ISEP - DM – Engenharia Civil
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Browsing ISEP - DM – Engenharia Civil by Field of Science and Technology (FOS) "Estruturas"
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- Adaptação do programa PAC-Pórticos ao EC2 e sua integração com o conceito BIMPublication . Sousa, Raúl Filipe Teixeira e; Santos, Ricardo Manuel PereiraAtualmente existe uma grande variedade de programas de cálculo automático de estruturas de betão armado disponíveis no mercado, pois estes, cada vez mais, são inerentes ao desenvolvimento de cada projeto de estruturas. O PAC-Pórticos foi um dos primeiros a chegar ao mercado nacional surgindo no início da década de noventa. Foi totalmente desenvolvido em Portugal, tendo tido bastante sucesso nas suas vendas a nível nacional. O PAC-Pórticos não está preparado para operar diretamente nos mais recentes sistemas operativos nem foi programado para dimensionar os diversos elementos de betão armado seguindo os termos das normas mais recentes (Eurocódigos). O tema do presente trabalho vai de encontro aos atuais problemas do programa, assim sendo, definiu-se como primeiro objetivo a adaptação do PAC-Pórticos à regulamentação europeia para o betão armado. Numa 1ª fase, para a adaptação do PAC-Pórticos aos novos códigos, foi necessário estudar o programa em si, perceber o seu funcionamento e posteriormente realizar uma comparação entre a legislação para qual o software está programado, o Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado (ainda em vigor) e a Norma Europeia correspondente a EN 1992-1-1 (Eurocódigo 2). Seguidamente, procedeu-se ao estudo e adaptação de todas as sub-rotinas de cálculo do PAC-Pórticos para o dimensionamento de vigas e pilares, tendo finalmente sido testado o novo código e comprovados os resultados obtidos com o mesmo. Na realização do presente trabalho, não foi ignorada a importância crescente da metodologia BIM que, nos dias de hoje, tende a ser implementada nos programas de cálculo de engenharia civil. Neste âmbito, o segundo objetivo é o de conseguir visualizar uma solução obtida do PAC-Pórticos numa qualquer ferramenta tridimensional BIM. Para tal, foram ponderadas várias hipóteses, mas optou-se por criar dois plug-in para o programa AutoCAD da Autodesk. O primeiro destes plug-in contempla o desenho das vigas e o segundo para os pilares, ambos em 3D e elaborados de forma automática.
- Análise comparativa das ações do tráfego rodoviário definidas em diversos regulamentos internacionais de pontesPublication . Pereira, Ricardo Belchior da Silva; Lello, José Carlos de Almeida GouveiaO presente trabalho pretende avaliar as diferenças de efeitos que os modelos de sobrecarga rodoviária de dez regulamentos (RSA, EC1-2, NBR, AASHTO, SATCC, CSA, IRC:6, SNiP, Manual de Hong Kong, NCP) provocam em pontes rodoviárias de pequeno a médio vão. Numa primeira parte são cobertas questões relacionadas com os efeitos dinâmicos em pontes referenciando-se diversos estudos. Em seguida são apresentados os principais fatores que influenciam os efeitos das sobrecargas rodoviárias. Os modelos de sobrecarga rodoviária, definidos nos diversos regulamentos, são descritos pormenorizadamente com o objetivo de clarificar e facilitar a sua aplicação. No que se refere à componente numérica do trabalho, a quantificação dos efeitos que cada modelo origina foi realizada através da modelação em elementos finitos de tabuleiros de comprimento variável entre 10 e 40 metros. Longitudinalmente analisaram-se os valores máximos do momento fletor e do esforço transverso, e numa análise transversal estudaram-se os valores máximos de momentos fletores positivos e negativos originados em cada tabuleiro. No capítulo 7 é realizada uma análise comparativa dos efeitos causados pelos modelos de sobrecarga rodoviária definidos em cada regulamento tomando como referência os valores obtidos pelo RSA.
