A necessidade de se obter soluções para os diversos problemas estruturais na engenharia, associado ao amplo crescimento e difusão da construção metálica fez surgir, por volta dos anos 60, os perfis tubulares. As ligações soldadas entre perfis tubulares são as ligações de maior difusão nas construções com este tipo de perfil, sendo necessário portanto, estudos mais detalhados que tornem a utilização de ligações soldadas mais seguras e otimizadas. O Eurocode 3 possui um item específico para as ligações entre perfis tubulares, em especial as ligações soldadas devido a suas particularidades. Infelizmente, a norma brasileira NBR8800 não aborda as ligações envolvendo perfis tubulares. Para a execução da análise numérica no presente trabalho, faz-se necessário uma revisão bibliográfica. Com estes resultados, foram feitas modelagens de ligações tubulares com o método dos elementos finitos de forma a otimizar os modelos a serem utilizados em uma análise paramétrica futura. Desta forma, foram desenvolvidos dois modelos numéricos, um considerando ligação tipo T entre perfis tubulares quadrados e outro para uma ligação tipo K entre perfis circulares. Estes modelos foram caracterizados através de elementos de casca com seis graus de liberdade por nó considerando-se adicionalmente o efeito de membrana. A análise não-linear realizada considerou a não-linearidade do material através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear e a não-linearidade geométrica foi atribuída através da formulação de Lagrange atualizado. Dentre as principais conclusões obtidas no presente trabalho, pode-se citar que os resultados para as ligações tipo T , o Eurocode 3, fornece resultados que precisam ser observados com cautela. Todavia, para as ligações do tipo K , os resultados numéricos mostraram-se sempre inferiores aos valores através do Eurocode 3, representando um dimensionamento a favor da segurança.

O concreto é amplamente utilizado na construção devido a inúmeros fatores como o domínio da técnica, a mão de obra disponível, a durabilidade, a extensa disponibilidade dos materiais constituintes e a vasta possibilidade de moldagem. Todavia, mesmo com as tecnologias que foram desenvolvidas ao longo do tempo para prolongar sua vida útil, o concreto está sujeito a patologias que deterioram a sua estrutura e, por isso, a manutenção, o reforço e a reparação tornaram-se atividades significativamente essenciais para o setor da construção civil. A interface e a aderência entre o substrato e o material de reparação são aspectos críticos e de substancial importância no desempenho e sucesso do reparo. Posto isto, o presente trabalho tem como objetivo estudar numericamente a reparação estrutural de vigas de concreto armado utilizando argamassas cimentícias e poliméricas através do Método dos Elementos Finitos, por meio do software Abaqus, e comparar com ensaios experimentais anteriormente realizados. As vigas foram reparadas nas zonas comprimidas e tracionadas. Na modelagem, utilizou-se o modelo de dano com plasticidade do concreto e, para avaliar a capacidade portante das vigas, foram realizados estudos da influência da malha de elementos finitos e das leis constitutivas do concreto. Assim como, avaliou-se o desempenho do contato utilizado para permitir a transferência de esforços e a ligação entre o substrato do concreto e as argamassas utilizadas na reparação. Foi possível observar que os resultados gerados pela modelagem numérica das vigas de referência conseguiram reproduzir os resultados encontrados nos ensaios experimentais em termos de carga e fissuração adequadamente, encontrando as leis constitutivas que melhor apresentaram o comportamento do concreto. Os modelos numéricos referentes as vigas reparadas exibiram excelente comportamento quanto à carga última quando comparadas com as experimentais, porém apresentaram divergências para cargas em serviço, o que pode estar relacionado à melhor definição das características dos materiais de reparação. Em relação à distribuição das fissuras, utilizadas como um dos parâmetros de avaliação da aderência modelada, os resultados apresentaram falha na sua propagação pela interface material de reparo substrato de concreto, o que experimentalmente foi verificado através da fissuração de aderência.

