Mestrado Integrado em Engenharia Civil Temas para Dissertação 2012/2013 ... · FEM com análise...

Mestrado Integrado em Engenharia Civil Temas para Dissertação – 2012/2013

Perfil: Estruturas e Geotecnia

Orientador: Tiago F. S. Miranda; Coorientador: Francisco Ferreira Martins

Dissertação tipo Projecto de Investigação

Centro de Investigação: C-TAC

Linha de Investigação: Modelling, design and management

Projecto de Investigação: Projecto Estratégico – C-TAC

Dissertação tipo Projecto

Área(s) disciplinar(es) do DEC:

Transportes e Geotecnia

Tema: Análise do comportamento de túneis em maciços graníticos recorrendo à teoria dos campos estocásticos Objectivos e/ou Questões de Investigação: O granito é uma rocha que, em geral, apresenta diferentes graus de alteração. Quando o granito está completamente decomposto pode ser considerado homogéneo para fins práticos. Contudo, em muitas situações, o solo é fortemente heterogéneo composto por uma matriz de solo com inclusões da rocha mãe com diferentes graus de alteração. Por isso, torna-se difícil a modelação das suas heterogeneidades. O objectivo deste trabalho é o uso de modernas ferramentas para simular as heterogeneidades dos maciços graníticos com aplicação a obras subterrâneas. Entre essas ferramentas destaca-se a teoria dos campos estocásticos que será usada neste trabalho. Este método é altamente inovador e permite a modelação explícita das heterogeneidades, tendo também em consideração a variabilidade e a incerteza quanto às propriedades dos materiais. Na Figura apresenta-se um exemplo da modelação numérica de um túnel com recurso a esta técnica.

Este trabalho surge na sequência de outra tese de mestrado realizada no ano lectivo anterior. Pretende-se aprofundar os conhecimentos obtidos desse trabalho bem como analisar o potencial da técnica dos campos estocásticos aos maciços graníticos típicos do Norte de Portugal. Serão realizados estudos paramétricos em casos teóricos e a aplicação à modelação de um caso real de um túnel construído num maciço granítico heterogéneo. Os resultados obtidos serão comparados com os obtidos pela instrumentação da obra para validação da técnica.

Resultados esperados: Descrever e analisar o comportamento de túneis escavados em maciços graníticos considerando as suas heterogeneidades. Aplicação a um caso concreto.

Recursos disponíveis: Software disponível na Universidade do Minho (MatLab, Phase2, tochnog). Os alunos deverão ter alguma capacidade de leitura em inglês já que a maior parte da bibliografia está escrita nesta língua.


Orientador: Francisco Ferreira Martins; Coorientador: Tiago F. S. Miranda



Linha de Investigação: Modelling, design and management





Tema: Determinação do módulo de deformabilidade de maciços rochosos por métodos empíricos e sua aplicação a obras geotécnicas. Objectivos e/ou Questões de Investigação: Existem na bibliografia da especialidade várias expressões empíricas para obtenção do módulo de deformabilidade de maciços rochosos. Pretende-se analisar a aplicabilidade de cada uma das expressões e comparar os resultados obtidos com as diferentes expressões. Também se pretende comparar os resultados obtidos em modelações numéricas de obras geotécnicas usando os valores obtidos com as diferentes expressões.

Resultados esperados: Descrever e analisar o comportamento de obras geotécnicas usando os módulos de deformabilidade obtidos com diferentes expressões empíricas.

Recursos disponíveis: Software disponível na Universidade do Minho (Software da rocscience). Os alunos deverão ter alguma capacidade de leitura em inglês já que a maior parte da bibliografia está escrita nesta língua.

Perfil: Construções / Estruturas e Geotecnia

Orientador: Francisco Martins; Co-Orientador: Nuno Araújo



Linha de Investigação: Materials characterization and modelling





Tema: Estimativa dos parâmetros de compactação de solos residuais graníticos usando análises estatísticas.

Objectivos e/ou Questões de Investigação: A determinação de parâmetros de compactação, tais como o teor em água óptimo e o peso volúmico seco máximo, exige o dispêndio de muito esforço na realização do ensaio de compactação e consome muito tempo. Por isso, pretende-se neste trabalho realizar um razoável número de ensaios (compactação de Proctor, análises granulométricas, limites de consistência e densidade das partículas) para obter relações entre os parâmetros de compactação e as dimensões das partículas e as propriedades índices dos solos residuais graníticos.

Resultados esperados: Obter expressões que permitam obter os parâmetros dos ensaios de compactação (teor em água óptimo e peso volúmico seco máximo) a partir das características granulométricas, dos limites de liquidez e da densidade das partículas.

Recursos disponíveis: Equipamentos existentes no laboratório de Engenharia Civil da UM e software para tratamento estatístico dos dados.


Orientador: Nuno Araújo Coorientador: Gaspar Machado

Dissertação tipo Projeto de Investigação


Linha de Investigação: (b.1) modelação numérica avançada de infraestruturas de transporte e energia

Projeto de Investigação: Projeto Estratégico C-TAC

Dissertação tipo Projeto


Tema: Avaliação da estabilidade de taludes por imposição de superfície de deslizamento plástica

Objetivos e/ou Questões de Investigação: com base num modelo híbrido (conjuga a metodologia FEM com análise em equilibrio limite) implementado em MatLab, analisar: qual o método de otimização mais eficinte (algoritmos genéticos, metodo das derivadas, etc.) para determinação da superficie crítica, introdução da simulação da pressão intersticial, analisar a influência da lei probabilistica na fiabilidade da estrutura geotécnicas, contribuição dos parâmetros de deformabilidade no fator de segurança de fundações estratificadas.

Resultados esperados: introdução (no modelo existente) de um método eficiente para simulação da pressão intersticial, otimizar o cálculo probabilístico (Monte-Carlo), validação da potencialidade do método híbrido FEM/equilíbrio limite comparativamente a soluções clássicas (Fellenius, Bishop, Spencer).

Recursos disponíveis: Matlab


Orientador: Nuno Araújo Coorientador: Hugo Silva



Linha de Investigação: (a.3) estudo de ligantes betuminosos e de misturas “inovadoras”

Projeto de Investigação: Projeto Estratégico C-TAC



Tema: Estudo do comportamento irreversível de misturas betuminosas sob carregamento cíclico.

Objetivos e/ou Questões de Investigação: avaliar o comportamento reversível e irreversível de misturas betuminosas por recurso ao ensaio de pista e ensaio triaxial. Avaliação da influência da frequência de solicitação e da temperatura de ensaio no comportamento irreversível da mistura. Definição de parâmetros mecânicos que possibilitem a simulação numérica.

Resultados esperados: implementação e validação dos métodos de instrumentação local nos ensaios de pista e triaxial. Avaliação da reprodutibilidade das respostas reversíveis e irreversíveis de duas misturas (uma convencional e outro não convencional). Determinação dos parâmetros de rotura sobre carregamento monotónico (ensaio triaxial). Estabelecimento de relações entre a influência da temperatura e da frequência de solicitação.

Recursos disponíveis: Ensaio de pista, ensaio triaxial, transdutores de deslocamento local (LDT’s), sistemas auxiliares à produção de misturas betuminosas.


Orientador: Tiago Miranda Coorientador: Graça Vasconcelos


Centro de Investigação: C-TAC/ISISE

Linha de Investigação: HMS/ Modelling, design and management

Projecto de Investigação: Projeto EDP-Foz Tua MIT-Portugal



Tema: Avaliação da estabilidade de taludes rochosos com recurso a métodos avançados de levantamento da geometria das descontinuidades

Objectivos e/ou Questões de Investigação: A Linha do Tua ficará parcialmente submersa com a construção da Barragem de Foz Tua, sendo uma das mais importantes obras de engenharia nacional num relevo complexo do terreno. A Declaração de Impacte Ambiental (DIA) e o Relatório de Conformidade Ambiental do Projeto de Execução (RECAPE) associados contemplam medidas de reparação pelo dono de obra (EDP), em que a Universidade do Minho está envolvida.

Na envolvente à linha existem vários taludes rochosos de grande altura e difícil acessibilidade. Pretende-se neste trabalho realizar a avaliação da segurança de alguns desses taludes quanto à sua estabilidade. Numa primeira fase a avaliação será realizada do ponto de vista qualitativo pela aplicação de sistemas empíricos de avaliação do potencial de instabilidade de maciços rochosos existentes na bibliografia e em desenvolvimento no âmbito de uma tese de doutoramento em desenvolvimento na Universidade do Minho. Para aplicação destes métodos poderá ser necessária a realização de ensaios para avaliação das propriedades da rocha intacta e diáclases.

