FCT: DEC - Dissertações de Mestrado
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- Isolamentos térmicos com base em taninos - Caracterização experimental e comparação com isolamentos correntesPublication . Jacinto, Diogo Filipe Soromenho; Faria, PaulinaEsta dissertação tem como objetivo investigar o potencial de utilização de espumas rígidas à base de taninos como materiais de isolamento térmico na construção civil, em alternativa a isolantes convencionais como o EPS. Para tal, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre o uso de taninos na produção de espumas para isolamento e desenvolvida uma campanha experimental de caracterização físico-mecânica, térmica, hígrica e de durabilidade de diferentes formulações de espumas. Os resultados demonstraram que, embora as espumas de taninos revelem limitações significativas na interação com a água (absorção elevada e variações dimensionais significativas), apresentam valores competitivos de condutibilidade térmica e, algumas formulações, também de desempenho mecânico. Destaca- se ainda o desempenho superior face ao poliestireno moldado expandido em termos de reação ao fogo, com comportamento de autoextinção e menor emissão de fumos. A substituição parcial do formaldeído e a incorporação de fibras mostraram-se estratégias promissoras para otimizar o desempenho das espumas. Conclui-se que as espumas de taninos constituem uma solução promissora no contexto da sustentabilidade, aliando origem renovável e maior segurança contra incêndio, ainda que dependam de melhorias para superar fragilidades em ambientes húmidos.
- Caracterização de placas à base de resíduos florestais para utilização em edifíciosPublication . Paulino, Lara Filipa Barros; Baltazar, Luís; Faria, PaulinaO setor da construção tem sido impulsionado a procurar soluções sustentáveis e eficientes, o que tem levado a investigação a focar-se na valorização de resíduos agroflorestais através da sua incorporação em novos produtos para a construção, alinhada com os princípios da economia circular. Diferentes subprodutos agrícolas, florestais e provenientes da agroindústria têm vindo a ser utilizados na produção de compósitos para a construção, com a utilização de diferentes colas. As alternativas ao uso de colas sintéticas têm passado pela escolha de colas naturais, inorgânicas ou híbridas, de forma a aumentar a sustentabilidade das placas utilizadas no setor da construção. A presente dissertação, inserida no projeto EUROGIA 2030 MoreWood, tem como objetivo contribuir para o desenvolvimento de placas mais ecológicas para a construção. Para tal avalia-se o comportamento de diferentes grupos de placas: placas de referência (p.ex. MDF), placas com diferentes resíduos agro-florestais e cola de ureia-formaldeído e com cola à base de taninos. É também estudado um grupo específico de placas com uma menor massa volúmica, de forma a verificar e comparar a influência no seu comportamento térmico e higroscópico. As principais conclusões obtidas demonstram que as condutibilidades térmicas das placas com resíduos são inferiores às das placas comerciais e a sua higroscopicidade é maior, o que lhes confere um potencial para melhorarem o comportamento higrotérmico dos elementos construtivos em que sejam utilizadas, nomeadamente em revestimentos interiores. Apesar do bom comportamento higroscópico evidenciado pelas placas, foi identificada a sua fragilidade quando em contacto com água líquida, especialmente nas placas com baixa massa volúmica, e nas placas com resíduos agro-florestais com utilização da cola à base de taninos. Estas também revelaram uma menor dureza superficial e resistência ao impacto. Assim, o presente estudo evidencia potencial para a continuidade do desenvolvimento e futura produção de placas à base de resíduos agro-florestais e colas à base de taninos para algumas aplicações no sector da construção, embora seja necessário otimizar e aprofundar o estudo em termos das suas características acústicas, mecânicas e de durabilidade.
