O objetivo central deste trabalho de pesquisa, diz respeito a concepção, projeto estrutural e modelagem teórico-experimental de sistemas treliçados espaciais utilizados para o escoramento de estruturas de aço, concreto armado e mistas (açoconcreto). Ao longo do estudo, realiza-se uma avaliação crítica acompanhada de discussões detalhadas acerca dos resultados dos ensaios experimentais realizados sobre três modelos estruturais de pórticos treliçados espaciais. Os modelos investigados apresentam vão livre de 10 metros com espaçamento transversal entre as linhas de treliças de 1,5 metros. Ao longo do estudo são realizados também ensaios experimentais dos componentes isolados e ligações estruturais do sistema principal. As estruturas são submetidas a carregamentos provenientes de uma laje de reação e monitorados com toda a logística de equipamentos necessários para a obtenção da resposta e avaliação do comportamento estrutural global do sistema. Assim sendo, com base na obtenção da resposta estrutural experimental dos modelos (deslocamentos translacionais verticais e laterais dos conjuntos de treliças, cargas de colapso e comportamento dos modos de ruína), torna-se possível avaliar com mais clareza a eficiência do sistema investigado, propor reforços no conjunto estrutural, além de corroborar e calibrar novos modelos, ampliando o conhecimento a respeito do comportamento estrutural deste tipo de estrutura, tornando-o mais seguro para o meio operacional.

Houve um aumento significativo de pesquisas relacionadas ao uso do aço inoxidável na construção civil considerando análises experimentais e numéricas. Tal fato, está associado as propriedades que esse tipo de material pode proporcionar quando comparado com o aço carbono, tais como, elevada resistência à corrosão, durabilidade, resistência ao fogo, e ao seu grande valor estético. Outro fator que influencia o aumento de pesquisas nessa área diz respeito às normas e códigos vigentes, que de fato, são baseadas por premissas associadas ao aço carbono seguindo regras para o aço conformado a frio e utilizando fatores para reduzir sua elevada capacidade de deformação. O aço inoxidável possui um comportamento estrutural muito distinto. Sua curva tensão versus deformação é não linear desde baixos níveis de tensão e sem um patamar definido de tensão de escoamento. Além disso, para cada tipo de aço inoxidável pode se observar diferentes comportamentos, enquanto o aço carbono apresenta um trecho inicial quase linear elástico e com um patamar de escoamento bem definido, que separa de forma consistente a região elástica da região plástica. O propósito do presente trabalho é contribuir com análises experimentais e numéricas a fim de avaliar o desempenho de ligações aparafusadas submetidas ao corte. Os modelos de ligações avaliados são compostos por placas finas de aço inoxidáveis conectadas por um parafuso com um e dois planos de cortes. Comparações com normas e códigos vigentes foram realizadas, assim como, a utilização de métodos propostos por outros autores e pelo novo manual de dimensionamento de aço inoxidável. Nesse trabalho, também foi realizado um estudo sobre a influência dos efeitos curling e pulling into line na resistência última de ligações aparafusadas, que chegaram a alterar o modo de falha previsto pelos códigos e normas vigentes e reduzir a resistência última das ligações estudadas em até 36% e 25% para os aços austenítico e ferrítico, respectivamente. Como solução para atenuar essa redução, foi estudado a utilização de um reforço composto por placas enrijecidas que impediram o efeito curling para ligação com aço ferrítico e minimizaram a redução da carga última para o aço austenítico, chegando a se obter um acréscimo da resistência em até 17%.