Posteriormente serão identificados os principais modos de rotura potenciais e a estabilidade será avaliada com recurso a métodos de equilíbrio limite e métodos numéricos avançados considerando modelos de elementos finitos e eventualmente modelação estocástica.

Resultados esperados: Avaliação da estabilidade de taludes rochosos na zona da linha do Tua com recurso a métodos tradicionais e inovadores.

Recursos disponíveis: Bibliografia, software de análise de taludes por técnicas de equilíbrio limite e de modelação numérica, recursos laboratoriais.


Orientador: Daniel Oliveira


Centro de Investigação: ISISE

Linha de Investigação:

Projeto de Investigação:



Tema: Segurança de pontes ferroviárias em arco de alvenaria

Objetivos e/ou Questões de Investigação: Para além do papel que desempenham na infraestrutura ferroviária, muitas das pontes ferroviárias em arco de alvenaria fazem parte do património arquitetónico português. É assim claro que a segurança estrutural destas pontes é um assunto da maior importância, que merece um maior envolvimento das Universidades Portuguesas. As principais dificuldades associadas ao estudo das pontes ferroviárias em arco de alvenaria estão relacionadas com a natureza do material constitutivo (alvenaria) e a necessidade de usar modelos numéricos específicos na sua análise. No âmbito deste trabalho e em cooperação com a empresa concessionária da infraestrutura ferroviária nacional (Refer), pretende-se avaliar a segurança das pontes ferroviárias em arco de alvenaria mais representativas em termos tipológicos e geométricos. O trabalho a desenvolver será organizado nas seguintes tarefas: (a) recolha de informação de natureza geométrica e mecânica junto da concessionária; (b) visita a algumas das pontes; (c) modelação numérica das pontes recorrendo a software específico; (d) comparação dos resultados com outros similares obtidos a nível europeu; (e) apresentação dos resultados mais relevantes à concessionária.

Resultados esperados: No final desta dissertação será possível conhecer o nível de segurança das pontes ferroviárias em arco de alvenaria portuguesas ainda em uso e comparar os resultados obtidos com trabalhos similares desenvolvidos na Europa. Será ainda possível envolver o estudante com o meio empresarial (neste caso a Refer).

Recursos disponíveis: Estão disponíveis todos os recursos necessários ao bom desenvolvimento deste trabalho, nomeadamente computador pessoal (aluno), bem como software específico de cálculo e bibliografia de referência (supervisor e Refer)


Orientador: Daniel Oliveira







Tema: Durabilidade do reforço estrutural baseado na utilização de FRPs

Objetivos e/ou Questões de Investigação: A reabilitação e reforço de estruturas existentes é um tema incontornável na área da construção. De entre as várias técnicas de reforço, o emprego de fibras de carbono, vidro, aramida, basalto, etc., coladas externamente (vulgarmente designado por FRP) demonstra uma série de vantagens como facilidade de aplicação, peso reduzido, adaptação a formas curvas, etc., atraindo um número crescente de utilizadores.

A eficácia desta técnica de reforço depende em grande medida da qualidade da aplicação (colagem à superfície da estrutura a reforçar) e degradação temporal da ligação. Deste modo, a degradação das propriedades mecânicas desta ligação é claramente um aspeto chave da técnica de reforço com FRPs. Apesar da sua importância crítica, ainda pouco se sabe sobre o comportamento a longo prazo do reforço baseado em FRPs.

Para dar resposta a algumas das questões em aberto relacionadas com a durabilidade do reforço baseado na utilização de FRPs, foi lançado na Universidade do Minho um vasto programa experimental visando avaliar o efeito conjunto da temperatura e da humidade na resistência mecânica da ligação FRP-estrutura. Estes ensaios são realizados sob condições laboratoriais controladas (utilizando uma câmara climática) capazes de simular o envelhecimento acelerado da ligação. Neste sentido, o principal objetivo desta dissertação consiste em promover laboratorialmente o envelhecimento acelerado da ligação FRP-estrutura visando a avaliação da degradação temporal da ligação.

A presente proposta de dissertação está enquadrada em trabalhos correntemente em curso na Universidade do Minho, sendo o estudante envolvido na equipa de investigação.

Resultados esperados: No final desta dissertação será possível perceber o efeito combinado da temperatura e da humidade na degradação do reforço estrutural baseado na colagem externa de fibras de elevado desempenho. Os resultados a obter permitirão lançar as bases para relacionar a degradação acelerada medida em laboratório com a degradação ambiental.

Recursos disponíveis: Estão disponíveis todos os recursos necessários ao bom desenvolvimento deste trabalho, nomeadamente computador pessoal (aluno), meios laboratoriais (Universidade) e bibliografia de referência (supervisores).


Orientador: Daniel Oliveira e Tiago Miranda







Tema: Desenvolvimento de uma solução para construção de taipa no Minho

Objetivos e/ou Questões de Investigação: A construção em terra (taipa e adobe) foi uma das primeiras técnicas construtivas a ser usada pelo Homem, mas permanece ainda popular, pois cerca de um terço da população mundial vive em casas feitas com terra. As inúmeras vantagens que a construção em terra apresenta (baixo custo, conforto térmico e acústico, sustentabilidade ambiental, etc.) fazem com que seja uma solução que está a ganhar adeptos e relevância crescentes um pouco por todo o mundo desenvolvido. Apesar de ser uma solução construtiva praticamente desconhecida no norte de Portugal, estudos recentes realizados pelos supervisores mostram que é viável construir taipa com solos típicos do Minho, desde que seja possível melhorar a sua resistência mecânica. Contudo, as particularidades do solo e a manutenção do baixo impacte ambiental da técnica de reforço limitam fortemente as técnicas a usar. O principal objetivo desta dissertação consiste na aplicação da técnica de ativação alcalina na melhoria de solos para a construção em taipa. Esta técnica inovadora irá ser testada e validada experimentalmente tendo em vista a melhoria das propriedades mecânicas dos solos minhotos, mas assegurando baixo impacte ambiental e incorporação de resíduos. A presente proposta de dissertação está enquadrada em trabalhos correntemente em curso na Universidade do Minho, sendo o estudante envolvido na equipa de investigação. Resultados esperados: Esta dissertação contribuirá decisivamente para a validação da técnica de estabilização dos solos residuais graníticos do Minho recorrendo à ativação alcalina, bem como para criar impacto na região visando o aparecimento de construções em terra modernas e sustentáveis na região. Recursos disponíveis: Estão disponíveis todos os recursos necessários ao bom desenvolvimento deste trabalho, nomeadamente computador pessoal (aluno), meios laboratoriais (Universidade) e bibliografia de referência (supervisores).


Orientador: Eduardo B. Pereira






Área(s) disciplinar(es) do DEC: Estruturas

Tema: Análise da ancoragem de armadura longitudinal em nós de estruturas porticadas.

Objetivos e/ou Questões de Investigação:

O prolongamento da armadura longitudinal entre vãos sucessivos em estruturas porticadas é necessário sobretudo em regiões de elevada sismicidade. As vantagens técnicas desta disposição construtiva são evidentes para o cumprimento dos requisitos de ductilidade habituais em estruturas de betão armado. Neste estudo pretende-se avaliar a possibilidade de realizar a ancoragem da armadula longitudinal por intermédio de elementos discretos ao nível dos nós dos pórticos. Para o efeito, a distribuição de esforços e os mecanismos de rotura de nós de pórticos-tipo serão estudados com base em análises de elementos finitos e no método escora-tirante.

Resultados esperados: Este projecto deverá contribuir para uma avaliação da possibilidade de realizar a ancoragem de armadura longitudinal nos nós intermédios de pórticos. Esta avaliação contemplará a discussão de diferentes casos de carga e diferentes configurações da armadura longitudinal.

Recursos disponíveis: Elementos bibliográficos, ferramentas de cálculo numérico.









Tema: Análise não linear de estruturas reticuladas e cálculo orgânico de secções de betão armado segundo o EC2.


As alterações introduzidas nas curvas de comportamento mecânico do betão e do aço a considerar no calculo de estruturas de betão armado pelo Eurocódigo 2 têm implicações no dimensionamento das armaduras longitudinais de elementos lineares, entre outras. O cálculo orgânico destas secções permitiu, no passado, a identificação das soluções de reforço mais adequadas de um ponto de vista económico e construtivo. Apesar de haver alguns estudos que analizam as diferenças que decorrem das alterações introduzidas pelo Eurocódigo 2, é necessário ainda maior detalhe na identificação dos domínios de dimensionamento mais económicos e eficazes. Adicionalmente, o calculo não-linear de estruturas reticuladas usando modelos de barras é ainda pouco comum, ainda que a sua utilidade seja manifesta em determinados tipos de solicitações e tipologias estruturais. Pretende-se, deste modo, contribuir também para o desenvolvimento das metodologias de cálculo não-linear de estruturas reticuladas.