- Caracterização de biocompósitos de polipropileno e biomassas para revestimentos para a construção – Efeito do plástico reciclado e da biomassaPublication . Duarte, Alexandre Miguel Tomé; Faria, Paulina; Baltazar, LuísO setor da construção assume-se como um dos principais responsáveis pelos impactos ambientais na União Europeia (UE). Nesse contexto, a valorização de resíduos de plástico e biomassa apresenta-se como uma solução sustentável promissora, alinhada com o modelo de economia circular proposto pela UE e vai ao encontro dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da Organização das Nações Unidas (ONU). A presente dissertação tem como objetivo avaliar a utilização de polipropileno (PP) reciclado juntamente com biomassas para o desenvolvimento de biocompósitos. Para tal caracterizam-se biocompósitos de PP reciclado, em comparação com PP virgem, com incorporação de várias biomassas, como caroço de azeitona, estilha e lã de madeira, fibra de cânhamo e borra de café. Além disso, pretende-se investigar o efeito da adição de taninos, nomeadamente o seu potencial como proteção contra a radiação ultravioleta (UV). A metodologia adotada inclui a produção de provetes moldados por injeção e por compressão a quente. Os provetes moldados por injeção foram expostos ao envelhecimento natural, ao longo de períodos diferentes, e as suas propriedades foram comparadas com as dos provetes não envelhecidos, simulando os requisitos de desempenho dos produtos de construção para utilização no exterior e no interior. Com os provetes moldados por compres-são a quente, realizaram-se ensaios complementares. Os resultados demonstraram que a incorporação de biomassa melhora certas propriedades; em particular aumentou a dureza superficial e reduziu a variação dimensional. Contudo, verificou-se, de forma geral, a diminuição da resistência à tração e ao fogo, bem como o aumento da absorção de água. Os biocompósitos apresentaram ainda uma alteração significativa na cor, tornando-se consideravelmente mais claros após a exposição ao envelhecimento. No entanto, a utilização de PP reciclado contribuiu para reduzir a degradação por radiação UV. Embora considerando limitações face a determinadas aplicações, este trabalho suporta o potencial de aplicação dos biocompósitos à base de PP reciclado em ambientes interiores e exteriores, salientando simultaneamente os compromissos entre benefícios ambientais e características de desempenho.
- A fachada enquanto elemento mediador do conforto interior em edifícios de escritóriosPublication . Monteiro, João Carlos Silva Dias; Aelenei, Daniel; Santos, AntónioA fachada de um edifício de escritórios tem um papel crucial no seu desempenho energético e no conforto dos seus ocupantes. Este trabalho estuda a melhoria do conforto térmico, visual (iluminação natural) e eficiência energética, do projeto de um edifício de escritórios a construir na cidade do Porto, por meio da otimização da fachada. Através de simulações numéricas realizadas com recurso às ferramentas OpenStudio, EnergyPlus e Radiance, foram analisadas soluções de fachada para identificar as características geométricas e termofísicas capazes de proporcionar as melhores condições de conforto interior (térmico e visual) e eficiência energética. O trabalho de otimização partiu dum conjunto de soluções predefinidas como caso base, associado a um elevado consumo energético com elevadas cargas térmicas no interior e ele- vados ganhos solares na estação de arrefecimento, pela falta de elementos de sombreamento adequados. Verificou-se, também, que os valores das iluminâncias devidas à luz natural são excessivos, e que existem elevadas probabilidades de encandeamento, durante os períodos de utilização do edifício. No decorrer do trabalho, identificaram-se as estratégias de sombreamento mais eficazes, adaptadas para cada orientação solar, diminuindo o desconforto interior (térmico e visual) do edifício em estudo. De igual modo, foi possível estudar uma estratégia de ventilação natural que permita reduzir as necessidades de arrefecimento (maior consumo energético do edifício em estudo) e implementar um sistema de painéis fotovoltaicos integrados na fachada (BIPV), para geração de energia. As melhorias identificadas nas fachadas apontam para uma redução de 42% do consumo energético total, em consequência de uma diminuição de 60% da energia necessária para o arrefecimento, e uma melhoria do conforto visual, com uma diminuição de 78% do número total de horas anuais de iluminação excessiva.
