ISEP - DM – Engenharia Civil
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Recent Submissions
- Análise e dimensionamento de vigas de betão armado: Processo de cálculo automático para o projetoPublication . Castanheira, Daniel Filipe Sousa; Ribeiro, Diogo Rodrigo FerreiraEste relatório resultou do estágio curricular colaborativo entre o Instituto Superior de Engenharia do Porto e a empresa MULTIPROJECTUS. Tem como objetivo desenvolver um processo de cálculo automático que analise e dimensione uma viga de betão armado. Para atingir este objetivo, usaram-se metodologias de cálculo presentes em Eurocódigos, de forma a realizar as verificações de segurança. É explicado o processo de cálculo automático, desenvolvido na linguagem Python, em ambiente Jupyter Notebook. Através de um modelo inicial no Autodesk Robot Structural Analysis, é possível extrair aspetos geométricos e esforços da viga para o Microsoft Excel, com auxílio do Visual Basic for Applications, e posteriormente incorporá-los na linguagem Python, para análise e dimensionamento de uma viga e exportação de um relatório detalhado. O relatório contém o procedimento de cálculo, que auxilia o projetista a verificar a viabilidade de uma solução. Por fim, a partir de um caso prático, é possível validar os valores resultantes deste processo com cálculos testados previamente no Excel e com softwares como o XD-CoSec e o XDConServ. Desta forma, confirma-se que o procedimento e a análise obtidos do relatório de cálculo são de confiança.
- Comparação de elementos estruturais em aço e madeira de um pavilhão industrialPublication . Campos, Luís Miguel Frutuoso; Lopes, Duarte BarrosoNos últimos anos, tem havido uma tendência crescente das empresas para construírem pavilhões industriais. É comum os pavilhões industriais serem projetados, deixando um pouco de parte a estética. Por este facto, a estrutura fica na sua globalidade a cargo do engenheiro projetista, tendo este a responsabilidade de encontrar uma forma de minimizar os custos desta, sendo que para isso tem à sua disposição inúmeras soluções estruturais possíveis para o mesmo problema. Com recurso ao software de cálculo automático Robot Structural Analysis® e com base nos Eurocódigos estruturais NP EN 1995-1-1:2022 e NP EN 1993-1-1:2010, foi efetuada a modelação e dimensionamento de elementos estruturais isolados, nomeadamente pórtico e treliça, em aço e madeira, constituintes de um pavilhão industrial com as dimensões 21,19x32,05x9,20 m, localizado na Maia, que sofreu obras de ampliação. Também foi realizado o dimensionamento de madres de aço com o auxílio do software MaxBox da empresa Constalica, e de madres de madeira com o software Microsoft Excel. Para a análise comparativa das diferentes soluções estruturais elegeram-se as variáveis peso|volume e área de pintura. Para a variável peso, os elementos estruturais isolados em aço, treliça na direção X, treliça na direção Y e pórtico na direção X têm um peso superior comparativamente aos mesmos elementos em madeira, 26,50%, 41% e 91% respetivamente. Relativamente às madres ocorre o contrário, isto é, os elementos em madeira têm um peso sensivelmente 38% superior aos elementos em aço. Para a variável área de pintura, os elementos estruturais isolados em madeira, treliça na direção X e treliça na direção Y têm uma área de pintura superior comparativamente aos mesmos elementos em aço, 26% e 51% respetivamente.
- Análise, reforço e projeto de estruturasPublication . Dias, Marta Isabel Moreira; Lello, José Carlos de Almeida GouveiaO presente documento tem como objetivo demonstrar o trabalho desenvolvido durante o estágio curricular, no âmbito da unidade curricular DIPRE- Dissertação/Projeto/Estágio, que se insere no Mestrado em Engenharia Civil do Instituto Superior de Engenharia do Porto. O estágio decorreu na empresa CCAD – Serviços de Engenharia, Lda, e nele a estudante teve a oportunidade de integrar uma equipa de projeto de estruturas e de participar no desenvolvimento de projetos de estruturas de betão e metálicas. Assim, o relatório inicia-se com uma apresentação da empresa e dos trabalhos desenvolvidos na mesma e segue-se de uma fundamentação teórica que sustenta os resultados obtidos posteriormente, ou seja, conceitos e normas de dimensionamento. Nos restantes capítulos, são apresentados alguns casos de estudo, nos quais se demonstra o modelo de cálculo utilizado e as verificações de segurança relativas aos vários elementos estruturais. Por fim, são feitas algumas considerações relativas ao trabalho desenvolvido assim como alguns desenvolvimentos futuros.