Resultados esperados: Este projecto deverá contribuir para a cosntrução de um programa de cálculo automático de secções de reforço de elementos em betão armado para vários tipos de esforços. Adicionalmente, este projecto deverá contribuir para o desenvolvimento de metodologias de cálculo não-linear de estruturas reticuladas.










Tema: Análise da ligação pilar-laje e ancoragem de armaduras em lages fungiformes.


As regiões de ligação entre lajes fungiformes e pilares são especialmente vulneráveis a solicitações de caracter horizontal, como por exemplo a acção sísmica. Os requisitos de ductilidade habituais em estruturas de betão armado conduzem à minimização da quantidade de armadura a emendar ou a ancorar nestas regiões. Neste estudo pretende-se avaliar a possibilidade de realizar a ancoragem da armadula longitudinal por intermédio de elementos discretos nestas regiões. Para o efeito, a distribuição de esforços e os mecanismos de rotura da ligação pilar-laje serão estudados com base em análises de elementos finitos e no método escora-tirante.

Resultados esperados: Este projecto deverá contribuir para uma avaliação da possibilidade de adotar diferentes disposições de armadura e ancoragem em lajes fungiformes. Esta avaliação contemplará a discussão de diferentes casos de carga e diferentes configurações da armadura longitudinal.



Orientador: Graça Vasconcelos



Linha de Investigação: Soluções de alvenaria Estrutural

Projeto de Investigação: ALVEST



Tema: Análise sísmica de edifícios de alvenaria estrutural

Objetivos e/ou Questões de Investigação: Em Portugal a alvenaria estrutural está presente maioritariamente em edifícios antigos (construções históricas). No entanto, a alvenaria estrutural pode ser um sistema de construção alternativo para edifícios residenciais de pequeno e médio porte. Uma das temáticas atuais consiste na avaliação do comportamento de edifícios de alvenaria à acção sísmica, dado modesto desempenho destas construções à ação de recentes sismos. Assim, pretende-se com este trabalho: - a revisão do estado da arte sobre o comportamento de edifícios de alvenaria à ação sísmica; - a revisão de diferentes códigos de verificação da segurança à ação sísmica (exemplos:EC8, código Italiano (OPCM)); - a utilização de software de cálculo para a verificação da resistência de edifícios de alvenaria estrutural à ação sísmica; - Avaliação do efeito da tipologia construtiva, nomeadamente da irregularidade em planta e altura na resistência sísmica de edifícios de alvenaria

- acompanhamento da construção de uma moradia protótipo para avaliação da tecnologia de construção

Resultados esperados: (1) Definição de regras de projeto de alvenaria estrutural; (2) regras gerais para execução de alvenaria estrutural

Recursos disponíveis: Bibliografia; software


Orientador: Graça Vasconcelos/Paulo Lourenço/Raul Fangueiro



Linha de Investigação: Comportamento de paredes de alvenaria de enchimento à ação sísmica

Projeto de Investigação: RetroInf



Tema: Soluções de reforço sísmico de paredes de alvenaria de enchimento

Objetivos e/ou Questões de Investigação: A tipologia dos edifícios em Portugal é maioritariamente em betão armado onde as paredes de alvenaria não têm função estrutural. No entanto, é necessário prever por um lado a sua estabilidade a ações para fora do plano (resultantes de ações sísmicas) e por outro a interação entre estas paredes e os pórticos de betão armado. Assim os principais objetivos do trabalho consistem; (1) avaliação do comportamento de paredes de enchimento à ação sísmica; (2) seleção de soluções de reforço comerciais; (3) validação de uma solução inovadora de argamassa reforçada com malhas de fibras têxteis; O trabalho prevê as seguintes tarefas: (1) Estado da arte sobre: (1) comportamento sísmico de paredes de alvenaria de enchimento; (2) interação entre as paredes de enchimento e pórticos de betão armado sob a ação sísmica; (3) metodologias de reforço de paredes de enchimento. (2) Otimização de uma solução inovadora de reforço com base em malhas de fibras têxteis. Validação do comportamento com base em ensaios de aderência. (3) Aplicação de diferentes técnicas de reforço para melhoramento do comportamento à flexão e corte cíclicos, com base em materiais têxteis e comparação com soluções existentes; (4) Aplicação de modelos analíticos para previsão da resistência ao corte e flexão da alvenaria reforçada;

Resultados esperados: Compreensão do comportamento de paredes de enchimento não estruturais a ações sísmicas; (2) avaliação do potencial de uma nova técnica de reforço com base em materiais têxteis; (3) comparação do desempenho com diferentes soluções de reforço existentes; (4) proposta de recomendações para reforço de paredes de enchimento à ação sísmica.

Recursos disponíveis: Bibliografia, recursos laboratoriais


Orientador: Graça Vasconcelos/Tiago Miranda



Linha de Investigação: Caracterização e previsão das propriedades mecânicas de pedra de construção

Projeto de Investigação: FozTua



Tema: Previsão das propriedades mecânicas de pedra de construção

Objetivos e/ou Questões de Investigação: Este trabalho tem como base dois principais objetivos: (1) caracterização mecânica e física de pedra de construção existente nas construções vernaculares existentes nas encostas do Rio Tua; (2) consolidação de uma base de dados de propriedades mecânicas, físicas (resistência à compressão, tração e módulo de elasticidade) e de índices não destrutivos obtidos em granitos e extensão para outras pedras de construção; (3) validação da robustez da base de dados através da análise de dois casos de estudo constituídos por duas construções existentes. A importância deste trabalho centra-se na possibilidade de obter uma ferramenta que permita de forma aproximada obter as propriedades mecânicas sem a realização de ensaios experimentais destrutivos, dada a limitação de extração de carotes em edifícios históricos. Para o efeito, o trabalho divide-se nas seguintes tarefas: (1) Campanha de ensaios in-situ com base em técnicas simples não destrutivas (NDT) (esclerómetro

e ultrassons) para obtenção de índices para previsão das propriedades mecânicas. (2) Obtenção da velocidade de propagação de ultrassons e parâmetros associados à onda

ultrassónica. Avaliação do potencial das técnicas para avaliar o estado de alteração da pedra e anisotropia.

(3) Realização de ensaios experimentais de caracterização física e mecânica de pedra de construção. (4) Atualização de base de dados e modelos de previsão das propriedades mecânicas de pedra de

construção

Resultados esperados: (1) Caracterização mecânica detalhada de pedra de construções adjacentes à Linha do Tua; (2) atualização de base de dados de propriedades mecânicas, físicas e índices não destrutivos; (3) atualização dos modelos de previsão das propriedades mecânicas da pedra; (4) avaliação do desempenho em termos de previsão dos modelos atualizados.

Recursos disponíveis: Bibliografia, recursos laboratoriais, software

Perfil: Estruturas

Orientador: Isabel Valente



Linha de Investigação: Betão Estrutural

Projecto de Investigação: LEGOUSE



Tema: Estudo do comportamento de paineis sandwich de betão com conectores em GFRP. Ensaios full-scale.

Objectivos e/ou Questões de Investigação:

No âmbito do projecto Legouse (projecto de investigação em curso no DEC-UM), estão

a ser desenvolvidos paineis pré-fabricados de tipo sandwich para paredes estruturais de

edifícios de habitação com um ou mais pisos, constituídos por duas lâminas de betão

separadas entre si por uma camada de isolamento. Estas paredes constituem a

envolvente da edificação e exercem uma função estrutural, dispensando o uso de vigas e

pilares. É uma tecnologia construtiva particularmente atrativa ao construtor por permitir

uma maior industrialização e celeridade da construção, ao incorporar os sistemas de

fachadas, isolamento térmico e o sistema estrutural do edifício.

Para garantir o funcionamento conjunto das três camadas referidas (betão + isolamento

+ betão), são utilizados elementos em GFRP (glass fiber reinforced polymer), capazes

de estabelecer a transferência de esforços entre as camadas de betão. O GFRP foi

escolhido como material para a produção destes elementos por ter baixa condutibilidade

térmica e por ser imune à corrosão. Estas propriedades garantem um melhor

desempenho térmico e uma maior durabilidade dos painéis. Esta tecnologia torna-se

atrativa aos utilizadores, por possibilitar uma redução do consumo energético resultante

do aquecimento ou arrefecimento dos ambientes internos.

No desenvolvimento deste projeto, já se validou o comportamento do painel sandwich

proposto e o comportamento global do edifício que incorpora este tipo de elemento

estrutural, verificando-se que constitui uma alternativa economicamente viável a outros

tipos de sistemas estruturais e técnicas construtivas.