- A fachada enquanto elemento mediador do conforto interior em edifícios de escritóriosPublication . Monteiro, João Carlos Silva Dias; Aelenei, Daniel; Santos, AntónioA fachada de um edifício de escritórios tem um papel crucial no seu desempenho energético e no conforto dos seus ocupantes. Este trabalho estuda a melhoria do conforto térmico, visual (iluminação natural) e eficiência energética, do projeto de um edifício de escritórios a construir na cidade do Porto, por meio da otimização da fachada. Através de simulações numéricas realizadas com recurso às ferramentas OpenStudio, EnergyPlus e Radiance, foram analisadas soluções de fachada para identificar as características geométricas e termofísicas capazes de proporcionar as melhores condições de conforto interior (térmico e visual) e eficiência energética. O trabalho de otimização partiu dum conjunto de soluções predefinidas como caso base, associado a um elevado consumo energético com elevadas cargas térmicas no interior e elevados ganhos solares na estação de arrefecimento, pela falta de elementos de sombreamento adequados. Verificou-se, também, que os valores das iluminâncias devidas à luz natural são excessivos, e que existem elevadas probabilidades de encandeamento, durante os períodos de utilização do edifício. No decorrer do trabalho, identificaram-se as estratégias de sombreamento mais eficazes, adaptadas para cada orientação solar, diminuindo o desconforto interior (térmico e visual) do edifício em estudo. De igual modo, foi possível estudar uma estratégia de ventilação natural que permita reduzir as necessidades de arrefecimento (maior consumo energético do edifício em estudo) e implementar um sistema de painéis fotovoltaicos integrados na fachada (BIPV), para geração de energia. As melhorias identificadas nas fachadas apontam para uma redução de 42% do consumo energético total, em consequência de uma diminuição de 60% da energia necessária para o arrefecimento, e uma melhoria do conforto visual, com uma diminuição de 78% do número total de horas anuais de iluminação excessiva.
- Avaliação do Desempenho Sísmico de Edifícios de Betão Armado: Eurocódigo 8 e Métodos ExpeditosPublication . Silva, Joana de Andrade Batista da; Ribeiro, Filipe; Cavaco, EduardoA avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios existentes de betão armado é de extrema importân- cia, especialmente em regiões sismicamente ativas, como é o caso de Portugal. Além disso, a existência de uma parte substancial de edifícios construídos antes da introdução do primeiro regulamento sismo- resistente português, em 1958, agravado pelo estado de conservação de muitos desses edifícios, reforça essa importância. A presente dissertação concentra-se no estudo dos métodos regulamentares e de métodos expedi- tos para avaliação da vulnerabilidade sísmica de edifícios existentes de betão armado. Foi explorada a aplicação do Eurocódigo 8 - Parte 3 (EC8-3), formalmente em vigor em Portugal desde 2019, que trata a avaliação e reabilitação de edifícios existentes para a resistência aos sismos, assim como os métodos expeditos propostos pelo LNEC, assentes num conjunto de verificações de fácil aplicação e cuja utili- zação é condicionada pela verificação de critérios de aplicabilidade. Este trabalho inclui análises deta- lhadas a esta regulamentação e métodos, ilustrados por um exemplo de aplicação e um caso de estudo, com o objetivo de analisar e comparar a sua aplicação em Portugal, as suas vantagens e limitações. Para o caso de estudo foi seguido uma metodologia que incluiu ensaios de caracterização de materiais, iden- tificação dinâmica e o desenvolvimento de dois modelos numéricos no SAP2000 e no SeismoStruct. A comparação entre o método de referência do EC8-3 e os métodos expeditos do LNEC revela que, embora os métodos expeditos ofereçam uma avaliação rápida e fidedigna da segurança estrutural, eles tendem a ser mais conservativos. O que demonstra a sua capacidade para complementar avaliações realizadas com métodos mais complexos e morosos, como o método de referência do EC8-3, para ga- rantir uma avaliação rigorosa e completa da segurança sísmica dos edifícios.
- Construção modular em Portugal. Caracterização e exemplos de aplicaçãoPublication . Antunes, Duarte Barreira; Lúcio, Válter; Pinho, FernandoNeste estudo, procura-se abordar as características fundamentais da construção modular, abrangendo as nuances do projeto e do processo construtivo, desde a produção até à monta-gem. Realizaram-se visitas a fábricas e obras de construção modular para observar diretamente a produção e montagem desses sistemas. Este estudo tem como objetivo analisar soluções construtivas alternativas para combater a escassez de mão-de-obra, a carência de habitação e os elevados preços, que é um dos grandes problemas atuais no país. Algumas empresas estão a propor a solução de construção modular como forma de reduzir os custos e o prazo de execução, e melhorar a qualidade da construção da habitação em Portugal. Este estudo visa compreender as reais vantagens e desvantagens do sistema de construção modular, como alternativa promissora e sustentável à construção tradicional.
