FCT: DEC - Dissertações de Mestrado
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- 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.
- Bioestabilização de argamassas de terra com excremento de bovino – Comportamento higrotérmico e face à águaPublication . Lourenço, Mariana Brito Pereira Messias; Faria, Paulina; Pachamama, RaphaelA construção sustentável requer materiais locais, de baixo impacto ambiental e econo- micamente acessíveis. No entanto, equilibrar a durabilidade e a sustentabilidade das argamas- sas de terra para aplicações em contacto com água, continua a ser um desafio técnico e cientí- fico. A exploração de técnicas de bioestabilização utilizando excremento de bovino, um re- curso natural e abundante em muitas partes do mundo, surge como uma solução vernácula e, ao mesmo tempo, inovadora e desafiadora que requer comprovação científica para a sua via- bilidade técnica. A presente dissertação tem como foco principal a avaliação de argamassas feitas com dois tipos de terra portuguesas, estabilizadas com diferentes tipos, preparações e proporções de excremento de bovino, no que diz respeito ao comportamento higrotérmico e face à água, com consequências no que toca ao conforto no interior e à sua durabilidade. Para tal foram realizados ensaios de condutibilidade térmica, absorção de água por capilaridade, secagem e resistência à erosão por gotejamento. Os resultados mostraram que este tipo de bioestabilização melhora vários aspetos, no- meadamente a resistência à erosão por gotejamento, onde se verificou uma redução de perda de massa, comparativamente com a argamassa de referência, de até 72,40%. No que diz res- peito ao comportamento higrotérmico, as argamassas bioestabilizadas mantiveram níveis ade- quados de condutibilidade térmica, tendo reduzido cerca de 43% o valor da condutibilidade térmica relativamente à argamassa de referência, no caso das argamassas CAP, por exemplo. Este estudo reforça o potencial de aplicação dos materiais naturais e adições microbi- ológicas em construções ecológicas, promovendo a valorização de recursos locais e contribu- indo para a redução do impacto ambiental da indústria da construção, em detrimento de ma- teriais convencionais, obtidos por processos bastante poluentes.
- Ligações dissipativas da ação sísmica, para edifícios com painéis de fachada pré-fabricados em betãoPublication . Calhancas, Marta Isabel Broa; Lúcio, Válter; Gomes, GabrielAs estruturas pré-fabricadas de betão armado são cada vez mais uma realidade construtiva a nível global, principalmente devido à rapidez de execução e à elevada qualidade que proporcionam. Na presente dissertação aborda-se com mais detalhe a pré-fabricação de estruturas de betão armado, com ênfase no principal desafio relacionado com este tipo de solução construtiva, nomeadamente as ligações entre os vários elementos de betão que compõem a estrutura. Em países como Portugal, Itália e Japão, por exemplo, onde a atividade sísmica é uma realidade, é fundamental que as ligações entre os elementos pré-fabricados estejam devidamente dimensionadas, uma vez que, além dos sismos apresentarem uma ameaça significativa às estruturas, são precisamente as ligações dos elementos que são mais suscetíveis a danos. É dada especial atenção às ligações entre os painéis de fachada e a restante estrutura, uma vez que os painéis são elementos não estruturais de elevado peso, e, em caso da sua ligação ceder, pode resultar em danos graves da estrutura e apresentar riscos consideráveis para a segurança humana. Por outro lado, os painéis de fachada possuem uma elevada rigidez no seu plano, que pode ser usada na resistência à ação dos sismos. Na presente dissertação são apresentados e analisados dois tipos de ligações entre os painéis de fachada e a estrutura, com o objetivo de perceber de que forma estas ligações podem contribuir para a dissipação de energia sísmica, minimizando os danos e aumentando a resiliência das estruturas pré-fabricadas.