- Conceção e preparação da estrutura metálica: Um caso de estudoPublication . Santos, João José da Silva; Oliveira, Maria do Rosário SantosO presente trabalho abrange a realização e descrição de todas as etapas inerentes à preparação de uma estrutura metálica, para fabrico e montagem, utilizando um caso de estudo. Numa fase inicial é realizada a contextualização e o enquadramento histórico, a nível mundial e nacional, das estruturas metálicas. É mencionada a importância destas estruturas nos dias de hoje, de forma a superar os grandes desafios da construção, com arquiteturas cada vez mais complexas. Igualmente é apresentado o enquadramento o histórico das grandes obras mundiais, como por exemplo, o palácio de cristal de Londres, e a obra emblemática e polémica de Paris, a Torre Eiffel. Posteriormente, apresenta-se uma investigação teórica de todas as etapas inerentes ao processo construtivo das estruturas metálicas, que engloba a conceção, preparação, fabrico, transporte e montagem. Por fim, é apresentado o caso de estudo, referente a um pavilhão metálico, com uma geometria retangular em planta com cerca de 40 m x 12 m e uma altura com cerca de 10 m. Numa fase inicial, é realizada a descrição estrutural do edifício, especificando as características principais que o autor do projeto lhe conferiu. Posteriormente apresenta-se a modelação detalhada de toda a estrutura, com recurso ao software TEKLA Strutures. Para terminar foram são criados e editados todos os desenhos para fabrico da estrutura, incluindo os desenhos de montagem.
- Digitalização na Gestão de Obras Laserscanning e Drones como ferramentas de apoioPublication . Quintas, Luís Filipe de Almeida; Oliveira, Maria do Rosário SantosA digitalização na gestão de obras é um conceito atual que a cada dia que passa mais se interioriza nos processos organizacionais das empresas do setor da Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC). Este processo implica a generalização da utilização de um conjunto de ferramentas de hardware e software que permitem às empresas deste setor uma crescente desmaterialização e versatilidade das suas atividades. Sobre o tema do trabalho, faz-se uma referência à metodologia BIM (Building Information Modeling), enquanto conjunto de ferramentas que permitem acompanhar todas as fases do processo construtivo de um empreendimento, apoiando-se na capacidade de gestão de informação em larga escala, desde a conceção do projeto até à exploração do empreendimento. Para a digitalização na gestão de obras existe um conjunto amplo e variado de hardware e software associados, que podem ser utilizados para a mesma finalidade, permitindo a aquisição de dados “in situ”, bem como o tratamento dessa informação. Neste trabalho foram usados dois tipos hardware para aquisição de informação em obra, nomeadamente, dois UAVs (Unmanned Aerial Vehicle) ou drones e um TLS (Terrestrial Laser Scanner). Assim, no caso de estudo objeto da dissertação, para a aquisição de dados no levantamento da obra, utilizaram-se dois UAVs, da marca DJI, Mavic Mini 2 e Mavic 3, e um laser scanner Leika BLK360 G1, com o propósito de tratar os dados recolhidos e de seguida fazer a comparação dos resultados obtidos, entre os equipamentos distintos. No tratamento dos dados recolhidos foram utilizadas duas técnicas, a fotogrametria e o processamento de nuvem de pontos, respetivamente associados a cada um dos tipos de hardware atrás referidos. A utilização destas técnicas teve, também como propósito, a comparação dos resultados do tratamento de dados. Por fim, após o levantamento em obra e o tratamento dos dados recolhidos, feitas as comparações dos resultados obtidos pelos diferentes hardware e software utilizados, identificaram-se as vantagens e as limitações entre as ferramentas e as técnicas utilizadas, no âmbito da digitalização na gestão de obras.