- Regeneração Urbana no contexto de Centros HistóricosPublication . Assane, Amade Charifo; Lopes, Ana CatarinaA presente dissertação investiga a regeneração urbana em centros históricos como estratégia prioritária face à expansão urbana convencional, tendo Lisboa como caso de estudo. No contexto de crescentes desafios urbanos e ambientais, a pesquisa argumenta que a reabilitação de áreas históricas é um imperativo para o desenvolvimento sustentável, contrapondo-se a modelos tradicionais de crescimento urbano. A análise centra-se nos bairros lisboetas da Mou-raria e da Madragoa, territórios marcados por contrastes: a Mouraria, multicultural e histori-camente marginalizada, enfrenta pressões como turistificação, gentrificação e degradação fí-sica, enquanto a Madragoa, negligenciada, apresenta degradação urbana e baixa coesão social, apesar de sua identidade ligada à tradição marítima. A tese revisita a evolução teórica e prática da regeneração urbana, destacando modelos internacionais como Barcelona (Raval), Amsterdão e Roterdão, que equilibram revitalização física, inclusão social e preservação patrimonial. Analisa ainda a literatura sobre gentrificação é explorada criticamente, com destaque para autores como Mendes (2014, 2017), que alertam para os riscos de exclusão social decorrentes de processos mal regulados de reabilitação. A investigação propõe estratégias adaptadas às especificidades de Mouraria e Madragoa, integrando lições de modelos internacionais e instrumentos locais. Para a Mouraria, sugere-se a aplicação de um modelo semelhante ao do Raval (Barcelona), com processos participativos, incubadoras de indústrias criativas e regulação do mercado imobiliário para conter a gentrificação. Na Madragoa, defende-se uma abordagem inspirada em Amsterdão, priori-zando a reabilitação do património, a revitalização comunitária e o comércio local. A proposta inclui ainda medidas transversais, como a regulamentação do Alojamento Local, promoção de habitação acessível e dinamização de economias não turísticas, alinhadas com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). A regeneração urbana em centros históricos exige equilíbrio entre preservação patrimonial, inclusão social e sustentabilidade económica. A Mouraria e a Madragoa ilustram a necessidade de intervenções integradas, que envolvam comunidades locais e combinem financia-mento público-privado. A tese conclui que modelos como os de Barcelona e Amsterdão, adaptados às realidades lisboetas, podem mitigar os efeitos perversos da gentrificação e turis-tificação, desde que acompanhados de políticas rigorosas de habitação e participação cidadã. O sucesso destas estratégias depende, contudo, de uma governança transparente e de uma visão de longo prazo que harmonize modernização e respeito pela identidade cultural dos territórios
- Modelação de ensaios experimentais de compressão uniaxial em paredes de alvenaria de pedra tradicional através de modelos de partículasPublication . Brás, Catarina Assunção Cervela Ramos; Cismasiu, Ildi; Azevedo, NunoA previsão do comportamento estrutural das paredes de alvenaria de pedra tradicional é uma tarefa que envolve maiores dificuldades do que a previsão do comportamento das paredes de tijolo ou de betão armado frequentemente utilizadas na construção recente. Estas dificuldades surgem tanto na abordagem experimental como na modelação numérica. A persistência desta complexidade é devida à natureza complexa e heterogénea destas paredes, onde as propriedades dos materiais são variáveis e incertas, e onde existe diversidade na disposição e geometria das unidades de pedra, entre outros fatores que dificultam a previsão do comportamento estrutural destas paredes. Adotou-se um modelo de partículas 2D baseado no Método dos Elementos Discretos. O modelo experimental desenvolvido por (Pinho, 2007) serviu de referência para o modelo numérico a desenvolver. Este modelo experimental foi construído através de técnicas construtivas tradicionais portuguesas e foi realizado na NOVA-FCT. O modelo numérico foi gerado através de um processo de mapeamento das unidades de pedra e argamassa. Os elementos constituintes do modelo numérico, a pedra e a argamassa, foram