As principais tarefas a realizar neste trabalho prendem-se com a avaliação experimental

do comportamento à flexão e o comportamento em escala real dos painéis sandwich.

Nesse sentido, realizam-se os seguintes ensaios:

1) Ensaios com faixas de laje/parede de 3.0 m 1.0 m. Serão utilizados conectores contínuos e

descontínuos e serão avaliados 3 tipos de GFRPs.

4) Ensaios full-scale em 3 painéis com carga no plano (para avaliar o comportamento dos

painéis atuando como shear wall) e 2 painéis com carga fora do plano (ação do vento + reação

da laje).

5) Ensaios de caracterização do betão e GFRP utilizados nos provetes a ensaiar.

O trabalho experimental desenvolvido em laboratório será complementado com a análise dos resultados obtidos e a descrição do comportamento dos elementos estruturais analisados.

Resultados esperados: É expectável que o trabalho realizado permita avaliar experimentalmente o comportamento global de paineis sandwich de betão.

Recursos disponíveis: Recursos do Laboratório de Estruturas de Engª Civil da UM.

Perfil: Estruturas




Linha de Investigação: Estruturas Metálicas

Projecto de Investigação: LightCBeam



Tema: Análise do Comportamento de perfis metálicos enformados a frio com secção em C e aberturas na alma, sujeitos a esforços de compressão ou de corte


As secções metálicas de parede esbelta constituem uma das tendências mais actuais da realização de estruturas metálicas, pela economia de material que podem significar e pelas possibilidades arquitectónicas que permitem. Devido à sua elevada eficiência, traduzida pela boa relação entre resistência e peso, tem-se observado uma utilização crescente deste tipo de elementos estruturais, dando origem a estruturas mais ligeiras e em simultâneo com elevada capacidade resistente, o que constitui uma mais valia a nível económico e estrutural.

A construção de edifícios com recurso a elementos estruturais metálicos enformados a frio tem mostrado ser uma alternativa à construção tradicional em betão armado ou alvenaria, devido à rapidez da montagem da estrutura e à pré-fabricação associada a todos os elementos que são utilizados na construção.

Os perfis metálicos enformados a frio permitem uma grande versatilidade de fabrico, com inúmeras possibilidades geométricas e arquitectónicas.

Os perfis metálicos que servem de base a este estudo são produzidos por uma empresa nacional com o objectivo de serem aplicados na construção de edifícios. Trata-se de secções em C obtidas a partir da dobragem mecânica de chapas de espessura reduzida e com aberturas uniformemente distribuídas na alma, ao longo do desenvolvimento do elemento, pelo que o seu comportamento é afetado pela possível ocorrência de fenómenos de instabilidade.

No presente estudo, pretende-se analisar o comportamento dos perfis metálicos “leves” enformados a frio referidos, quando submetidos a esforços de compressão ou corte. O trabalho a realizar tem uma componente experimental com a realização de ensaios experimentais e uma componente de análise numérica com recurso à realização de modelos em elementos finitos (MEF) que permitam analisar a distribuição interna de tensões e identificar instabilidades locais.

Resultados esperados:

Com a realização deste estudo pretende-se alcançar, de forma faseada, os seguintes resultados gerais:

1) Análise e validação do comportamento de um perfil tipo com secção transversal em C e aberturas na alma, sujeito a esforços de compressão e esforços de corte, tendo por base alguns ensaios experimentais;

2) Análise e validação do comportamento estrutural de um perfil tipo com secção transversal em C e aberturas na alma, tendo por base modelos analíticos e numéricos realizados no âmbito do presente trabalho.

Recursos disponíveis: Software para análise com MEF e recursos do Laboratório de Estruturas de Engª Civil da UM.

Perfil: Estruturas



Centro de Investigação:


Projecto de Investigação:



Estruturas mistas em aço e betão

Tema: Desenvolvimento de um novo conector metálico para vigas mistas em aço e betão baseado em elementos metálicos enformados a frio


As vigas mistas em aço e betão são cada vez mais utilizadas em edifícios, pois proporcionam

um aumento significativo dos vãos livres e a colocação de um menor número de pilares do que

numa solução tradicional. São também muito utilizadas em pontes, onde as soluções de

tabuleiro misto são económica e construtivamente muito competitivas.

Uma viga mista é constituída por uma laje de betão armado e um perfil metálico que funcionam

em conjunto devido à existência de elementos que garantem a ligação entre essas duas secções

(conectores). Os conectores são elementos metálicos que são soldados ao perfil metálico e

posteriormente ficam embebidos na laje, após betonagem e endurecimento do betão.

Com este trabalho, pretende-se realizar um estudo sobre um novo tipo de conector metálico,

com elevada capacidade resistente, comportamento dúctil e capacidade para garantir o

funcionamento misto pretendido. Este conector consiste numa chapa perfurada, com geometria

inovadora, que é soldada à viga metálica e fica embebido na laje, após colocação e

endurecimento do betão.

Estes conectores devem permitir a transferência de forças de corte entre a laje de betão e o viga

metálica, além de resistir a forças de uplift que tendem a causar a separação transversal entre

eles. Por se tratar de um sistema inovador, é importante compreender o seu comportamento

mecânico, para que se possa garantir a capacidade resistente necessária e um comportamento

dúctil do conector. O comportamento ideal para estes conectores é sofrer um escorregamento

muito reduzido para as cargas de serviço, de modo a garantir um elevado nível de interação e

apresentar um comportamento dúctil para o estado limite último, de forma a garantir a

redistribuição do esforço de corte ao longo da viga mista, permitindo mobilizar uma maior

capacidade resistente da mesma.

Prevê-se a realização de ensaios experimentais de tipo push-out para avaliação do

comportamento deste tipo de conector, tendo por base a montagem já utilizada em ensaios

anteriormente realizados na Universidade do Minho. O trabalho experimental desenvolvido em

laboratório será complementado com a análise dos resultados obtidos e a descrição do comportamento dos elementos estruturais analisados.


Os ensaios a realizar permitirão descrever e analisar o comportamento estrutural deste novo tipo

de conector e os resultados obtidos servirão para verificar sua adequabilidade tendo em conta a

sua utilização em edifícios com vigas mistas em aço e betão.

A partir dos resultados experimentais obtidos, prevê-se ainda desenvolver expressões analíticas

que permitam calcular a capacidade resistente do conector estudado.

Recursos disponíveis: Recursos do Laboratório de Estruturas de Engª Civil da UM.

Perfil: Estruturas

Orientador: José Matos



Linha de Investigação: Alvenaria Estrutural

Projeto de Investigação: -



Tema: Avaliação da Segurança de uma Ponte Ferroviária em Alvenaria Estrutural

Objectivos e/ou Questões de Investigação: Portugal é detentor de um vasto conjunto de pontes em alvenaria que, atualmente são utilizadas para transportes rodo e ferroviários. O maior problema associado à utilização deste tipo de pontes para os fins propostos resulta do fato do seu comportamento ser totalmente desconhecido para o engenheiro analista, fruto de um conjunto de incertezas associadas e, muitas vezes, difíceis de quantificar. Neste sentido, propõe-se durante este trabalho desenvolver um modelo não linear de uma ponte ferroviária em alvenaria estrutural que transmita a realidade existente. Nesta fase o aluno terá de proceder à recolha de desenhos e elementos respetivos, junto da autoridade detentora da respetiva obra, referentes à geometria, condições de apoio e materiais constituintes. Numa fase seguinte proceder-se-á a uma devida quantificação das incertezas dos principais parâmetros estruturais. Esta quantificação terá, como base, elementos bibliográficos e ensaios desenvolvidos em provetes de alvenaria estrutural para obras semelhantes. Os parâmetros de correlação serão tidos como aleatórios, também. Com base no modelo probabilístico, proceder-se-á a uma simulação aleatória, com base na técnica do Hipercubo Latino, dos diferentes modelos estruturais. Cada modelo gerado será analisado com base num software de análise não linear de estruturas. Neste sentido, proceder-se-á à determinação da curva de resistência da ponte em análise, tendo em consideração o caso de carga mais desfavorável do código modelo. A segurança da ponte será, posteriormente, calculada por comparação da lei de resistência com a das ações aplicadas. Nesse sentido será, de novo, utilizado um método FORM (First Order Reliability Method) para determinação do índice de fiabilidade, representativo do estado da ponte em análise. O valor obtido é, posteriormente, comparado com o valor limite indicado nos atuais códigos. Resultados esperados: É expetável que o trabalho desenvolvido permita avaliar a segurança de uma ponte ferroviária existente tendo em consideração a aleatoriedade dos parâmetros constituintes. Pretende-se que seja elaborado um procedimento “tipo” que possa ser utilizado subsequentemente em pontes de tipologia semelhante.