O estudo do desempenho de equipamentos de combustão é fundamental, abordando aspetos cruciais como a eficiência energética, sustentabilidade ambiental e economia operacional. Melhorar a eficiência destes equipamentos reduz o consumo de combustível, diminui as emissões de poluentes e contribui para a mitigação das alterações climáticas. O objetivo principal deste estágio é desenvolver e validar melhorias no desempenho da salamandra a lenha da Solzaima, utilizando ferramentas de análise CFD. Além disso, o estágio visa auxiliar na escolha da ferramenta de CFD adequada, avaliar o seu potencial no desenvolvimento de produtos, demonstrar a sua utilidade em situações concretas e analisar a viabilidade de expandir o seu uso para toda a gama de produtos da Solzaima. Para atingir estas metas, foi desenvolvido um modelo numérico de uma salamandra em escala real, calibrado e validado com base em ensaios experimentais realizados em ambiente controlado com um erro de 5%, abaixo do limiar estabelecido pela empresa de 10%. Utilizando o Ansys Fluent, foram realizadas simulações para diagnosticar o funcionamento da salamandra e melhorar o seu design. Numa primeira fase do estudo, avaliou-se o impacto individual de diferentes melhorias, nomeadamente: (i) a redução para 5 mm da distância entre o vidro e a pala defletora, (ii) a supressão da entrada de ar lateral e (iii) a redução da secção das áreas de entrada na dorsal da salamandra, com diâmetros de 5,5 mm e 2,75 mm. Na segunda fase do estudo, efetuou-se uma avaliação combinando as medidas de melhoria identificadas na fase 1. Após a combinação das medidas, foi necessário realizar um estudo paramétrico, aumentando o número de entradas de ar para a dorsal, totalizando 7, com diâmetros de 5,5 mm,8 mm e 9 mm de diâmetro em cada iteração. Além disso, foi avaliado o desempenho da salamandra em condições isotérmicas e não isotérmicas, testando duas metodologias para introduzir a fonte de calor: (i) a superfície dos toros de lenha e (ii) uma secção acima da lenha, designada por pluma. Concluiu-se que a redução da distância entre a pala defletora e o vidro aumenta a velocidade média nessa zona e melhora o efeito de varrimento. A supressão das entradas laterais de ar e o aumento do número de entradas de ar também aumentam a velocidade média do ar entre a pala e o vidro. Em contrapartida, a diminuição das entradas de ar na dorsal do equipamento reduziu o caudal e a velocidade no vidro. O modelo que apresentou melhorias significativas foi o cenário melhorado 2.2 (CM2.2), onde foram implementadas as seguintes modificações: redução da distância entre a pala defletora e o vidro, supressão das entradas de ar laterais e aumento do número e diâmetro das entradas de ar na dorsal (7 furos de 8 mm de diâmetro). Além disso, ao simular em condições não isotérmicas, o cenário 5.2 mostrou uma diminuição de 5% na temperatura de saída, geralmente associada a melhorias no desempenho do equipamento. A parametrização permitiu aumentar as velocidades nos pontos de análise e a percentagem de caudal que se desloca até à dorsal, atingindo a meta de distribuição de caudal.

Da observação dos danos provocados por diversos sismos recentes, verifica-se que o escorregamento aço-betão é uma das principais causas de dano e colapso de edifícios existentes de betão armado. Em muitos países, este fenómeno assume particular importância nos edifícios construídos até aos anos 70, com armadura lisa e anteriormente à introdução dos primeiros regulamentos que contemplam a acção sísmica com maior detalhe. Este tipo de estruturas apresenta, geralmente, pormenorização deficiente da armadura, fracas condições de aderência e confinamento inadequado do betão. As ligações viga-pilar nas estruturas de betão armado são pontos onde ocorrem danos significativos quando as estruturas estão sujeitas a carregamentos cíclicos, uma vez que nestas zonas ocorre a maior concentração de esforços. O fenómeno do escorregamento assume particular relevância nas ligações viga-pilar, devido aos maiores esforços que aqui se desenvolvem mas também ao facto de nestas zonas se realizar tipicamente a ancoragem dos varões longitudinais dos pilares e/ou vigas. Neste artigo são apresentados os principais resultados dos ensaios cíclicos de dois nós viga-pilar, com igual geometria e igual pormenorização da armadura, representativos de nós interiores de edifícios de betão armado construídos até meados dos anos 70 sem pormenorização adequada para fazer face à acção sísmica. Um dos nós foi construído com armadura lisa (com fracas condições de aderência) e o outro nó com armadura nervurada (com boas condições de aderência). Faz-se também a comparação dos resultados obtidos para compreender a influência das condições de aderência na resposta cíclica de nós interiores viga-pilar deste tipo de estruturas de betão armado. Dos resultados obtidos, conclui-se que o fenómeno do escorregamento condiciona significativamente o desempenho das estruturas com armadura lisa quando solicitadas por acções cíclicas.

Os efeitos da degradação da aderência aço-betão são particularmente importantes quando os elementos são sujeitos a cargas cíclicas e nos elementos construídos com armadura lisa, sendo esta uma das principais causas de dano e colapso de edifícios de betão armado quando sujeitos à acção dos sismos. Neste artigo são apresentados os resultados de um ensaio de uma viga de betão armado com armadura lisa, proveniente de uma estrutura existente, sujeita a cargas cíclicas. Estes resultados serão posteriormente comparados com os resultados do modelo numérico em desenvolvimento. O modelo pretende simular os resultados experimentais e terá em consideração os efeitos da degradação da aderência aço-betão, nomeadamente do escorregamento das armaduras.