representados, no modelo de partículas 2D, como conjuntos de partículas que interagem entre si, o que permite representar a sua heterogeneidade física e material. Nesta dissertação, procurou-se desenvolver e aplicar modelos numéricos com o objetivo de melhorar a compreensão do comportamento estrutural de paredes de alvenaria antigas. Assim, investigou-se o comportamento das paredes de alvenaria de pedra antiga não reforçadas e avaliou-se o impacto de diferentes modelos de contacto na resposta numérica. Foram adotados vários modelos de contacto, incluindo um modelo bilinear à compressão, dois modelos multilineares à compressão e um modelo de microplano baseado na fronteira tensão-deformação. A avaliação dos modelos de contacto foi feita, numa fase inicial, através de ensaios numéricos para um só contacto, em tração simples, corte puro e compressão simples. As maiores diferenças entre os modelos de contacto adotados ocorrem em testes de corte com esforço axial e compressão simples. O modelo de microplano mostrou capacidade em simular enfraquecimento ou endurecimento sob compressão. No âmbito deste trabalho foram realizadas várias implementações parciais do modelo de partículas através de programação em linguagem Python. Com o auxílio desta linguagem avaliou-se a dedução realizada dos termos da matriz de rigidez do contacto do modelo de partículas. Com as implementações realizadas estudou-se a resposta de um oscilador de um grau de liberdade, com e sem amortecimento, bem como a resposta do modelo de contacto bilinear sob tração simples. Com base em dados experimentais, calibraram-se as propriedades resistentes e elásticas dos contactos. A calibração dos parâmetros de contacto permitiu replicar o comportamento macroscópico da argamassa, com resultados próximos dos experimentais. Posteriormente, realizaram-se ensaios de compressão uniaxial comparando-se o desempenho dos vários modelos de contactos adotados, nomeadamente, a evolução do dano, modos de rotura e propagação de fendas. Os ensaios de compressão uniaxial evidenciaram que reduzir as propriedades do contacto argamassa-pedra para valores da ordem dos 50% pode alinhar os resultados numéricos com os resultados experimentais. Demonstrou-se que o modelo de contacto de base vetorial com enfraquecimento à compressão apresenta um desempenho comparável ao obtido com um modelo de contacto do tipo microplano que requer maior esforço computacional. O estudo confirmou que os modelos de partículas são ferramentas eficazes para prever o comportamento estrutural de paredes de alvenaria de pedra tradicional e para identificar os principais parâmetros que influenciam essa resposta.
- A UTILIZAÇÃO DE TINTAS SELETIVAS COMO ESTRATÉGIA DE ARREFECIMENTO RADIATIVO EM EDIFÍCIOS: REVISÃO DA LITERATURAPublication . Francisco, André Ventura; Aelenei, DanielO consumo excessivo de energia em edifícios tem impactos ambientais significativos, contri- buindo para a emissão de gases com efeito de estufa e o aquecimento global. Neste contexto, a adoção de estratégias eficientes de gestão de energia e de tecnologias passivas é essencial. A utilização de tintas seletivas nas envolventes dos edifícios tem se mostrado uma tecnologia promissora no que respeita à redução da utilização de energia para climatização e melhorar o conforto interior dos edifícios devido à sua capacidade de limitar a absorção de energia solar e emitir radiação de onda longa na gama de comprimentos de onda dos infravermelhos, entre 8 – 13 μm, denominada “janela atmosférica”. A presente dissertação apresenta uma revisão dos recentes avanços na aplicação de tintas seletivas como estratégia de arrefecimento passivo em edifícios. Estudos recentes mostram que diversas formulações permitem que estas tintas mantenham temperaturas superficiais in- feriores à temperatura ambiente, mesmo sob exposição direta à radiação solar. A aplicação em edifícios contribui para uma redução significativa no consumo de energia para arrefeci- mento ambiente, sendo particularmente vantajosa em climas quentes e amenos, onde pode melhorar o conforto térmico ao longo de todo o ano e, em casos específicos, permite dispen- sar a utilização de sistemas de arrefecimento.