Construções - Universidade de Coimbra

Mestrado Integrado
em Engenharia Civil
Área de Especialização
de Construções
2014-2015
Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
ÁREA DE CONSTRUÇÕES
…o perfil de Construções:
Aprofunda conhecimentos específicos já introduzidos nos anos anteriores nas cadeiras de Materiais
de Construção, Física das Construções, Tecnologia das Construções e Direcção de Obras;
Introduz áreas adicionais de conhecimento (reabilitação, segurança, fiscalização...)
Disponibiliza a informação necessária para o início da actividade no sector produtivo da
construção;
Abre horizontes para posteriores estudos de pós-graduação no domínio dos materiais e das ciências
da construção.
... além das suas áreas específicas de intervenção – onde os edifícios têm lugar de destaque, mas não
esgotam o leque de matérias abordadas - privilegia uma visão interdisciplinar e integrada da
Engenharia Civil
e empenha-se no desenvolvimento da capacidade de diálogo técnico com outras especialidades
envolvidas no processo da construção (Arquitectura, Gestão, Electrotecnia, etc.).
2
Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
1.
1.1
DISCIPLINAS
Construção Sustentável
Objetivos:
Dotar os alunos de conhecimentos sobre a construção sustentável. No âmbito desta disciplina, os
alunos irão:
Compreender o conceito de sustentabilidade;
Compreender o impacto do sector da construção no meio ambiente;
Familiarizar-se com critérios de avaliação sustentável da construção;
Adquirir competências que permitam fazer escolhas sustentáveis a nível de materiais e tecnologias.
Organização
Aulas Teórico-Práticas em que se intercala a exposição, com recurso a meios audiovisuais, dos
conceitos e teoria, com a apresentação de exemplos práticos que enquadrem os alunos com a matéria.
Avaliação de conhecimentos
Trabalho de síntese individual
Trabalho de investigação/projeto em grupo a realizar em grupos de 3 alunos, com apresentação numa
das aulas
Exame final.
Docentes
Julieta António
3
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1.2
Comportamento Térmico e Energético de Edifícios
Programa
1. Fundamentos de transferência de calor e massa
2. Caracterização térmica de elementos da envolvente
3. Regras de qualidade térmica, desempenho energético e de qualidade do ar interior
4. Conceitos de Utilização Racional de Energia
Aulas
Teórico-práticas recorrendo sempre que possível a casos práticos
Avaliação
- “Trabalho de síntese” e/ou “Trabalho de investigação” (30%);
Exame (70%);
Docentes
António Tadeu e Isabel Torres
4
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1.3
Instalações Técnicas em Edifícios
Descrição
As instalações técnicas são uma componente importante de qualquer edifício, que deve ser
convenientemente estudada e projectada. É, por isso, importante que a formação básica de um
Engenheiro Civil contemple conhecimentos específicos nesta área, dotando o futuro Engenheiro com
conhecimentos que lhe permitam saber interpretar e compreender o funcionamento das diferentes
redes presentes num edifício, com especial atenção às que correspondem a especialidades do
Engenheiro Civil. Especificamente, após frequência desta cadeira o aluno deverá ser capaz de:
– Interpretar, elaborar e apresentar um projecto completo de abastecimento de águas sanitárias
num edifício;
– Interpretar, elaborar e apresentar um projecto completo de drenagem de águas residuais e
pluviais num edifício;
– Dimensionar e compreender o funcionamento de instalações especiais de bombagem de águas
residuais e de instalações hidropressoras de águas sanitárias;
– Conceber redes específicas para combate a incêndios (RIAs, Sprinklers, etc.);
– Ter noções básicas sobre os diferentes tipos de redes e instalações existentes num edifício
corrente, incluindo redes de aquecimento/arrefecimento ambiente e instalações de domótica.
–
Organização
Ao longo da cadeira são tratados diferentes temas, nomeadamente os seguintes:
Abastecimento predial de águas; Redes com retorno; Redes de água para aquecimento; Elementos
especiais em redes de águas; Instalações de combate a incêndio; Drenagem de águas residuais e
pluviais; Instalações de bombagem; Instalações prediais de tratamento e destino final de águas
residuais; Outras instalações: AVAC, redes eléctricas, domótica,...
Avaliação de conhecimentos
Frequência ou exame (10 valores);
Trabalho prático (projeto, 7 valores);
Trabalho de síntese (3 valores).