Recursos disponíveis: Software de Análise Não Linear de Estruturas de Engenharia Civil (ATENA) e de Matemática (MatLab).

Perfil: Estruturas




Linha de Investigação: Estruturas Mistas

Projeto de Investigação: -



Tema: Análise Não Linear 3D do Viaduto Misto sobre Rio Sousa

Objectivos e/ou Questões de Investigação: O viaduto sobre o Rio Sousa, é uma estrutura mista aço-betão que se enquadra na A43: Gondomar – Aguiar de Sousa (IC24). Esta estrutura apresenta um vão tipo de 44 m e uma extensão total de 202 m. A secção transversal é em dupla viga, perfil metálico, e tabuleiro em betão armado, com 13.1 m de largura e 2 m de altura. A conexão entre estes dois elementos é executada através de conetores. O viaduto foi submetido a um ensaio de carga tipo de modo a poder ser rececionado. Durante a respetiva análise procedeu-se ao registo dos deslocamentos. Adicionalmente, mediu-se a carga por eixo de cada veículo. Desenvolveu-se um relatório do respetivo ensaio de modo a validar o respetivo tabuleiro. O modelo utilizado para tal foi desenvolvido num programa de análise estrutural em regime elástico. Posteriormente, desenvolveu-se um modelo 2D num software de análise não linear (ATENA) com o objetivo de avaliar o comportamento da respetiva ponte até à rotura. Este modelo, contudo, não permite a contemplação de todos os casos de carga, tais como aqueles associados a um efeito de torção. Neste sentido, e durante este trabalho, ter-se-á de recolher todos os elementos desenvolvidos até então e proceder à elaboração de um modelo tridimensional do respetivo viaduto. Este modelo deverá contemplar todos os elementos constituintes do tabuleiro. Numa primeira fase serão utilizadas as condições de apoio identificadas durante a análise 2D. Contudo, caso tal não seja adaptável, recorrer-se-á, também, à modelação dos pilares de apoio, ligação com tabuleiro e suas fundações. O primeiro objetivo será a validação do modelo com resultados obtidos do ensaio de carga. Estes resultados foram obtidos numa fase de serviço mas serão importantes para calibração do modelo em causa. Seguidamente, proceder-se-á a um acréscimo na intensidade da carga até que a estrutura entre em rotura. Estas análises serão desenvolvidas para todos os casos de carga contemplados no ensaio. Será, numa fase final, identificado o caso de carga crítico para a estrutura avaliada. Resultados esperados:

Numa primeira fase terá de existir uma familiarização com o software de análise não linear de estruturas em causa, nomeadamente, com sua versão 3D, e, posteriormente, com a tipologia de estruturas a modelar, mista aço-betão. Seguidamente, pretende-se o desenvolvimento de um modelo 3D que seja o mais fiável possível da realidade do ensaio de carga. O objetivo final será identificar qual a posição mais desfavorável dos veículos para o viaduto em análise.

Recursos disponíveis: Software de Análise Não Linear de Estruturas de Engenharia Civil (ATENA).

Perfil: Estruturas




Linha de Investigação: Gestão de Infraestruturas

Projeto de Investigação: SustIMS – Sustainable Infrastructure Management Systems



Tema: Desenvolvimento de um Modelo de Desempenho para Equipamentos de Telemática em Autoestradas

Objectivos e/ou Questões de Investigação: Numa infraestrutura viária existem diferentes componentes que carecem de uma gestão estratégica sob ponto de vista de sua sustentabilidade. Destes componentes destaque-se as obras de arte, os pavimentos, os taludes e os equipamentos de telemática. Entende-se este tipo de equipamentos como os CAV (Contadores Automáticos de Veículos), PMV (Painéis de Mensagem Variável), etc. Estes equipamentos são constituídos por diferentes elementos eletrónicos que se interligam, de um modo independente. Durante este trabalho, enquadrado num projeto de maior dimensão cujo objetivo será a gestão integrada de ativos, pretende-se desenvolver numa primeira instância índices de desempenho de alguns destes equipamentos. Estes índices serão elaborados com base no historial de inspeções proveniente da operadora. Numa fase seguinte se recorrerá a matrizes transicionais que permitem prever, com base num historial de base de dados da operadora viária, o estado de deterioração do respetivo equipamento considerando seu estado atual. Para tal se recorrerá a redes de Markov que nos fornecem a probabilidade de um determinado equipamento se encontrar num estado de degradação específicos, ao final de algum tempo, considerando o seu estado atual e, ao mesmo tempo o seu historial ou de equipamentos similares. O trabalho será desenvolvido de uma forma integrada e em conjunto com uma equipa multidisciplinar da Universidade do Minho e da operadora. O objetivo final será aprofundar o estudo dos atuais equipamentos de telemática, instalados nas autoestradas, nomeadamente, no que respeita ao seu desempenho no tempo. Deste modo os operadores poderão ter uma noção de como se comportará determinado equipamento ao final de um determinado período permitindo, desta forma, planear as suas ações de manutenção.


Pretende-se, com este trabalho, que o aluno aprofunde seus conhecimentos sobre os equipamentos de telemática, instalados nas vias, nomeadamente, sobre seu desempenho temporal. Terá, em paralelo, de trabalhar com a atual base de dados da operadora e proceder a regras simples de classificação dos estados dos diferentes elementos. Finalmente procederá à determinação de modelos de desempenho, baseados em redes de Markov e procederá à sua validação e aplicação a um caso concreto e real. Recursos disponíveis: Software de Matemática (MatLab).

Perfil: Estruturas

Orientador: Joaquim Barros



Linha de Investigação: Materiais avançados para novos sistemas estruturais

Projeto de Investigação: DURCOST


Área(s) disciplinar(es) do DEC: Materiais e Estruturas

Tema: Resistência ao corte de vigas de betão auto-compactável reforçadas com fibras de aço e reforçadas longitudinalmente com varões de aço e de fibras de vidro pré-tensionados

Objetivos e/ou Questões de Investigação: Colaborar num programa experimental com vigas de betão armado (BA) em que os estribos são completamente substituídos por fibras de aço discretas, por intermédio da utilização de um betão de ultra elevado desempenho (BUDRFA). A viga é reforçada longitudinalmente com varões de aço e de fibra de vidro pré-tensionados. Proceder à simulação numérica destes ensaios e utilizar este software para executar estudos paramétricos de forma a avaliar o desempenho de formulação analítica existente no MC2010 de previsão do comportamento ao corte de vigas de BA.

Resultados esperados: Tendo por base os resultados obtidos nos programas experimentais e nas simulações numéricas, a formulação analítica proposta pelo MC2010 para avaliação da resistência ao corte de vigas de BA será adaptada de forma a ter em conta que, em vez de estribos, se utiliza fibras discretas de aço.

Recursos disponíveis: A configuração de ensaio já se encontra montada e as vigas já foram betonadas; já existe uma versão inicial da formulação analítica; as ferramentas numéricas estão calibradas para se proceder às simulações e à realização de estudos paramétricos; bibliografia da especialidade.

Perfil: Estruturas




Linha de Investigação: Betão reforçado com fibras recicladas

Projeto de Investigação: Encore


Área(s) disciplinar(es) do DEC: Estruturas; Materiais

Tema: Desenvolvimento e caracterização do comportamento à flexão e compressão de betão reforçado com fibras recicladas de pneus de veículos

Objetivos e/ou Questões de Investigação: Desenvolver betão com propriedades estruturais, reforçado com fibras que resultam da reciclagem de pneus. Com fibras recicladas também se pretende produzir laminas e varões para reforço de betão. Caracterizar o comportamento à flexão e à compressão de forma a obter informação para a simulação do comportamento de estruturas fabricadas com betão reforçado com fibras recicladas, principalmente em fundações e infra-estruturas.

Resultados esperados: Betão de fibras recicladas com propriedades mecânicas e de durabilidade para aplicação em elementos estruturais

Recursos disponíveis: Materiais, equipamentos para o desenvolvimento do betão, equipamentos para a caracterização do comportamento mecânico e de durabilidade do betão; programa de cálculo automático para simulação do comportamento de estruturas realizadas com o betão a desenvolver.

Perfil: Estruturas




Linha de Investigação: Betão reforçado com fibras e materiais compósitos

Projeto de Investigação: LEGOUSE



Tema: Comportamento estrutural de painéis sandwich com camadas externas em betão auto-compactável reforçado com fibras (BACRFA) de aço e ligadas por conetores de baixo custo em polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) .

