ESTG - Mestrado em Engenharia Civil - Construções Civis
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- 3D Printing of raw earth composites – Effect of low environmental impact binder on the process and material propertiesPublication . Fahfouhi, Karim; Bártolo, Helena Maria Coelho da Rocha Terreiro Galha da Silva; Craveiro, Flávio Gabriel da SilvaThe rapid rate of climate change is increasingly affecting our everyday life and disrupting the economy worldwide. The global construction industry is a major CO₂ emitter and a huge consumer of natural resources and energy. Sustainability is a major concern, so the construction sector must minimize its impact on the environment, embracing a radical transformation by minimizing its impact on the environment, addressing this way the climate emergency. Europe is committed to being the first carbon-neutral continent, promoting environmental and social change by addressing the challenges of becoming more resilient, sustainable, and socially inclusive. Over centuries, raw earth construction materials and techniques have been used to build houses, mainly due to their minimal carbon footprint, low thermal conductivity, and good hygroscopic properties. Natural fibers were added to the earth matrix to improve its performance. Today, there is a rising interest in earthen composites as a building material, mainly due to their many advantages in comparison with conventional construction materials. Using local materials can reduce embodied energy in the transportation and storage of materials. Earth-based materials are also better suited for the environment. The need to advance the green transition towards a more circular economy is driving the construction sector towards a more efficient use of energy, natural resources, and materials, incorporating low embodied carbon materials and new technologies. Construction has been experiencing a digital revolution by incorporating new technologies and construction processes, such as Additive Manufacturing (AM), also called 3D Printing (3DP). The integration of 3DP into construction processes will allow for greater flexibility in design and customization, with the emergence of complex shapes and new materials, as well as reducing costs, time and waste. However, digital fabrication in construction is still evolving, holding great potential for future construction automation, and presenting several advantages over conventional construction technologies and processes. The development of material compositions with appropriate flowability, extrudability, buildability, to meet the 3-D printing process requisites is still a major challenge for the application of 3-D printing. In this research work, different earth-based composites and binders were investigated, on processing aspects and properties, for future digital extrusion.
- Acessibilidade e mobilidade: o estudo de caso da Avenida Heróis de Angola em LeiriaPublication . Silva, Bruno Miguel Teles Crespo Franco da; Gonçalves, Luísa Maria Silva; Silva, João Pedro Cruz daA Avenida Heróis de Angola é uma das principais vias da cidade de Leiria, desempenhando um papel importante na ligação entre a zona central da cidade, as zonas limítrofes e a rede rodoviária nacional. Está igualmente inserida numa área de significativa procura pedonal motivada pela concentração de espaços comerciais e serviços presentes ao longo da avenida e das suas imediações. Trata-se assim de uma via multifuncional sendo importante que se obtenha um bom compromisso entre a acessibilidade e a mobilidade, de forma a assegurar bons níveis de desempenho para todos os utilizadores e potenciar a qualidade do espaço urbano. É assim apresentada uma revisão bibliográfica referente aos temas da mobilidade e acessibilidade, devidamente enquadrados com o caso de estudo da presente dissertação, e que reflete a perspetiva nacional e internacional inerente. Foi igualmente efetuada uma prévia caracterização física e funcional da referida avenida com o intuito de estudar as suas possíveis debilidades e inconformidades. Para permitir um diagnóstico mais detalhado, procedeu-se a uma recolha de dados in situ para efeitos de determinação do volume de tráfego automóvel e pedonal, qualidade das infraestruturas pedonais e viárias e efetuado um inquérito à opinião pública relativa às condições atuais da Avenida. Com base nas análises e recolhas de dados realizadas, procedeu-se à elaboração de duas propostas de intervenção que permitissem mitigar as eventuais inconformidades detetadas, melhorar as condições do modo pedonal, diminuir os volumes de tráfego automóvel, melhorar a acessibilidade em todo o espaço público e incentivar a fruição de modos de transporte suaves, como andar a pé e de bicicleta.