As paredes de alvenaria não-resistentes têm sido, ao longo do tempo, amplamente utilizadas em fachadas, principalmente como material de enchimento. Este tipo de paredes detêm um papel de elevada importância em sistemas complexos como são os edifícios, uma vez que, separam o interior do ambiente exterior desenrolando um papel chave no desempenho dos edifícios, bem como no conforto dos seus utilizadores. Numa tentativa de aumentar a eficiência energética dos edifícios, vários países têm vindo a utilizar paredes duplas de alvenaria, a fim de criar caixas de ar ou espaços para colocar materiais de isolamento. No entanto, se este tipo de construção não for bem aplicado pode conduzir a patologias ou até mesmo ao colapso das paredes para fora do plano, particularmente devido a forças extremas como os sismos. Esta dissertação tem como objetivo apresentar uma campanha experimental que foi desenvolvida, a fim de investigar a influência do grampeamento em paredes duplas de alvenaria quando submetidas a cargas de compressão. Durante o estudo foram construídos diferentes provetes de paredes duplas de alvenaria onde foram aplicados diferentes tipos e quantidades de grampos. Para além disso, os grampos foram colocados em diferentes posições nas paredes, levando a uma quantidade significativa de variáveis. As cargas axiais aplicadas nos provetes, com o uso de um macaco hidráulico, serviram para averiguar e avaliar o número ideal e posição dos grampos contribuindo, portanto, para entender o cuidado necessário na construção de paredes duplas de alvenaria.

Nos dias de hoje, a simulação computacional é uma ferramenta fundamental no desenvolvimento e análise dos motores de combustão interna, permitindo analisar diferentes parâmetros e avaliar o impacto de alterações e testes necessários em fase de projeto, sem necessidade de recorrer a ensaios experimentais. O principal objetivo deste trabalho é avaliar comparativamente os softwares LES (Lotus Engine Simulation) e o AVL Boost, de modo a determinar a sua adequação técnica e pedagógica no ensino da modelação, simulação de motores de combustão interna. Para o alcançar, foram desenvolvidos modelos de um motor de ignição por faísca em ambos, permitindo analisar e comparar resultados, quer a nível de desempenho quer de diversos parâmetros de funcionamento. Nesta área, o ensino foca-se no desempenho e otimização de motores de combustão interna atmosféricos, especificamente no que diz respeito à capacidade de admissão de ar. Consequentemente, o trabalho incide sobre os sistemas com maior influência neste processo, nomeadamente as geometrias da árvore de cames e dos coletores de admissão e de escape, bem como na respetiva influência na variação de pressão (ondas de pressão) entre estes sistemas do motor. De forma a validar os resultados obtidos nos softwares, as curvas de binário, as ondas de pressão e outros parâmetros foram comparados entre si, assim como com dados experimentais provenientes de ensaios realizados num banco de ensaio de veículos. Os resultados obtidos permitiram avaliar as diferenças entre os processos de caracterização e modelação de cada software, contribuindo para uma melhor compreensão das suas potencialidades e limitações no contexto pedagógico, bem como para a análise da pertinência da eventual substituição do LES pelo AVL Boost nas unidades curriculares do Mestrado em Engenharia Automóvel.

No dimensionamento de estruturas porticadas em betão armado normalmente a atenção que se dá às ligações viga-pilar não é proporcional à importância que têm no comportamento global da estrutura. Usualmente assume-se que estas ligações são rígidas e que os elementos estruturais têm um comportamento linear elástico. Contudo, ambas as generalizações são inadequadas, dado que, a ligação viga-pilar não é totalmente rígida e o efeito do comportamento das ligações viga-pilar sobre o comportamento global da estrutura também não é considerado. Nos últimos anos têm surgido trabalhos de investigação com o objetivo de clarificar e identificar os principais parâmetros de influência no comportamento das ligações viga-pilar de estruturas porticadas em betão armado, sob o efeito de ações monotónicas. A resistência do betão à compressão e a taxa de armadura são dois desses parâmetros que afetam o comportamento da ligação viga-pilar. No entanto, a informação relativa a este tipo de estudos mas considerando os elementos constituídos por betão com agregados leves é muito reduzida ou mesmo inexistente. Este documento tem por base a análise da influência da resistência à compressão do betão leve e da taxa de armadura de tração na ligação viga-pilar. Como tal, foi desenvolvido um programa experimental que contempla o ensaio de cinco peças, representativas da ligação viga-pilar, em que é imposta uma carga na extremidade da viga até provocar a rotura do nó. Para a produção das peças de ensaio foram usados betões com diferentes classes de resistência à compressão e diferentes taxas de armadura de tração, com o objetivo de se analisar a influência de cada um desses parâmetros através da comparação direta de resultados. Após análise dos dados recolhidos durante os ensaios foi possível observar que, a ligação viga-pilar não deve ser considerada como uma extensão das vigas e pilares adjacentes mas sim como elemento estrutural independente. A ligação deve ser analisada de forma detalhada, nomeadamente, a pormenorização das armaduras longitudinais e transversais, e o volume de betão nas zonas comprimidas. O dimensionamento incorreto do nó pode condicionar a segurança global da estrutura. Nas peças produzidas e ensaiadas com betões de menor resistência, o aumento da taxa de armadura não se refletiu num acréscimo da capacidade de carga, havendo portanto um subaproveitamento da capacidade resistente das armaduras. Todavia, quando se utilizou betões de maior resistência, o aumento da taxa de armadura já se refletiu num acréscimo da capacidade resistente da subestrutura.