The effect of different “green” measures, such as the increase of urban green areas, the application of green roofs and the increase of surfaces albedo on urban air quality were evaluated with the WRF-CHIMERE modelling system. In order to account for the heterogeneity of urban areas, a single layer urban canopy model was coupled to the WRF model. The case study consists of a heat wave occurring in the Porto (Portugal) urban area in a future climate scenario, considering the Representative Concentration Pathway RCP8.5. The influence of the selected measures on PM10, NO2 and O3 concentrations was quantified and compared with a control run (without measures) simulation scenario. The results revealed that all the measures are able to mitigate the effects of heat waves by reducing the air temperature between −0.5 °C and −1 °C (maximum differences for the mean of the episode). Positive and negative effects were found in terms of air quality. The implementation of green roofs and the increase of surfaces albedo promoted an overall increase of PM10 (between +0.6% and +1.5%) and NO2 (between +0.8% and 3.5%) concentrations, which are closely related to a decrease of vertical mixing in the urban boundary layer. The increase of green urban areas promoted an overall decrease (on average) of both PM10 and NO2, by around −1% and −3%, respectively. The O3 levels increased with the increase of urban green areas, mostly located over the Porto urban area. Slight differences were promoted by the implementation of green roofs. For the increase of surfaces albedo, both increases and decreases of O3 concentrations were observed. The obtained results contribute to the knowledge of the chemical composition of the urban atmosphere and can be of great importance for stakeholders and decision-makers to deal with climate change impacts.

This paper presents a new approach to the prediction of the layer longitudinal compression strength of continuous fibre polymer matrix composites. It is known that failure is caused by fibre microbuckling and that the initial fibre waviness and the matrix non-linear behaviour play a major role. A previous model compared very well with experimental results, but required a relatively complex numerical solution procedure. In the present model, the compression strength is obtained by solving a fourth-order polynomial equation. Although based on several simplifying assumptions, the model is in good agreement with the numerical model predictions and with experimental data. Further model simplifications lead to a closed-form expression that seems to be valid for carbon and boron fibre composites.

The development and implementation of an integrated numerical model to predict the nonlinear response of RC structural elements, including nonlinear flexural and shear behaviour, is proposed and discussed. The presence of RC elements with dominant behaviour in shear is quite common in a significant number of existing and new buildings. Severe damages and/or collapse of buildings have been observed in recent earthquakes due to disregarding of the shear behaviour of these stocky elements. The main objective of the work proposed is the development of a numerical model able to simulate the cyclic behaviour of RC elements subjected to cyclic loads, as the induced by earthquakes. The proposed model would allow to better estimate the nonlinear response of RC buildings under severe ground motions, combining the nonlinear flexural behaviour with the nonlinear shear behaviour. The proposed model for nonlinear shear behaviour has been implemented in the computer program VisualANL and was calibrated with experimental results on full-scale tests on RC columns.

In shallow water conditions, current and wave propagation cannot be simulated separately and then superposed linearly. In these conditions, in fact, the fluid dynamics of the wave and current motions and, as a consequence, the responses of the movable bed are significantly different from those expected for a linear superposition of a current with a sinusoidal wave. Thus, wave nonlinearity and the wave-current interaction effects become important factors that need to be considered. A model should be also able to reproduce the fluid dynamics under shallow water conditions over significant slopes and time-bed-level changes. This paper presents a 1DH mathematical formulation of a hydrodynamic model and its numerical solution. The model is able to reproduce all characteristic shallow water phenomena, including: (i) wave-wave and wave-current interaction effects; (ii) important ratios between the current and wave velocities; (iii) significant bed slopes and sudden time-bed-level changes, and (iv) friction stresses at the bottom and at the free surface. Different orders of mathematical approximations and appropriate application examples are also presented

Bond-slip may have significant influence on the assessment, with numerical models, of reinforced concrete structures subjected to cyclic loadings, whether static or dynamic. Its influence is discussed with the correlation of experimental and analytical results, where two numerical models are considered, including a perfect bond fiber-section finite element formulation and a force-based fiber-section model including bond-slip in the vicinity of the frame joints, both exterior and interior. In this case, the model implemented makes it possible to consider the coupling effect of the response of the beams adjacent to the joint, and the models are constructed from the geometrical and material characteristics of the structure, without any calibration procedures. The experimental results are from a reinforced concrete column and a beam-column subassemblage, both subjected to static cyclic loadings, with predefined displacements sequences for the element-ends, and from a shaking table test of a one bay two-story reinforced concrete frame structure. The comparisons show that the considered bond-slip based model makes it possible to satisfactorily predict the response of reinforced concrete frames under both static and dynamic cyclic loadings. The influence of reinforcement slippage was evaluated by comparison of the previous results with those obtained with the perfect bond-based model. This made it possible to conclude that the accuracy of the model considering bond-slip is significantly superior to that of the perfect bond model. Furthermore, responses obtained with the previous model show the pinching effect, which is characteristic of reinforced concrete structures and significantly changes the hysteretic dissipated energy, not delivered by the latter model. This can also be seen in the effect of bond-slip in the response of the fibers which model the reinforcing rebars.