- Acompanhamento de projeto e direção de obra da central da companhia energética Engie em ParisPublication . Oliveira, Hudson Ricardo Langer de; Prola, Luis CarlosEste trabalho tem como objetivo principal compartilhar e detalhar a rica experiência adquirida durante um estágio significativo na área de direção de obra, com ênfase no desafiador campo das estruturas metálicas. O estágio em questão foi realizado na prestigiada empresa "Acietec," que atua no segmento de construções metálicas e está sediada na icônica cidade de Paris, França. A relevância desse estágio é enfatizada pela sua extensão, abrangendo um período de seis meses, e pelo valor expressivo da obra em que estive envolvido, com um investimento que ultrapassa os 5 milhões de Euros nos elementos metálicos. O objetivo do estágio foi de acompanhar todos os processos e etapas envolventes em uma obra de elementos metálicos, desde acompanhamento do projeto até a etapa final de controles de qualidades da montagem. Aborda-se no trabalho (i) a modelação estrutural de todos os elementos através do programa TRIMBLE, (ii) O planeamento da obra o qual compreende os prazos dos estudos, modelação, fabrico, transporte e montagem, (iii) a organização do transporte que prevê a reserva de camiões pelo menos 2 semanas antes das entregas, (iv) a etapa de montagem dos elementos metálicos e todo o processo para chegar até ela, como a impressão dos projetos, compra dos elementos de fixações, entre outros, (v) a experiência de realizar comunicação direta com os clientes, e (vi) a realização de controles de qualidades. Este trabalho não apenas reflete a jornada pessoal de aprendizado e crescimento que foi vivenciado durante o estágio, mas também pode servir como uma fonte de conhecimento e referência para aqueles que desejam explorar o campo da direção de obra em projetos de estruturas metálicas de grande envergadura.
- Acompanhamento de trabalhos de intervenção urbanística e de infraestruturasPublication . Oliveira, Bruno Airton Centeio; Duarte, Ricardo José LealO presente relatório apresenta uma análise detalhada do estágio realizado na empresa Arquijardim, S.A., durante um período de 6 meses. O mesmo foi realizado no âmbito do projeto “Requalificação das Ruas Dr. Neves Eliseu e Dr. Francisco Sá Carneiro” no município de Ourém, como foco na gestão e acompanhamento de intervenções urbanas e obras de infraestrutura, tendo sido realizado diversas funções como: planeamento e acompanhamento de trabalhos, gestão de recursos, elaboração de Autos de Medição, elaboração de planos específicos de sinalização temporária, orçamentação, etc. O estágio proporcionou uma oportunidade valiosa de colocar em prática alguns dos conhecimentos teóricos adquiridos durante o curso de Engenharia Civil, contribuindo para o desenvolvimento profissional e pessoal do estagiário, num ambiente real de trabalhos de gestão de obras.
- Análise comparativa de soluções construtivas para edifíciosPublication . Parreira, Luis Carlos de Sousa Araújo; Gaspar, Florindo José MendesO presente estudo visa a análise comparativa de diferentes sistemas de construção dos elementos estruturais e paredes exteriores de edifícios de pequena dimensão, nomeadamente moradias unifamiliares. Atualmente existem no mercado diversos métodos construtivos alternativos ao tradicional (betão armado e alvenaria). Para este estudo foram selecionados 4 métodos alternativos ao tradicional: dois deles mais comuns e com uma implantação significativa no mercado e os outros dois mais disruptivos e pouco conhecidos no mercado português, com um histórico ainda muito recente. Assim sendo, os sistemas objeto deste estudo são o método Tradicional (betão e alvenaria), o LSF (Light Steel Framing - perfis metálicos estruturais isolados), o Woodframe (perfis estruturais de madeira isolados), o Sistema Fractus (painel estrutural isolado) e o Sistema Baupanel® (EPS armado + microbetão). Para a avaliação do desempenho dos diferentes métodos construtivos nos vários atributos em análise foi efetuado um inquérito a várias entidades direta ou indiretamente relacionadas com a construção ou decisão de aquisição de um imóvel. Para dois desses atributos- o Custo de construção e a Rapidez de construção-, foi selecionado o projeto de um edifício de pequenas dimensões (uma moradia com 140 m2 de implantação, com cave e piso térreo), que serviu de base à consulta a vários instaladores e construtores das diferentes soluções, no sentido de obter destes propostas comparáveis. A realidade da construção de edifícios, não apenas em Portugal, mas de um modo geral em todo o mundo, sofreu um conjunto de alterações de contexto que justificam o momento de alteração de paradigma que se encontra a atravessar. De facto, este início de século, em especial no período pós crise financeira mundial de 2008, e agravado pelos episódios da pandemia Covid em 2020 e da guerra na Ucrânia em 2022, veio alterar em definitivo o xadrez da construção, nomeadamente a construção de edifícios. Muitas foram as variáveis alteradas, nomeadamente a escassez de alguns recursos (mão de obra e materiais), o aumento dos preços generalizado, o funcionamento errático das cadeias logísticas, a maior sensibilização ambiental e preocupações energéticas, entre outras. É neste contexto vivido em 2023 que se torna oportuna a análise de diferentes soluções construtivas.
