragens do tipo gravidade e descrevem-se as visitas a três obras que foram efetuadas durante o desenvolvimento dos trabalhos desta dissertação. Apresentam-se os modelos de fenda discreta, frágil e com enfraquecimento, utilizados nas simulações numéricas realizadas. Justifica-se a utilização do modelo com enfraquecimento, que se aproxima do comportamento real, pois conduz a resultados próximos dos obtidos experimentalmente em ensaios de tração e de corte em provetes de betão e rocha. A análise de estabilidade da barragem é efetuada tendo em consideração que os resultados obtidos com um aumento da pressão hidrostática são semelhantes aos obtidos usando o método de redução das resistências. Os resultados das análises efetuadas são comparados com os resultados do modelo simplificado atualmente preconizado na legislação de barragens baseado no método de redução das resistências. Dos estudos realizados, verifica-se que o cenário de majoração da parcela hidrostática é o que conduz a fatores de segurança mais baixos. Os resultados apresentados mostram que mesmo no método de redução de resistências, é necessário adotar modelos não lineares de comportamento do betão. Avalia-se a influência dos parâmetros resistentes do contacto, nomeadamente do termo coesivo, da tensão de tração e das energias de fratura em modo I e modo II. Verifica-se que para esta obra e para os parâmetros de resistência utilizados, a adoção de um modelo constitutivo frágil não garante, ao contrário do que seria expetável, a definição de um fator de segurança conservativo.