- Uso do Google Earth engine para deteção de potenciais desmatamentos Lábrea/amPublication . Pinto, Kimberlly Ferreira; Oliveira, Maria do Rosário SantosO geoprocessamento é uma ferramenta essencial na Engenharia Civil, desempenhando um papel crucial na coleta, análise e interpretação de dados geoespaciais para o planeamento e execução de projetos. O uso dessa ferramenta também pode contribuir para estudos de desmatação. O ano de 2022 teve um aumento significativo de 22,3% no número de alertas de desmatação no Brasil em comparação com o ano anterior, resultando na identificação, validação e refinados de um total de 76.193 alertas. Este aumento alarmante destaca a urgência de um monitoramento ambiental eficaz e proactivo para promover ações concretas no controle da desmatação, preservando os recursos naturais preciosos do país. Nesse contexto, o presente trabalho almeja demonstrar o potencial do Google Earth Engine como uma ferramenta fundamental para a coleta e análise de dados relacionados a desmatação. Foi desenvolvido um script, por meio da plataforma do Google Earth Engine, com o intuito de extrair imagens provenientes do satélite Landsat 8 e realizar a classificação supervisionada de áreas suscetíveis a desmatação na cidade de Lábrea, situada no estado do Amazonas. Os resultados derivados da classificação supervisionada foram submetidos a uma análise e comparados com os dados provenientes da plataforma Mapbiomas Alertas. Essa abordagem permitiu constatar que o Google Earth Engine, empregando em grande parte algoritmos de Inteligência Artificial, oferece resultados confiáveis, mesmo mostrando diferenças em sua comparação com o Mapbiomas Alertas.
- Mapeamento de anomalias na envolvente exterior de edifícios industriais com base em modelos tridimensionais fotogramétricosPublication . Oliveira, Pedro Miguel Almeida Marques de; Ribeiro, Diogo Rodrigo FerreiraA monitorização e inspeção de ativos industriais são essenciais para garantir a segurança dos utilizadores, no entanto caracterizam-se por serem processos morosos, dispendiosos e sujeitos a erro humano. Com o avanço tecnológico, é possível efetuar a realização de inspeções mais seguras e eficientes, minimizando o trabalho e o risco para os intervenientes. A aplicação de algoritmos de IA na segmentação de instâncias em imagens destaca-se na deteção de anomalias estruturais, como são os casos da Mask R-CNN e do YOLO. Quando combinadas com plataformas UAV, estas redes tornam-se ferramentas poderosas para inspecionar ativos em zonas de difícil acesso, assegurando maior precisão. A tecnologia de Ray Casting complementa este processo, permitindo mapear danos identificados pela inteligência artificial nos modelos 3D concebidos através de tecnologias como o LiDAR ou a Fotogrametria. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia com capacidade de mapear corrosão, choques mecânicos e acumulações de água em nuvens de pontos de ativos industriais com revestimentos em painéis sandwich, utilizando TLS e UAV. Os modelos treinados através do Detectron2 e do YOLOv8 conseguem segmentar os três tipos de danos com uma precisão de 68,8 % e 72,5 %.
- Métodos de dimensionamento e de análise estrutural de pavimentos rígidosPublication . Rodrigues, Pedro Alexandre Vieira; Jacob, Ângelo ManuelOs pavimentos rígidos são estruturas constituídas geralmente por lajes de betão, que são aplicadas em rodovias, portos e aeroportos. A principal caraterística destes pavimentos é a sua resistência à flexão, que os torna menos deformáveis, sendo capazes de distribuir as cargas provenientes do tráfego por uma área maior. O desempenho dos pavimentos rígidos depende de diversos fatores, como a espessura da laje de betão, a presença e a qualidade da sub-base, a utilização de barras de transferência nas juntas e as condições climáticas, que afetam diretamente as tensões e deflexões geradas no pavimento. Devido à sua elevada capacidade de suportar cargas pesadas, os pavimentos rígidos apresentam uma menor necessidade de manutenção ao longo do tempo quando comparados com outros tipos de pavimentos, como os flexíveis. O correto dimensionamento é fundamental para garantir este desempenho, minimizando os danos por fadiga e erosão e prolongando a sua vida útil. Ao otimizar a estrutura desde a fase de projeto, é possível assegurar a durabilidade do pavimento e reduzir significativamente os custos de manutenção futura. O presente estudo foca-se na análise de diferentes métodos de dimensionamento e análise estrutural de pavimentos rígidos, com o objetivo de determinar a melhor abordagem para assegurar a durabilidade e eficiência destas estruturas. Foram utilizados dois tipos de metodologias de análise estrutural: analítica, com base nas equações de Westergaard, e numérica, utilizando um programa computacional de elementos finitos denominado de EverFE. A opção do pavimento rígido considerada para este estudo inclui a utilização de bermas de betão e barras de transferência de carga, de acordo com a metodologia de dimensionamento. O dimensionamento foi realizado através da metodologia da Portland Cement Association (PCA, 1984), mais concretamente através da sua adaptação para o sistema métrico. Esta metodologia fornece critérios de fadiga e erosão, tendo em conta as diferentes cargas a que o pavimento estará sujeito. Foram analisadas várias configurações de pavimento, comparando os resultados das tensões obtidos pelos métodos de análise. No final, foi feita uma análise comparativa dos resultados, demonstrando a influência dos parâmetros de caraterização do pavimento, como a espessura da laje, a presença de camada de sub-base, e a presença de bermas de betão e de barras de transferência. O estudo conclui que as metodologias utilizadas são eficientes para o dimensionamento e análise de pavimentos rígidos e oferecem uma base sólida para futuras investigações.