- Caracterização Geométrico-Estrutural De Edifícios E Avaliação Das Consequências De Explosões Externas: Aplicação A Um Edifício UniversitárioPublication . Cantante, João Aresta Branco Viegas; Cismasiu, Ildi; Mihali, AlinDo ponto de vista da segurança, a crescente densidade populacional e a concentração de infraestruturas e atividades económicas tornam os ambientes urbanos mais vulneráveis à ocorrência de explosões, acidentais ou intencionais. A previsão dos seus efeitos é complexa e exige ferramentas numéricas eficientes. Esta dissertação investiga como a geometria e a organização do edificado influenciam a propagação de ondas de choque. Pequenas variações de forma ou de implantação alteram a reflexão, a canalização e a difração da frente de onda, com impacto direto no dano estrutural e nas lesões. Respondeu-se à necessidade de capacidades de previsão mais eficazes através de mapeamento digital e estruturação de dados. Consolidou-se um repositório de parâmetros geométrico-estruturais para tipologias habitacionais e desenvolveu-se uma base homóloga para edifícios universitários, alinhadas com taxonomias internacionais e preparadas para gerar modelos equivalentes e apoiar a avaliação preliminar de vulnerabilidades. Avaliou-se numericamente um caso representativo de edifício universitário com instalação técnica de gases num pátio interior. A modelação em ambiente BIM foi interoperável com os códigos BlastFoam e Viper. A ação explosiva considerou equivalência em TNT e distância escalada. Os resultados, em termos de sobrepressão nas fachadas, índices de dano estrutural e critérios de lesão, mostram que a configuração do edifício e a compartimentação interna condicionam a propagação da onda de choque. Soluções passivas simples, como rebaixamento em caixa aberta e superfícies inclinadas, reduzem a incidência direta e o alcance horizontal da frente, oferecendo um caminho pragmático para a mitigação do risco. Palavras-chave: Explosões externas, Edifícios universitários, Caracterização geométricoestrutural, Análise numérica, Dinâmica de fluídos computacional, Mitigação passiva
- Avaliação de diferentes tipologias de ficheiros climáticos para análise higrotérmica de edifíciosPublication . Melro, Bruno Manuel Real de Sousa; Coelho, Guilherme; Baltazar, LuísNuma análise térmica ou higrotérmica a um modelo computacional, um dos aspetos chave que influen- ciam a análise é a escolha do clima exterior de uma dada localização onde o modelo será inserido. Este clima é definido horariamente num ficheiro climático referente a um ano representativo do clima relativo à localiza- ção onde se pretende estudar. Softwares de análise como o Energy Plus ou WUFI Plus, entre outros, contêm na sua base de dados ficheiros climáticos representativos de variadas localizações, porém, para se estudar um modelo em certas localizações mais especificas essa base de dados pode não fornecer os ficheiros climáticos pretendidos e/ou os ficheiros climáticos fornecidos podem não conter valores que representem com maior exatidão o clima onde se pretende efetuar a análise. Por isso, na maioria dos estudos são criados ficheiros climáticos personalizados, de forma a ter controlo sobre que variáveis climáticas utilizar para construção do ficheiro climático, que tipo de ficheiro climático se pretende criar e com que métodos matemáticos. Na presente dissertação pretendeu-se avaliar que tipos de ficheiros climáticos existem e que tipo de ficheiro utilizar como input no programa de análise higrotérmica WUFI Plus, fazendo uma revisão sobre os vários tipos de ficheiros climáticos existentes e respetivos métodos matemáticos para os contruir. Concluindo nesta fase, que o ficheiro do tipo Moisture Reference Year (MRY) seria o tipo de ficheiro a ser criado para o estudo, por conter nos seus métodos de construção o fator humidade, ao contrário de métodos como o Test Reference Year (TRY). Contudo, criar-se-á um ano representativo de um clima de condições extremas cuja repetibilidade no futuro é reduzida face ao ano representativo criado num TRY, cujo ano criado será represen- tativo de um clima típico de se encontrar no presente e cuja repetibilidade no futuro será maior. Após a revisão, utilizou-se o software de programação computacional, Python, para se efetuar avaliações sobre a exatidão estatística das variáveis climáticas ERA5 obtidas de uma base de dados internacional e as variáveis obtidas de uma base de dados nacional, i.e valores