Objetivos e/ou Questões de Investigação: Pretende-se determinar o comportamento sob carregamento monotónico e cíclico para cargas no plano e ortogonais ao plano de painéis sandwich em BACRFA/GFRP. Para tal serão efetuados ensaios experimentais com painéis de escala real. Utilizando software de análise estrutural, será simulado o comportamento registado nos ensaios, tendo por base as propriedades determinadas nos ensaios com os materiais constituintes do painel.

Resultados esperados: O sistema de monitorização a ser empregue nos ensaios permitirá determinar a relação carga-deslocamento, as extensões nas zonas críticas do painel, o padrão de fendilhação, e o modo de rotura. As simulações numéricas permitirão aferir a aplicabilidade de modelos de cálculo existentes. A competitividade deste sistema construtivo será avaliada face ao desempenho material e estrutural, e considerando os seus custos globais.

Recursos disponíveis: Os painéis já se encontram fabricados, a configuração do ensaio já se encontra definida e montada, e o sistema de monitorização e o software de análise estrutural encontram-se disponíveis.

Perfil: Estruturas

Orientador: Jorge M. Branco



Linha de Investigação: Madeiras

Projeto de Investigação: Edifícios de madeira em altura



Tema: Cálculo de um edifício alto em CLT

Objetivos e/ou Questões de Investigação: A construção em altura com madeira é um tema atual de grande interesse. As razões ambientais têm sido a grande motivação mas as performances mecânicas e térmicas da madeira demonstram potencialidades neste tipo de construção. Neste âmbito, os CLT (Cross Laminated Timber) têm-se destacando. Há hoje edifícios em CLT com 8 pisos (Stadthaus London) e projetos em estudo com até 30 pisos. O objetivo principal é o de avaliar a possibilidade, em termos de engenharia de estruturas (de madeira), de construir edifícios em altura utilizando CLT. Para o efeito, utilizar-se-á um software de cálculo específico para madeiras (Dlubal RFEM).

Resultados esperados: Avaliação da possibilidade de construir em altura utilizado CLT. Avaliação de um software específico para o cálculo de estruturas de madeira utilizado na Europa Central mas recente em Portugal. O candidato(a) ficará com um conhecimento aprofundado do Eurocódigo 5.

Recursos disponíveis: Bibliografia especializada e experiência no cálculo de estruturas de madeira. Software específico para o cálculo de estruturas de madeira Dlubal RFEM (Licença académica)

Perfil: Estruturas








Tema: Técnicas de reparação de vigas de madeira submetidas à flexão

Objetivos e/ou Questões de Investigação: A intervenção em estruturas existentes, muitas das vezes exige a definição de soluções de reparação de vigas de madeira submetidas à flexão. A prática comum passa muitas vezes pela demolição das vigas. Contudo existem soluções de reparação possíveis de usar. As soluções menos intrusivas passam pela aplicação de elementos metálicos como varões, parafusos autoperfurantes, varões colados, etc.

O objetivo desta dissertação passa pela avaliação experimental de possíveis soluções de reparação de vigas de madeira submetidas à flexão através da realização de ensaios à escala real de vigas reparadas.

Resultados esperados: Avaliação de soluções de reparação de vigas de madeira fissuradas por ação de esforços de flexão.

Recursos disponíveis: Bibliografia especializada e todos os meios e recursos do laboratório de ensaios de Estruturas.

Perfil: Estruturas





Projeto de Investigação: ValeInovação – REPAR



Tema: Reforço de entregas de vigas de madeira

Objetivos e/ou Questões de Investigação: Como técnicas de reforço local das entregas dos vigamentos de madeira nas paredes de alvenaria, são normalmente usadas duas técnicas: a) uso de próteses de madeira ligadas à madeira existente (sã) através de chapas, varões roscados e varões de GFPR; b) uso de empalmes de madeira aparafusados à madeira existente (sã). Contudo, a conceção e cálculo destas técnicas é ainda empírico.

O objetivo principal desta dissertação é o de definir regras práticas de conceção e projeto para o reforço local de entregas de vigamentos de madeira. Para o efeito, serão realizados ensaios à escala real de vigas simulando o reforço das entregas (extremidades) através de próteses e empalmes.

Resultados esperados: Regras práticas de conceção e projeto para o reforço local de entregas de vigamentos de madeira.

Recursos disponíveis: Bibliografia especializada e todos os meios e recursos do laboratório de ensaios de Estruturas. Colaboração direta com empresa de construção de referência na área de intervenção no Património construído.

Perfil: Estruturas

Orientador: José Sena Cruz



Linha de Investigação: Comportamento sísmico de estruturas reforçadas com CFRP




Tema: Comportamento sísmico de nós de pórtico de betão armado reforçados com laminados de CFRP inseridos no betão de recobrimento

Objetivos e/ou Questões de Investigação: No sul da Europa existe considerável edificação construída até ao final da década de 70 que apresenta deficiente capacidade resistente à ação sísmica. No âmbito da presente dissertação pretende estudar-se diferentes soluções de reforço de nós de pórtico de betão armado (BA) representativos deste tipo de edifícios com recurso a laminados de CFRP inseridos no betão de recobrimento. Nas figuras abaixo representadas ilustra-se a geometria dos provetes, configuração de ensaio e instrumentação a usar.

2.0

0 m

2.0

0 m

1.50 m 1.50 m

UPPER

COLUMN

LE

FT

BE

AM

RIG

HT

BE

AM

C2

LOWER

COLUMN

C1

C3

C4

Assim, os principais objetivos são: (a) definir estratégias de reparação/reforço de nós de BA resultantes de danos devido a uma ação sísmica; (a) propor diferentes soluções de reforço sísmico; (c) implementar nos protótipos as soluções propostas; (d) realizar os ensaios experimentais; (e) comparar a performance das diferentes soluções.

Resultados esperados: Com a realização da presente dissertação espera obter-se: (a) uma proposta de diferentes soluções de reforço para nós de pórtico submetidos a ações sísmicas; (b) aplicar as soluções de reforço aos protótipos; (c) realizar os ensaios; (d) comparar a performance das diferentes soluções de reforço.

Recursos disponíveis: Encontram-se disponíveis todos os recursos necessários ao desenvolvimento desta dissertação, nomeadamente computador pessoal (aluno), bem como os protótipos, material de reforço e utensílios necessários à sua aplicação, meios laboratoriais e bibliografia de referência (supervisor).

Perfil: Estruturas




Linha de Investigação: Comportamento estrutural a longo prazo e de durabilidade de elementos de betão reforçados de acordo com a técnica NSM

Projeto de Investigação: Cutindur (PTDC/ECM/112396/2009)



Tema: Comportamento estrutural a longo prazo e de durabilidade de elementos de betão reforçados de acordo com a técnica NSM

Objetivos e/ou Questões de Investigação: São várias as razões que levam à necessidade de reforçar as estruturas existentes salientando-se os desastres naturais (e.g. sismos, cheias), a deterioração dos materiais, a mudança do tipo de utilização da estrutura, problemas na conceção da estrutura, entre outros. As principais técnicas de reforço existentes para solucionar estes problemas podem ser agrupadas da seguinte forma: reparação com epóxi, remoção e recolocação do betão em zonas mais degradadas, encamisamento com camadas de betão armado, blocos de alvenaria ou placas de aço, e ainda reforço com recurso a materiais compósitos. A presente dissertação insere-se num projeto de investigação que pretende estudar o comportamento estrutural a longo prazo e de durabilidade de elementos de betão reforçados de acordo com a técnica NSM. No organigrama abaixo representado ilustram-se as diferentes vertentes deste projeto que presentemente se encontra em curso.

Experimental Research

Chlorites

CHEMICAL ACTIONSLOAD

APPLICATION

Moisture

Freeze-thaw cycles

Wet/dry cycles

Thermal cycles

ENVIRONMENTALACTIONS

Results and analysis

Design recomendations

Me

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Creep

Fatigue

Assim, pretende estudar-se: (a) o efeito da fluência no comportamento à flexão de lajes de betão reforçadas de acordo com a técnica NSM com recurso a laminados de CFRP sob diferentes condições ambientais; (b) o comportamento à flexão de lajes de betão armado reforçadas de acordo com a técnica NSM com recurso a laminados de CFRP sob diferentes ações ambientais.

Resultados esperados: Com a realização da presente dissertação espera obter-se: (a) a reposta das lajes de BA no tempo para diferentes ações ambientais; (b) determinar os ambientes que mais afetam o comportamento de estruturas reforçadas à flexão; (c) compreender a influência de cada ambiente na resposta da estrutura.

Recursos disponíveis: Encontram-se disponíveis todos os recursos necessários ao desenvolvimento desta dissertação, nomeadamente computador pessoal (aluno), o programa experimental em curso, meios laboratoriais e bibliografia de referência (supervisor).