O presente trabalho tem como objetivo analisar e comparar o comportamento dinâmico de um veículo elétrico e de um veículo com motor de combustão interna, procurando compreender de que forma a arquitetura do sistema de propulsão influencia a sua dinâmica, analisando variáveis como aceleração lateral, velocidade angular, forças laterais e cargas verticais. Para esse efeito, foi desenvolvido um modelo computacional em Python, inicialmente baseado no modelo de bicicleta e posteriormente evoluído para um modelo de quatro rodas, integrando a Fórmula Mágica de Pacejka, um algoritmo de controlo Pure Pursuit e uma representação tridimensional do ensaio. Paralelamente, foi concebido, testado e adaptado um sistema de aquisição de dados, utilizado na realização de ensaios experimentais com os veículos em estudo. Adicionalmente, foram analisados os ensaios dinâmicos normalizados e efetuados na indústria automóvel e selecionada o teste prático a realizar com os veículos e a implementar no modelo computacional. Por fim, foram feitos os ensaios experimentais e numéricos dos veículos e analisados os seus resultados. A comparação numérica e experimental inicial do modelo computacional, realizada com dados experimentais da equipa de Fórmula Student do Instituto Politécnico de Leira (LART), demonstrou uma boa aproximação aos resultados reais. No modelo de quatro rodas, o ensaio de aceleração 0–75 m apresentou um tempo calculado de 4,73 s face a um valor experimental de cerca de 4,8 s, enquanto no ensaio de Skidpad o desvio face ao valor real foi de aproximadamente 2,03%. Estes resultados permitiram considerar o modelo adequado para a análise comparativa proposta. Os ensaios numéricos e experimentais evidenciaram diferenças entre os dois veículos, mas de magnitude reduzida. Embora o veículo elétrico tenha apresentado valores ligeiramente superiores de aceleração lateral e velocidade angular em torno do eixo vertical no ensaio experimental, os desvios globais observados situaram-se aproximadamente entre 1% e 2,5%, que seriam 3% considerando uma hipótese de igualdade rigorosa de raio entre ensaios. Assim, não foi possível concluir que exista uma diferença dinâmica marcadamente expressiva entre os veículos testados nas condições consideradas. A comparação entre os resultados numéricos e experimentais mostrou ainda que o modelo desenvolvido reproduziu de forma coerente a tendência das principais variáveis analisadas, apesar de algumas diferenças nos valores máximos absolutos, associadas às simplificações do modelo e às limitações da aquisição de dados. Conclui-se que os objetivos definidos foram globalmente cumpridos, tendo sido desenvolvido e validado um modelo computacional capaz de caracterizar o movimento de um veículo, implementado um sistema funcional de aquisição de dados e realizada uma comparação coerente entre veículos elétricos e veículos a combustão, tanto em ambiente numérico como experimental. Os resultados obtidos indicam que o comportamento dinâmico não depende apenas do tipo de propulsão, mas também de fatores como a massa total e a sua distribuição, as características dos pneus e as condições de ensaio como a aceleração longitudinal do veículo e trajetória descrita.

A utilização de fibras sintéticas, nomeadamente as minerais (vidro e carbono), como reforço de compósitos cimentícios, constitui uma alternativa ao tradicional reforço com varões de aço. No presente trabalho avaliou-se o desempenho de fios de carbono no controlo da fendilhação de elementos de argamassa cimentícia. Efetuaram-se ensaios de tração uniaxial, com taxa de deslocamento constante, em tirantes de argamassa reforçados com fios de carbono dispostos segundo o eixo longitudinal dos tirantes. De acordo com os resultados obtidos, a percentagem de armadura mínima em fios de carbono é 3 vezes inferior à necessária quando a armadura é constituída por varões de aço (S500). A ausência de suscetibilidade à corrosão deste tipo de reforço, pode permitir a redução de dimensões dos elementos estruturais, tornando a utilização de fios de carbono como armadura uma solução tecnicamente e economicamente viável para o controlo da fendilhação.