- Análise comparativa do método construtivo em betão armado vs aço : caracterização técnico-económicaPublication . Nave, Tiago André dos Santos; Pereira, João Paulo Veludo; Pereira, Samuel DominguesO presente estudo aborda essencialmente a superestrutura de um edifício, podendo esta ser executada normalmente em betão armado ou em aço estrutural. Estes dois constituem a maior parcela dos materiais utilizados na Engenharia Civil. Desta forma inicia-se a dissertação com uma abordagem cronológica e apresentação dos principais marcos históricos do betão armado, para as estruturas em betão, e do aço, para as estruturas metálicas. De seguida é feito um estudo das propriedades físicas e mecânicas dos materiais em análise, bem como do seu comportamento. São abordados os principais sistemas estruturais das soluções em betão armado e posteriormente das soluções em estrutura metálica, sendo indicados os princípios de uma correta conceção antissísmica. É desenvolvido um caso de estudo, onde são percorridas todas as fases de um projeto de estabilidade, nomeadamente a Conceção da Solução Estrutural, Pré-Dimensionamento, Modelação Estrutural, onde é a abordada a Análise Sísmica, e Dimensionamento de ambas as soluções estruturais. Por fim, é realizada uma caraterização técnico-económica de ambas as soluções estruturais, através de uma análise dos resultados obtidos. Na presente dissertação foram aplicados todos os regulamentos em vigor essenciais para a elaboração de um projeto de estabilidade, nomeadamente os Eurocódigos EC0, EC1, EC2, EC3, EC4, EC7 e EC8, bem como as prescrições dos regulamentos nacionais, RSA e REBAP.
- Análise comparativa entre dois Softwares de Cálculo EstruturalPublication . Sebastião, Leandro Jorge Dionísio; Rodrigues, Hugo Filipe PinheiroA presente dissertação tem como objetivo a comparação de dois softwares muito conhecidos no mercado português, o Robot Structural Analysis e o Tricalc, programas de cálculo automático. Foi feita a conceção estrutural de uma moradia unifamiliar, tendo sido modelada de forma semelhante dentro do que os dois programas permitiam, com as mesmas cargas e secções. Apesar das diferenças entre os dois programas, tanto na modelação como na forma como distribuíam as cargas, observou-se que no caso das lajes a diferença não foi significativa, apesar do Tricalc utilizar o método de grelha e o Robot utilizar o método de elementos finitos. No entanto, para as vigas, pilares, muro de suporte de terras e sapatas, a diferença nos esforços já foi mais significativa, implicando até mesmo reforços diferentes nas vigas e pilares. Outra diferença que se verificou foi a diferença nas frequências para os modos de vibração. Apesar do primeiro modo de vibração ser muito semelhante, o Tricalc apresenta frequências muito superiores às do Robot a partir do terceiro modo. A nível de desenhos das armaduras, o Tricalc apresenta desenhos com qualidade. No entanto, os comprimentos de amarração são muito generalizados, não seguindo exatamente o proposto pela norma do Eurocódigo 2.
- Análise custo/benefício do processo da dessalinização da água do marPublication . Santos, Aristides António Monteiro; Gomes, Ricardo de JesusAs previsões mais recentes, e em relação à “crise” da água, apontam para que até ao ano de 2025 quase dois terços da humanidade possa vir a sofrer com a escassez de água potável, afetando praticamente todos os países do mundo, incluindo os países desenvolvidos, a menos que haja uma redução da procura e/ou o desenvolvimento de novas fontes de água potável. Face ao atual panorama mundial de escassez de água potável, devido às alterações climáticas, deficiente gestão e exploração dos recursos hídricos e crescente procura de água para a agricultura, consumo doméstico e industrial, a dessalinização da água do mar apresenta-se como uma solução segura e confiável para fazer face a este problema. Nesta dissertação são descritas as várias técnicas de dessalinização da água do mar em uso corrente, assim como as novas tecnologias e aplicações futuras. De todas as técnicas, a Reverse Osmosis (RO) foi tratada com mais detalhe neste estudo, por ser das técnicas mais utilizadas em todo mundo e porque é a mais promissora em termos de custo/benefício, mesmo em regiões onde antes a sua aplicação era impensável. Esta dissertação foca aspetos importantes relacionados com o processo da dessalinização, nomeadamente, os impactes ambientais e relação custo/benefício associados ao processo, e as perspetivas futuras. Finalmente procedeu-se a uma análise do processo de dessalinização aplicado à situação de Cabo Verde, onde os recursos hídricos de água potável são escassos, e a dessalinização apresenta-se como a principal fonte de água potável para abastecimento público.