Perfil: Estruturas




Linha de Investigação: Comportamento estrutural a longo prazo e de durabilidade de elementos de betão reforçados de acordo com a técnica NSM

Projeto de Investigação: Cutindur (PTDC/ECM/112396/2009)



Tema: Sistema de monitorização contínua e controlo de qualidade de soluções de reforço de estruturas de betão com FRP

Objetivos e/ou Questões de Investigação: O reforço de estruturas existentes em betão armado com recurso a FRP tem tido crescente aceitação e aplicação nas últimas décadas. Tipicamente os FRP são colados ao betão com recurso a um adesivo epóxi. Devido ao desconhecimento das condições reais do ambiente onde o reforço é aplicado, os fornecedores incluem nas suas fichas técnicas tempos de espera para a utilização da estrutura que poderão ser em certos casos conservativos e noutros insuficientes. De acordo com a literatura da especialidade existente, não existem métodos expeditos para a avaliação da “cura” do reforço. Assim, no âmbito da presente dissertação pretende desenvolver-se um sistema inovador de monitorização contínua de um reforço aplicado. Na figura abaixo ilustram-se alguns os ensaios preliminares já efetuados.

Assim, os principais objetivos são: (a) desenvolvimento de um sistema inovador de monitorização contínua de um reforço aplicado com recurso a FRP; (b) aplicar o sistema de monitorização desenvolvido às técnicas EBR e NSM; (c) desenvolver simulações numéricas de modo a interpretar as observações experimentais.

Resultados esperados: Com a realização da presente dissertação espera obter-se: (a) um sistema inovador de monitorização contínua de um reforço aplicado com recurso a FRP; (b) compreender a resposta da estrutura no tempo quando se aplica a técnica NSM e EBR; (c) modelos numéricos de simulação da resposta do reforço no tempo.

Recursos disponíveis: Encontram-se disponíveis todos os recursos necessários ao desenvolvimento desta dissertação, nomeadamente computador pessoal (aluno), meios laboratoriais e bibliografia de referência (supervisor).


Orientador: Luís F. Ramos (Co-orientador: Graça Vasconcelos)



Linha de Investigação: Estruturas de Alvenaria

Projeto de Investigação: FCT



Tema: Avaliação do efeito das paredes de enchimento no comportamento dinâmico de edifícios de betão armado

Objetivos e/ou Questões de Investigação: O principal objetivo é avaliar a influência das paredes de alvenaria de enchimento (não estruturais) no comportamento aos sismos de edifícios de betão armado. Apesar de as paredes de alvenaria não serem geralmente consideradas no dimensionamento de edifícios de betão armado, estas contribuem para o aumento da rigidez às solicitações horizontais e influenciam as suas frequências naturais e modos de deformação. O conhecimento do seu efeito é fundamental para a segurança das construções.

Nesta dissertação o aluno terá a oportunidade de realizar ensaios de identificação dinâmica em edifícios em construção, antes e depois de serem construídas as paredes de alvenaria de vedação/divisão.

Resultados esperados: - Revisão bibliográfica sobre identificação dinâmica de estruturas com base na análise experimental;

- Caracterização das frequências naturais de edifícios de betão armado existentes previamente selecionados através de identificação dinâmica;

- Avaliação da distribuição em altura e em planta das paredes de enchimento no modo de deformação de edifícios de betão armado

- Avaliação de resultados e fornecimento de orientações para contabilização das paredes de enchimento no dimensionamento de edifícios de betão

Recursos disponíveis: Bibliografia, equipamento de ensaio, software de análise


Orientador: Luís F. Ramos



Linha de Investigação: Construções Antigas

Projeto de Investigação: NIKER



Tema: Reforço sísmico de ligações de construções históricas

Objetivos e/ou Questões de Investigação: Nos edifícios com paredes de alvenaria e pavimentos e coberturas em madeira sujeitos a ações horizontais (sismos), os elementos horizontais afetam significativamente a deformabilidade global da estrutura e a distribuição dos esforços pelos elementos verticais (paredes), de acordo com a sua rigidez no plano e também através das características das ligações entre elementos.

Desta forma, a caracterização da contribuição dos elementos horizontais, como pavimentos, coberturas e abóbadas, para a resposta sísmica dos edifícios existentes, reveste-se de elevada importância. Nomeadamente, é de grande interesse investigar o papel das ligações no comportamento dinâmico de edifícios históricos, tanto as tradicionais, como as reforçadas, entre diferentes elementos estruturais (alvenaria/madeira e alvenaria/alvenaria).

A presente dissertação visa o estudo do comportamento de ligações existentes e a avaliação das diferentes técnicas de reforço para o melhoramento do desempenho sísmico de edifícios com valor patrimonial.

Nesta dissertação o aluno terá a oportunidade de acompanhar ensaios experimentais no Laboratório de Estruturas do DEC. Serão realizados vários ensaios em paredes à escala real de ligações pavimento/parede e parede em gaiola pombalina/parede de alvenaria. Os ensaios avaliarão soluções de reforço inovadoras para edifícios históricos, tais com os da baixa pombalina em Lisboa. Este trabalho será realizado em parceria com empresas do setor da construção.

Resultados esperados: Os resultados desta dissertação vão reunir uma valiosa quantidade de dados experimentais que permitirão avaliar quantitativamente o comportamento estrutural de ligações típicas de pavimento/parede (também cobertura/parede) e de parede/parede, antes e após o reforço, e também calibrar as leis para analiticamente e/ou numericamente modelar a sua influência no comportamento estrutural global.

Recursos disponíveis: Bibliografia, equipamento de ensaio, software de análise


Orientador: Luís F. Ramos (co-orientador: Miguel Azenha)


Centro de Investigação:





Tema: Criação e Instalação e um Laboratório Pedagógico de Estruturas na Universidade do Minho


O grupo de Estruturas do Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho pretende criar um Laboratório Pedagógico de Estruturas para apoiar Alunos e Docentes. O laboratório terá três funções principais: (a) apoiar e motivar os alunos no seu estudo dentro e fora da sala de aula; (b) apoiar os docentes nas suas aulas, melhorando a exposição das matérias; e (c) suportar o desenvolvimento permanente de investigação em novos métodos de aprendizagem sobre estruturas de Engenharia Civil.

Pretende-se com este trabalho atingir os seguintes objetivos:

• Levantamento das dificuldades sentidas pelos alunos nas unidades curriculares de estruturas;

• Apoio e motivação dos alunos no seu estudo dentro e fora das aulas;

• Apoio aos docentes nas aulas, melhorando a exposição das matérias;

• Suportar o desenvolvimento permanente de investigação e de novos métodos de ensino em Engenharia Civil, com reflexos positivos na qualidade pedagógica;

• Maior coordenação vertical entre as unidades curriculares de Estruturas.

• Encorajar os alunos relativamente à possibilidade de efetuar trabalhos de investigação em ambiente universitário, podendo até promover opções por carreiras científicas;


• Pesquisa bibliográfica;

• Recolha de dados estatísticos e sua análise sobre o ensino de estruturas;

• Recolha, criação e aquisição de material pedagógico;

• Criação da identidade gráfica e da página web do Laboratório;

• Montagem do laboratório no seu espaço físico;

• Criação de fichas dos demonstradores/experiências;

• Acompanhamento alunos da UC de Mecânica das Estruturas;

• Avaliação do laboratório após o período experimental.

Recursos disponíveis: Bibliografia, equipamento de ensaio, modelos pedagógicos

Perfil: Perfil de Estruturas e Geotecnia

Orientador: Miguel Ângelo Dias Azenha







Tema: Desenvolvimento de técnica baseada em identificação modal para monitorização da rigidez de materiais cimentícios.


O conhecimento da forma como a rigidez do betão evolui durante as primeiras idades é fundamental para que possam ser feitas estimativas corretas das tensões instaladas no material desde a presa. No entanto atualmente ainda não existe uma metodologia capaz de monitorizar em contínuo e desde a betonagem a rigidez deste tipo de matérias. De modo a preencher esta lacuna, têm sido efetuados na UM trabalhos que visam o desenvolvimento de uma técnica baseada em identificação modal para a monitorização do módulo de elasticidade de materiais cimentícios.

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

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0 2 4 6 8 10 12 14

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No trabalho da dissertação pretende-se que o aluno integre os trabalhos de investigação em curso, levando a cabo um conjunto de ensaios experimentais envolvendo esta técnica inovadora recentemente patenteada pelo orientador, nomeadamente para aperfeiçoar o setup/procedimento experimental (estudar novas geometrias de moldes/apoios, procedimentos experimentais e formas de identificação das frequências das vigas de teste). Para além do aperfeiçoamento da técnica experimental o aluno terá ainda a possibilidade de fazer ensaios com vista à obtenção de energias de ativação de betões (i.e. efeito da temperatura sobre a velocidade do desenvolvimento de rigidez do material)..