- Análise comparativa do desempenho de diferentes programas de cálculo automático de estruturas: Aplicação ao caso de um edifício em concreto armadoPublication . Silva, Felipe Guerrero Ferreira da; Ribeiro, Diogo Rodrigo FerreiraEste trabalho acadêmico consiste na elaboração de um edifício de concreto armado a partir das diretrizes das Normas Brasileiras Registradas, em especial a NBR 6118/2014. Trata-se do dimensionamento dos elementos estruturais laje, viga e pilar dada a apresentação de uma planta de arquitetura. Tem-se como enfoque as potencialidades e limitações de ferramentas diferentes de cálculo automático de estruturas. Enquanto na Europa o uso do software Robot Structural Analysis da Autodesk é bastante difundido, no Brasil preferencialmente modela-se nas plataformas do software CAD/TQS. Pautado nas instruções normativas, decorre o pré-dimensionamento das peças, o cálculo dos esforços solicitantes a partir do estudo do carregamento previsto, a avaliação da necessidade maior ou menor de área de aço e ao fim a discussão das etapas de modelação que levam à conceção estrutural do edifício.
- Análise comparativa entre normas para avaliar o efeito de punção em lajes planas de concreto armadoPublication . Trigo , Jaqueline Silva; Teles, Isabel Maria AlvimPara efeitos arquitetônicos têm-se removido as vigas das lajes, sendo então chamadas de lajes planas. Mesmo dando uma melhor estética para a laje, existem desvantagens na sua implementação, como por exemplo, a concentração de tensões cisalhantes atuantes em torno dos pilares junto a estas lajes, magnificando o efeito de punção. Em situações especiais, pode ocorrer um colapso progressivo da laje. As normas NBR 6118 (2014) e Eurocódigo 2 (EN 1992-1-1; 2010) trazem modelos de cálculo e diretrizes para calcular as armaduras e verificar a segurança para esse tipo de situação. Nesta dissertação, estas normas foram utilizadas para nortear o projeto inspirado no estudo de caso do estacionamento Pipers Row, onde houve colapso da laje em torno de um pilar do quarto andar devido ao efeito de punção, ocasionando um colapso progressivo da estrutura. A partir dos resultados obtidos, foi feita uma comparação entre as normas, mostrando as distintas metodologias utilizadas
- Análise experimental de estruturas de betãoPublication . Ferreira, Maria Beatriz Silva Santos; Guedes, Paulo Augusto RibeiroO betão é um material usado para a construção de inúmeros edifícios e estruturas, dado que se torna necessário exercer um controlo antes, durante e após a construção, pelo que é necessária a existência de métodos fiáveis e capazes de o garantir. Do ponto de vista do engenheiro, a resistência é um parâmetro fundamental do dimensionamento de estruturas novas ou de reforço de existentes. Neste contexto o presente documento pretende dar um contributo no estudo e caracterização do betão, através de ensaios destrutivos e não destrutivos. É apresentada a importância e utilidade da realização dos mesmos quer em estruturas existentes ou novas. Estão sintetizados procedimentos de cada ensaio e respetivo equipamento segundo a regulamentação nacional, sempre que possível. O presente relatório procura, através da realização de um programa experimental, com três casos de estudo, entender o comportamento do betão endurecido e verificar a fiabilidade e eficiência entre a relação de ensaios destrutivos e não destrutivos.
- Análise Experimental e Numérica de um Modelo LaboratorialPublication . Costa, Carlos Daniel Barroso Caleiro da; Félix, Carlos Manuel da SilvaNos últimos anos, a Monitorização da Integridade Estrutural (SHM – Structural Health Monitoring) tem surgido como tema de interesse e de cada vez mais alargada aplicação no âmbito da engenharia civil. A relevância da monitorização estrutural surge associada ao crescente interesse, dos donos de obra e entidades gestoras de obras, de ter um conhecimento aprofundado das estruturas. O impulso verificado nos últimos anos no sector da monitorização aparece da necessidade de garantir condições de segurança para as estruturas. Neste aspeto a observação das estruturas mais antigas tem observado um crescimento significativo para se avaliar a adequação das mesmas às exigências atuais. Os sistemas de monitorização possibilitam um acompanhamento contínuo do comportamento das estruturas e através dos dados obtidos é possível fazer a avaliação das alterações no comportamento da mesma. Baseados em sensores, os sistemas de monitorização são um meio inovador para o estudo cuidado das estruturas e um apoio importante para o planeamento de ações de rotina que permitem a manutenção da estrutura dentro de parâmetros de segurança aceitáveis, potenciando uma manutenção proativa das estruturas. Na presente dissertação é feito o estudo de um demonstrador, dimensionado e concebido para o efeito, no qual é implementado um sistema de monitorização continuo e automático. O demonstrador é submetido a uma campanha de ensaios, composta por ensaios estáticos e dinâmicos. O estudo realizado pretende a medição de grandezas consideradas relevantes, tais como deslocamentos, extensões, rotações e acelerações, que permitem avaliar a adequação dos sistemas de monitorização e também o comportamento da estrutura objeto dos ensaios. Para que seja possível retirar conclusões mais satisfatórias do trabalho realizado, os resultados experimentais são comparados com os provenientes de modelos numéricos. Para tal são desenvolvidos dois modelos de elementos finitos: um de barras e outro de casca. O objetivo do desenvolvimento destes de modelos numéricos é o de avaliar com mais segurança o comportamento da estrutura.