in situ, com recurso a índices estatísticos como coefficient of determination (R2), Range Normalized Root Mean Square Error (RN_RMSE) e Mean Bias Error (MBE). Constatou-se que existem variáveis climáticas captadas por satélite que obtiveram resultados ótimos, como a variável temperatura, humidade relativa e radiação global, mas outras variáveis como pressão atmos- férica, precipitação, velocidade e direção do vento obtiveram valores menos aceitáveis na validação dos resul- tados relativos à exatidão estatística dos dados climáticos. Finalizando-se a avaliação sobre a exatidão das variáveis procede-se à correção de erros de medição. Recorrendo ao programa Python, realizaram-se interpolações lineares, spline cubico e inserção de valores ERA5 como substituição dos erros de medição in situ. O ficheiro climático MRY foi aplicado na análise a um modelo desenhado utilizando software Autodesk REVIT e analisou-se o desempenho higrotérmico de um modelo computacional composto por envolventes verticais cujas soluções construtivas correspondem à maioria das construções encontradas no parque edificado português, sendo a parede de pano simples de alvenaria de tijolo cerâmico, parede dupla de alvenaria de tijolo cerâmico e parede resistente de alvenaria de pedra, de forma a: 1) avaliar o impacto de um clima exterior agreste, representado por um Moisture Reference Year (MRY) sobre o ambiente interior do modelo computa- cional para cada solução construtiva da envolvente vertical, 2) caracterizar energeticamente as cidades capitais de distrito de Portugal continental com base no efeito do MRY sobre o modelo computacional. Este trabalho contribuiu para: 1) obter um maior entendimento sobre os vários ficheiros climáticos exis- tentes, a sua aplicabilidade e que limitações estão associadas, 2) validar os valores ERA5 para serem utilizados para correção de eventuais erros de medição in situ, 3) Demonstrar em valores energéticos e de horas fora da temperatura interior de conforto, o impacto de uma ambiente extremo criado num MRY, como por exemplo se poderá constatar nos resultados para Bragança, cujas horas ultrapassaram os 70% fora do conforto para as três envolventes verticais e cujas necessidades energéticas de aquecimento e arrefecimento foram elevadas .
- Avaliação da Capacidade de Carga de Pavimentos Aeroportuários. Modelação e Digitalização em BIMPublication . Lima, João Pedro de Oliveira Martins; Fontul, Simona; Couto, PaulaVários métodos podem ser encontrados hoje em dia que tornam possível a monotori- zação e avaliação de pavimentos rodoviários e aeroportuários. Cada metodologia tem os seus princípios distintos, e requere a compatibilidade entre o método empregue, e a informação proveniente de ensaios de campo realizados. Até hoje, o método mais utilizado para a avaliação estrutural de pavimentos aeropor- tuários é o ACN/PCN (Aircraft Classification Number / Pavement Classification Number). A partir de novembro de 2024, este vai ser substituído pelo novo método desenvolvido pela FAA (Fe- deral Aviation Administration of the U.S. Department of Transportation): ACR/PCR (Aircraft Clas- sification Rating / Pavement Classification Rating). Esta mudança de metodologia torna impor- tante a compreensão das diferenças, vantagens e desvantagens associadas a cada método, e a alcançar as consequências desta atualização na análise estrutural de pavimentos. No momento, existe uma falta de interatividade entre estas novas metodologias de avaliação estrutural de pavimentos e as evoluções observadas na modelação digital de pavi- mentos, num único modelo computacional. A presente dissertação, pretende utilizar o BIM (Building Information Modelling) para tornar esta interação possível. O BIM é uma metodologia cuja aplicação é cada vez mais crescente no mundo da construção, e é já comummente utili- zado, visto que torna possível a incorporação de informação geométrica e de parâmetros es- truturais num mesmo modelo 3D, possibilitando a partilha de dados de forma mais ágil e prática. Esta dissertação pretende apresentar o exemplo de um modelo onde as componentes estruturais de uma pista de um aeroporto são modeladas, tornando mais fácil a análise do estado do pavimento, e a idealização de soluções de reabilitação. Outro dos objetivos preten- didos é permitir que o modelo executado seja facilmente atualizável, tornando possível ao utilizador a análise da evolução do estado do pavimento de uma forma mais eficaz.