O aluno terá ainda a de desenvolver modelos numéricos que simulem os ensaios efetuados em laboratório, bem como modelos numéricos para avaliação das consequências estruturais de utilização da informação cedida pelo método EMM-ARM durante as primeiras idades. De facto, antes dos 2 dias de idade, a evolução do módulo de elasticidade medida é frequentemente distinta da indicada pelas fórmulas preditivas da regulamentação vigente (Eurocódigo 2).

Refira-se também que, para além da orientação, o aluno terá o apoio próximo do investigador José Granja que atualmente desenvolve o seu trabalho de doutoramento nesta área científica.

Para mais informação, consultar os artigos científicos sobre a técnica EMM-ARM disponibilizados em: http://tinyurl.com/pubsemmarm

Resultados esperados: Conjunto de experiências de aperfeiçoamento da metodologia EMM-ARM que resultem em melhor desempenho e maior aplicabilidade da técnica.

Obtenção de energias de ativação de diferentes betões.

Simulação numérica dos ensaios com a metodologia EMM-ARM.

Apoio à redação de artigo em revista internacional com arbitragem científica.

Recursos disponíveis: Equipamento disponível no laboratório de Estruturas do DEC;

Softwares: DIANA; MATLAB; LabView

Perfil: Estruturas

Orientador: Paulo B. Lourenço



Linha de Investigação: HMS

Projeto de Investigação: FP7/NIKER



Tema: Análise da Basílica de Christchurch, Nova Zelândia

Objetivos e/ou Questões de Investigação: Pretende-se com trabalho responder a diversas questões: (a) uma discussão sobre a conservação e a reabilitação do património construído com valor cultural no caso de desastres, utilizando o caso de estudo como base de parttida; (b) avaliar a capacidade dos modelos computacionais disponíveis para reproduzir o colapso observado no caso de um evento extremo, usando o caso de estudo e simulações não-lineares, estáticas e dinâmicas com integração no tempo; (c) discutir possíveis soluções de reforço estrutural para o caso de estudo.


reflexão sobre intervenções em estruturas do património construído com valor cultural submetidas a colapsos

um modelo de elementos finitos atualizado face a resultados de identificação modal realizados no local

validação do modelo de elementos finitos face aos danos observados

avaliação da segurança do modelo face a diferentes intervenções de reparação e reforço

Recursos disponíveis: Os recursos disponíveis incluem diversas publicações sobre o caso de estudo, incluindo projetos de estabilização, bem como fotografias e mapeamento dos danos. Estão ainda disponíveis os ensaios de identificação dinâmica realizados no local, acelerogramas medidos e um programa de cálculo avançado baseado no método dos elementos finitos.

Perfil: Estruturas

Orientador: Paulo B. Lourenço







Tema: Comportamento de estruturas em alvenaria à base de cal aérea: experimentação e análise multí-física

Objetivos e/ou Questões de Investigação: A cal aérea é um dos materiais de construção mais antigos sendo dos primeiros a ser utilizado em juntas de paredes, revestimentos exteriores de paredes na preparação de argamassas. Uma parcela significativa dos monumentos Europeus está edificada com paredes cujas juntas são preenchidas com cal aérea. A cal aérea endurece por contacto com o dióxido de carbono atmosférico que se difunde através da argamassa de cal (que compõe as juntas das paredes) em processos extremamente lentos que podem durar séculos em paredes espessas. Assim sendo, muitos dos edifícios existentes com juntas de paredes em argamassa de cal aérea ainda se encontram em processos de alteração das propriedades mecânicas da própria cal, com importância na distribuição interna de esforços. Para compreensão aprofundada do comportamento estrutural deste tipo de construção é necessário o recurso a metodologias de análise multi-física que tenham em conta os estados internos de vários campos (p.ex. temperatura, humidade, carbonatação, precipitação de carbonatos) e a sua intrincada interação mútua, que por sua vez condicionam as propriedades dos materiais, logo o desempenho estrutural. Apesar deste tipo de modelos multi-físicos ter atingido um grau de maturação elevado na aplicação a estruturas de betão, a sua aplicação a estruturas de alvenaria é praticamente inexistente. Para colmatação dessa lacuna no conhecimento científico, encontram-se neste momento em curso na UM trabalhos de investigação relativos à implementação numérica deste tipo de modelos a paredes à base de alvenaria de cal aérea, acompanhados de trabalho experimental de caracterização.

Pretende-se com este trabalho de dissertação MIEC integrar o aluno nos trabalhos de investigação em curso, com especial ênfase na realização de trabalho experimental em ambiente laboratorial, respeitantes a assuntos tão diversos como: difusão de humidade na cal; progressão da frente de carbonatação na cal; interação entre carbonatação e estados de humidade; avaliação das propriedades mecânicas da cal e sua relação com o estado de progressão da reação de carbonatação, etc… Para além do trabalho experimental, o aluno terá a oportunidade de integrar o desenvolvimento de modelos numéricos de simulação carbo-higro-mecânica que utilizem como base os resultados experimentais obtidos. Nesse trabalho numérico haverá a oportunidade de ampliar a escala de trabalho para o domínio estrutural da parede.

Resultados esperados: Conjunto de experiências conducentes à melhor compreensão do funcionamento e interação entre os campos de humidade, carbonatação e formação de precipitados na cal, bem como no estudo das propriedades mecânicas. Apoio à implementação de modelos de simulação numérica e aplicação das ferramentas desenvolvidas para o estudo de casos práticos.

Recursos disponíveis: Equipamento disponível no laboratório de Estruturas do DEC.

Softwares: DIANA (análise não linear estrutural); MATLAB


Orientador: Salvador Dias



Linha de Investigação: Reforço de estruturas de betão com materiais compósitos de CFRP

Projeto de Investigação: Aplicação de

compósitos de CFRP no reforço ao corte

de vigas de betão armado



Tema: Validação de formulações analíticas para o reforço ao corte de vigas de betão armado com compósitos de CFRP

Objetivos e/ou Questões de Investigação: Ampliar uma base de dados de resultados

experimentais de vigas de betão armado reforçadas ao corte com compósitos de CFRP

aplicados com a técnica da colagem externa (EBR) ou com a técnica da inserção no betão de

recobrimento (NSM). Avaliar o desempenho de formulações analíticas existentes para a

quantificação da contribuição do CFRP na resistência ao esforço transverso de vigas de betão

armado.

Resultados esperados: Criação de uma base de dados mais robusta que a atualmente existente. Avaliar a fiabilidade garantida pelas expressões analíticas existentes para a quantificação da contribuição do CFRP na resistência ao esforço transverso de vigas de betão armado (técnica da colagem externa e técnica da inserção de laminados de CFRP).

Recursos disponíveis: Publicações científicas relacionadas com o tema. DABASUM

(ferramenta informática que tem carregada a base de dados atualmente existente e que tem

programadas quatro formulações analíticas).







compósitos de CFRP no reforço ao corte




Tema: Comportamento cíclico de vigas de betão armado reforçadas ao corte por inserção de laminados de CFRP

Objetivos e/ou Questões de Investigação: No âmbito da análise da viabilidade da aplicação da técnica da inserção de laminados de CFRP no reforço de pontes e viadutos, pretende-se avaliar o efeito da fadiga no desempenho do reforço ao corte de vigas de betão armado com laminados de CFRP inseridos.

Resultados esperados: Por intermédio da realização de um programa experimental pretende-se avaliar o efeito da fadiga no desempenho do reforço ao corte de vigas de betão armado com laminados de CFRP inseridos.

Recursos disponíveis: Publicações científicas relacionadas com o tema. Laboratório de Estruturas.







compósitos de CFRP no reforço à flexão




Tema: Influência da pré-fendilhação do betão no reforço à flexão de vigas de betão armado reforçadas à flexão com laminados de CFRP inseridos

Objetivos e/ou Questões de Investigação: No âmbito da análise da viabilidade da aplicação da técnica da inserção de laminados de CFRP no reforço de estruturas de betão armado, pretende-se avaliar o efeito da pré-fendilhação do betão no desempenho do reforço à flexão de vigas de betão armado com laminados de CFRP inseridos.

Resultados esperados: Por intermédio da realização de um programa experimental pretende-se avaliar o efeito da pré-fendilhação do betão no desempenho do reforço à flexão de vigas de betão armado com laminados de CFRP inseridos.

Recursos disponíveis: Publicações científicas relacionadas com o tema. Laboratório de Estruturas.

Mestrado Integrado em Engenharia Civil Temas para Dissertação 2012/2013 ... · FEM com análise...

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