- Aplicação da metodologia BIM ao projeto de pontes - caso práticoPublication . Pinto, Ricardo Filipe Freitas; Santos, Ricardo Manuel PereiraO presente trabalho refere-se a um projeto para conclusão de Mestrado em Engenharia Civil – ramo de Estruturas no Instituto Superior de Engenharia do Porto. O projeto foi desenvolvido em regime parcial, na empresa GEG – Gabinete de Engenharia e Geotecnia, tendo como objetivo principal a implementação da metodologia BIM no setor da engenharia civil ligado ao projeto de pontes vigadas pré-esforçadas, que neste contexto se denomina por BrIM (Bridge Information Modeling). Assente na crescente evolução tecnológica que visa a modernização atual do setor da construção civil no mundo, pretende-se com este trabalho analisar ou testar as reais capacidades e potencialidades da implementação da metodologia BrIM, bem como avaliar as suas limitações ou dificuldades de aplicação. Dentro de um contexto atual de aplicação do BIM muito acentuado em áreas estruturais mais ligadas aos projetos de edifícios, a aplicação desta metodologia já está bastante inserida no habitat natural das empresas. Neste caso de estudo, de aplicação desta metodologia num setor dos projetos de pontes são assumidos, à partida, múltiplas condicionantes ligadas à criação do modelo tridimensional (3D). Com foco na concretização deste objetivo foram utilizadas as ferramentas da AutoDesk ligadas à aplicação do BIM, o Revit e a sua extensão, o Dynamo. Sabendo de antemão as potencialidades destes softwares no desenvolvimento de modelos BIM em edifícios, a sua aplicação e concretização em pontes torna-se o desafio principal deste projeto. Sendo o Revit uma ferramenta BIM com múltiplos benefícios para a aplicação da metodologia no seu global, em pontes o desafio da modelação recaiu na utilização da sua extensão Dynamo. Neste caso, trata-se de uma ferramenta ainda pouco utilizada e explorada no âmbito do BIM, acarretando assim, dificuldades ligadas à obtenção de informação viável para a sua aplicação direta em projetos de pontes, bem como o facto de se tratar de um software de programação visual. Pretende-se com este software, o Dynamo, criar rotinas operativas na modelação de alguns órgãos específicos das obras de arte, contornando assim a referida limitação do Revit para a modelação deste tipo de estruturas.
- Aplicação da metodologia BIM no projeto de estruturasPublication . Brugnera, Korina Sophia; Rodrigues, Carlos Filipe GuedesA indústria da construção civil tem vindo a executar algumas etapas da construção de um edifício de forma desconexa e ineficiente. A divisão de um projeto em várias partes distintas, sendo que cada parte é executada por uma entidade diferente, promove lentidão e falta de rigor no produto final do edifício. A melhor integração desta fragmentação tornou-se possível, nos últimos anos por meio da aplicação do Building Information Modeling (BIM) dentro dos diferentes ramos da engenharia civil. Motivada por essa transcrição de realidade, este trabalho estuda a aplicação do BIM para um projeto estrutural, transitando desde o projeto arquitetônico, passando pela análise e dimensionamento estrutural, até ao uso de dados do projeto final para aplicações em obra ou por fabricantes. A base para a utilização da ferramenta BIM foram as normas AEC (UK) BIM e Common BIM requirements (COBIM), que foram assim, aplicadas na modelagem paramétrica do estudo de caso. A modelagem foi executada no software Revit Architecture, exportada para o Revit Structure e, posteriormente, para o Robot Structural Analysis, da Autodesk, promovendo assim a interoperabilidade entre os softwares. As etapas de dimensionamento no Robot foram comparadas com cálculos manuais, levantando as possíveis barreiras existentes no uso dos softwares para detalhamento de armadura. Para finalizar o fluxo do projeto estrutural, as armaduras foram exportadas para o Revit novamente, detalhadas e corrigidas por meio de um plug-in programado em C# pela ferramenta Visual Studio. A partir disso, todas as etapas da dissertação foram trabalhadas para que fosse possível entender a atuação de cada uma dentro da metodologia BIM, bem como os pontos de maior dificuldade da aplicação BIM dentro de um projeto estrutural. Também se salientou a vasta gama de possibilidades inovadoras que podem ser aplicadas aos projetos, por exemplo os plug-ins, que serão provavelmente o meio de transformação da metodologia BIM, pois são ferramentas que possibilitam a atuação dos usuários dentro dos softwares, criando uma produção personalizada. O resultado final da aplicação do BIM no projeto estrutural é importante para as outras áreas de exploração que ultrapassam o projeto, pelo que se identificam também possíveis destinos destes dados armazenados pela estrutura 3D paramétrica já dimensionada e armada.