- Análise de solo modificado com cinza volante para dimensionamento de pavimentosPublication . Mallmann, Andressa Marx; Silva, João Pedro Cruz da; Veiga, Anabela Quintela NunesUm dos principais desafios encontrados em obras de pavimentos rodoviários, é a ocorrência de um solo com características indesejáveis, ou características mecânicas não adequadas para este ser utilizado in loco. A viabilização da utilização dos materiais do local da obra, traz como benefício a redução de explorações de novas jazidas e a economia nos gastos relativos ao transporte de materiais. O meio mais utilizado para a viabilização do solo é por meio de sua estabilização e/ou melhoramento. O objetivo desta pesquisa é gerar conhecimentos para uma aplicação prática, voltada a solução de problemas específicos, ampliando as possibilidades existentes para proceder ao melhoramento e modificação de um solo na cidade de Leiria, analisando seu comportamento face a adição de diferentes percentagens de cinza volante, cal e mistura de ambas, para este ser aplicado no dimensionamento de pavimentos betuminosos. De acordo com a metodologia geral adotada foram realizados ensaios de caracterização, Proctor e CBR do solo natural e dos solos modificados com a cal e cinza volante seguindo-se o pré-dimensionamento e dimensionamento de pavimentos rodoviários flexíveis pelo método mecanístico-empírico. Os resultados foram posteriormente cotejados tendo-se verificado, nomeadamente, que houve um grande aumento no valor do CBR com adição de 5% de cal, e com adição de 3% de cal mais 3% de cinza volante, além de uma redução no valor do índice de expansão. Consequentemente a espessura total de materiais betuminosos foi fortemente reduzida face ao pavimento congênere assente no solo natural.
- Análise de Vigas Ómega em Aço Enformado a Frio segundo a EN1993-1-3 Bryan Jossue Basantes Jacome Leiria, novembroPublication . Jacome, Bryan Jossue Basantes; Prola, Luís Carlos; Gala, Pedro Emanuel Alves Flores de OliveiraA dissertação insere-se no âmbito da prestação de serviços à empresa Coberfer realizada pelo Grupo de Construções Metálicas do Departamento de Engenharia Civil da Escola Superior de tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria. Trata-se de um estudo para dar suporte Técnico à escolha da geometria de perfis do tipo ómega que a empresa pretende disponibilizar ao mercado das construções em aço. A presente dissertação tem por objetivo mostrar de forma didática uma metodologia de geração de tabelas das propriedades brutas e efetivas da secção ómega de acordo com as especificações das partes 1.3 e 1.5 na norma ENV 1993 que trata do dimensionamento dos perfis de aço enformado a frio. Ressalta-se a utilidade do cálculo automático destas propriedades geométricas tendo em conta a geometria complexa e o grau de dificuldade de aplicação das especificações normativas que tratam do efeito dos modos de instabilidade local e, principalmente, distorcional. As ferramentas computacionais SHAPE THIN, da Dlubal, e Class4Section revelaram-se particularmente úteis nesta tarefa. O trabalho é complementado com a aplicação automática, elaborada no programa de análise estrutural por elementos finitos RFEM, da Dlubal, das especificações da parte 1.1 da norma europeia ENV 1993, para a verificação de segurança de elementos estruturais ao modo global de instabilidade. O programa SHAPE THIN permite a exportação automática para o RFEM, das propriedades efetivas do perfil, o que facilita a tarefa de análise. Para contextualizar a escolha das geometrias do perfil ómega, são apresentados, resumidamente, as técnicas de otimização aplicadas aos resultados de análise linear de estabilidade efetuada pelo Grupo de Construções Metálicas com a ajuda do programa de elementos finitos Abaqus, no início do trabalho. Ressalta-se que a análise estrutural e verificação das condições de segurança dos perfis com base nas tabelas de propriedades efetivas facilita a elaboração de aplicativos de escolha de perfis por parte dos clientes para condições de cargas e combinações de cargas pré-definidas pelo utilizador, como os já disponibilizados por outra empresas como O Feliz e Barraferros.