A crescente exigência energética requer a toma de medidas ao nível tecnológico, nomeadamente o desenvolvimento de aparelhos com capacidade de armazenamento de energia, como é o caso das baterias. Hoje em dia as baterias de ião-lítio ainda representam um perigo à sociedade pois são aparelhos que, devido à sua constituição com uma componente liquida, tem alguns riscos associados. A busca por uma solução de modo a mitigar as desvantagens associadas às baterias comerciais culmina nos eletrólitos em estado sólido. Os eletrólitos sólidos ternários de base polimérica mostram ser uma aposta relevante. Este trabalho aborda a síntese de novos materiais (eletrólitos sólidos) para baterias de próxima geração. Por conseguinte, foram sintetizados eletrólitos sólidos com uma base polimérica dopados com partículas cerâmicas (BTO, BST e PZT) e líquido iónico, de modo a se obter uma melhor performance destes materiais. Posteriormente as características físicas, morfológicas e eletroquímicas foram estudadas. O liquido iónico detem a capacidade de melhorar a condutividade ionica em eletrólitos sólidos, tornando-os mais eficientes na condução de iões Litío, o que é crucial em dispositivos de armazenamento de energia. Por outro lado, as particulas cerâmicas reforçam a matriz sólida do eletrólito, melhorando sua resistência mecânica e estabilidade térmica. A componente experimental foi acompanhada por uma secção teórica que permitiu um conhecimento mais profundo sobre o funcionamento da bateria. O modelo formulado foi baseado na componente física da bateria, o qual foi elaborado de raiz contribuindo para um profundo conhecimento da componente numérica associada à bateria. Apartir deste estudo foi percétivel uma bénefica influência tanto por parte das particulas cerâmicas e do liquido iónico, promovendo uma melhor performance da bateria, obtendo-se uma condutividade iónica na ordem dos 1.34 × 10−5 S/cm, complementada por uma performance ao nível da capacidade muito próxima da teórica. O desempenho da bateria com os componentes BST/IL e BTO/IL mostrou-se bem-sucedido em ciclagens de longa duração, mantendo uma capacidade e estabilidade elevadas. No entanto, ao aplicar taxas de descarga variáveis, a amostra BST/IL destacou-se com resultados superiores, demonstrando uma maior estabilidade em comparação com as outras amostras. A componente teórica sempre de forma paralela permite o enriquecimento dos processos físicos que dominam a componente experimental. Concluindo, neste trabalho foram desenvolvidos electrolitos sólidos com excelente performance, paralelamente o desenvolvimento teórico foi imprescindível para uma melhor compreensão dos mecanismos que promovem o funcionamento de baterias de estado solido. Tudo isto é essencial para a sintese e uma contínua progressão na próxima geração de electrólitos sólidos.

Estuarine hydrodynamics present intermittent and complex circulation patterns. In this context, from the point of view of the coastal management associated with flood risks in riverine areas, numerical models allow predicting scenarios under specific hypotheses. This work simulates flood events occurring in the Douro river estuary recurring to numerical modelling tools. This estuary, located in the northern region of Portugal, periodically suffered severe flooding, with the associated losses and damages for the local protected landscape areas and hydraulic structures. The occurrence of these events justify the importance of a complete characterization of the areas that present risk of inundation and how they can be affected. A 2D-horizontal numerical model implemented with the Delft3D software was developed for this estuarine region including also the adjacent coastal zone. Available in-situ data were used for model calibration and validation processes. The obtained results are consistent with the in-situ measured water levels, allowing to understand the dynamics of the estuary during flood events. The robustness of the implemented numerical model allows to anticipate flood scenarios effects and associated water levels. The simulations results can then be used for sustainable management of this estuarine zone that presents high social, economic and environmental values.

Precast structures are more common in zones not affected by earthquakes or affected by low - to moderate-intensity earthquakes; the application of precast structures in zones of higher seismic intensity is unusual due to the seismic performance uncertainty of these structures. Concerning precast bridges, special attention needs to be paid on the column to cap-beam connections, as well as the methods to anchor the column longitudinal bars into the cap beam or foundation. The constructability of these joints often becomes unworkable due to the high reinforcement concentration that current standards require. Moreover, some design rules are rather unclear and the link to the flow of forces in the joint is sometimes lost. In this paper, to ensure a clear understanding of the forces flow, strut-and-tie concepts were applied to design a column-to-cap-beam joint region of a viaduct located in southern Europe. In addition, different ductility classes were considered. Emphasis was given to nonlinear numerical models developed to validate the strut-and-tie models as well as to evaluate the two ductility scenarios performed. As a modeling strategy, a rotating smeared crack approach was considered; also, constitutive models with fracture energy were considered to simulate the concrete mechanical behavior. Numerical results will be further validated through an experimental campaign planned to assess the structural performance of the designed solution.