- Projeto de estabilidade de estruturasPublication . Correia, Leonel Santos; Teles, Isabel Maria AlvimO presente trabalho final de Mestrado tem como objetivo a execução dos projetos de estabilidade de dois edifícios em betão armado que irão funcionar como um centro social. Os principais objetivos deste trabalho são a aplicação e complementação dos conhecimentos adquiridos ao longo da Licenciatura em Engenharia Civil e do Mestrado de Estruturas em Engenharia Civil, no âmbito dos temas relacionados com a conceção de estruturas, análise estrutural e dimensionamento de estruturas de edifícios e fundações de acordo com os requisitos estabelecidos pelos Eurocódigos (NP EN 1990, NP EN 1991, NP EN 1992 e NP EN1998). Este trabalho inclui a análise e dimensionamento das estruturas dos dois edifícios que compõe o empreendimento. As arquiteturas dos empreendimentos destinados a fins sociais são tipicamente invulgares, deste modo, para além das funções de estabilização, a estrutura também desempenha um papel importante na moldagem da arquitetura. O empreendimento tem no máximo um piso elevado com uma laje fungiforme aligeirada, lajes maciças nas coberturas e nos telhados concretizados por quatro lajes inclinadas de forma a ser obtida a estética pretendida pela arquitetura. Foi definida uma solução de paredes estruturais no contorno dos edifícios resistentes as ações laterais e pilares que suportam apenas as cargas verticais transmitidas pelas lajes. Recorreu-se ao software de cálculo de elementos finitos Robot Structural Analysis para obter os esforços atuantes nas estruturas, que permitiram realizar um dimensionamento rigoroso dos vários elementos estruturais de acordo com os critérios definidos para os Estados Limites Últimos e Estados Limites de Utilização. Por vezes, ocorrem complicações nas construções provocadas por erros na fase de conceção, por isso é de elevada importância acompanhar a evolução tecnológica e implementar novas metodologias de trabalho de maneira a reduzir as deficiências de projeto.
- Controlo geométrico de precisão na montagem de estruturas metálicas com recurso a tecnologias digitaisPublication . Ventura, João Pedro Santos; Ribeiro, Diogo Rodrigo FerreiraA norma NP EN 1090-2:2020 estabelece requisitos para a execução de estruturas metálicas, ao oferecer diretrizes detalhadas para garantir uma execução correta, salvaguardando a integridade estrutural e a segurança da construção final. Com principal foco nas tolerâncias de montagem, a presente dissertação tem como principal objetivo apresentar uma metodologia automatizada para verificação de desvios geométricos em edifícios industriais metálicos utilizando tecnologias digitais e técnicas de inteligência artificial. As regras normativas são avaliadas usando dados de nuvens de pontos derivados de modelos digitais 3D de uma estrutura, como o modelo As-Is e o modelo As-Design. O modelo As-Is é obtido através da integração de fotogrametria e laser scanner terrestre, enquanto o modelo As-Design é adquirido a partir do modelo estrutural do projeto. O aspeto inovador desta metodologia assenta na aplicação do algoritmo YOLOv8 para identificar automaticamente a secção transversal de elementos estruturais utilizando técnicas de segmentação por instâncias e Oriented Bounding Box (OBB). Os desvios geométricos entre os dois modelos são calculados e analisados para garantir o cumprimento das regras normativas estabelecidas pela NP EN 1090- 2:2020. Os resultados deste estudo indicaram que a metodologia proposta é robusta o suficiente para ser aplicada em qualquer tipo de estrutura de aço, independentemente da sua complexidade.