- Aplicação de um software de cálculo automático na verificação aos estados limites de utilização em estruturas de Betão ArmadoPublication . Andrade, Ricardo Jorge Ferreira de; Moreira, Rodrigo Esmeriz FalcãoActualmente e cada vez mais, são concebidos e utilizados programas de cálculo automático de Engenharia na realização de projectos de edifícios, que proporcionam aos engenheiros uma possibilidade avançada e rápida de execução, simulação e análise de edifícios para estruturas complexas e de elevada dimensão. Contudo, será necessário que os resultados deverão ser fiáveis de modo a não existirem consequências no comportamento real da estrutura a longo prazo. O presente relatório de estágio, refere-se à verificação aos estados limites de utilização (tensões, fendilhação e deformação) segundo o Eurocódigo 2, de uma estrutura porticada em betão armado, nomeadamente de um pórtico central pertencente a essa mesma estrutura recorrendo ao programa de cálculo automático da Autodesk o Robot Structural Analysis Professional 2014. O objectivo principal do presente trabalho consiste na comparação de resultados referente aos estados limites últimos e de utilização, pelos diferentes módulos de dimensionamento Required e Provided Reinforcement presentes no programa Robot. É destacado no final do relatório, considerando uma disposição de armadura optada analiticamente para o pórtico, uma análise comparativa de resultados referente aos estados limites de utilização entre o comando Typical Reinforcement do módulo Provided Reinforcement e por expressões analíticas. Refere-se contudo que, o procedimento do método analítico teve como base de cálculo uma aplicação desenvolvida para a verificação de elementos de betão armado aos estados limites de utilização segundo o Eurocódigo 2, com o nome de XD-Conserv tendo sido também comparado os resultados finais do mesmo.
- Aplicação do modelo escoras e tirantes a vigas parede de acordo com o Eurocódigo 2:2010Publication . Costa, Carlos Daniel da Silva; Camposinhos, Rui de SousaO Modelo Escoras e Tirantes surgiu no início do Século XX quando Ritter e Mörsch estabeleceram a analogia entre uma treliça clássica e uma viga de betão armado. Desde então pesquisadores têm estudado esse modelo como método de dimensionamento. A partir dos anos 90 várias normas apresentaram a utilização do modelo escoras e tirantes como relevante no dimensionamento de elementos de betão armado. Os critérios de segurança do Modelo Escoras e Tirantes são neste trabalho explicados de acordo com o Eurocódigo 2:2010, e comparadas com as normas NBR 6118:2014 e ACI 318:2011. É unanime dizer que a utilização do método torna-se mais vantajosa para regiões de descontinuidade. Em todos os elementos de betão armado, o Método Escoras e Tirantes são representações dos campos de tensão idealizados por elementos comprimidos e tracionados. Para a definição destes elementos é proposto o processo de “caminho de carga” em que conhecidas as tensões elásticas e suas direções principais utilizando o Método dos Elementos Finitos o modelo das escoras e tirantes é de fácil concepção. É também possível a definição deste a partir de modelos padrão já concebidos para determinados tipos de elementos estruturais de betão armado. Para o elemento descontinuo viga-parede estudado foram apresentados cinco modelos de cálculo até otimizar a solução validando as tensões com o Método dos Elementos Finitos. Em todos os modelos foram analisadas a definição do Modelo Escoras e Tirantes, a resistência das escoras, dos tirantes e dos nós até chegar à solução construtiva da viga-parede. Concluiu-se que a definição do modelo é a chave do dimensionamento.