Docente
Luís Godinho
5
Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
1.4
Segurança e Processos Gerais de Construção
Programa:
1. Segurança na construção
2. Terraplenagens - Equipamentos na movimentação de terras. Produção e custos de utilização.
3. Implantação de obras
4. Aplicação de Betão
5. Fundações e contenção periférica
6. Cofragens
7. Impermeabilizações
8. Armaduras e pré-esforço
9. Pré-Fabricação
10. Alvenarias e acabamentos
Aulas
Teórico-práticas;
Avaliação de conhecimentos
Exame Final
Docente: Paulo Santos
6
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1.5
Reabilitação Não-Estrutural
Descrição
A disciplina tem como principal objectivo a transmissão de conhecimentos e o desenvolvimento de
competências no âmbito da intervenção sobre património construído. Entende-se que a "reabilitação"
é uma área de conhecimento e actividade emergente no domínio da engenharia, cuja inclusão no
currículo do 5º ano é fundamental para uma preparação dos futuros engenheiros civis às novas
exigências do mercado e da sociedade, nomeadamente no que diz respeito aos desafios da
"Construção Sustentável".
Conteúdos programáticos:
1 - Exigências funcionais, regulamentares e normativas aplicáveis aos edifícios
2 - Agentes e mecanismos gerais de degradação de materiais, elementos construtivos e
ligações
3 - Etapas da degradação dos edifícios e critérios de intervenção
4 - Anomalias não-estruturais
5 - Princípios gerais de diagnóstico
6 - Soluções de intervenção em elementos não-estruturais
7 - Concretização dos princípios de diagnóstico e reparação para os diversos elementos e
sistemas construtivos
Organização
As aulas serão todas teórico-práticas, tendo sempre uma componente de explicação teórica das
matérias envolvidas e uma componente mais prática de apresentação de casos reais. Serão feitas
visitas de estudo a obras de reabilitação que estejam a decorrer, preferencialmente em edifícios da
Universidade de Coimbra.
Avaliação de conhecimentos
Exame Final: 12 valores
Trabalho prático de grupo: 8 valores
Docente
Raimundo Mendes da Silva e Isabel Torres
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2.
2.1
TEMAS DE DISSERTAÇÃO
Caracterização de argamassas/betões com incorporação de resíduos de
casca e palha de arroz
Descrição
A incorporação de resíduos em materiais de construção é cada vez mais alvo de investigação e de
interesse crescente, não só porque possibilita a transformação de um resíduo num componente,
evitando a deposição em aterro, como também se podem melhorar as características dos elementos
construtivos com essa incorporação.
Como a casca e a palha dedo arroz são resíduos muito produzidos na zona centro do nosso país e
ainda pouco estudados no sentido da sua introdução em materiais de construção.
Possuem um baixo peso específico, uma baixa densidade, uma lenda biodegradação e são
constituídos essencialmente por sílica e fibras, a sua incorporação numa argamassa pode torná-la um
material com boas características térmicas.
O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento de argamassas com incorporação de casca/palha
de arroz, em diversas composições de forma a otimizar as suas propriedades higrotérmicas. Trata-se
de um trabalho de caracterização experimental.
Orientadores: Isabel Torres
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2.2
Estudo de fatores que podem influenciar as características das
argamassas após aplicação nos suportes
Descrição
Os revestimentos de paredes mais utilizados no nosso país continuam a ser ainda, sem dúvida, os
rebocos de argamassas, quer sejam à base de cal ou de cimento, quer sejam tradicionais, feitos insitu, ou ainda pré-doseados. Esta preponderância é ainda mais notória nos edifícios de habitação de
baixo e médio custo pois trata-se de uma solução económica e esteticamente agradável.
O estudo das características das diferentes argamassas é quase sempre feito em provetes executados
em laboratório, com diversas configurações, de acordo com as exigências das respetivas normas. No
entanto, o comportamento das argamassas dentro dos moldes laboratoriais não vai ser exatamente o
mesmo do que o comportamento das argamassas aplicadas sobre suportes reais.
O comportamento das argamassas depende da aderência entre o suporte e a própria argamassa. Esta
característica vai influenciar as propriedades da própria argamassa. Após a aplicação da argamassa
no suporte, qualquer que ele seja, vai ocorrer a formação de uma interface, ou seja, as interações que
ocorrem após o contato da argamassa ainda no estado plástico com o substrato vão-se modificando ao
longo do tempo devido à cinética de hidratação e a absorção do substrato. O comportamento da
argamassa, ao longo do tempo, vai então ser influenciado pelas características do suporte e da
interface que se vai criar entre estes dois materiais de construção (suporte e argamassa).
Quais serão os parâmetros que irão influenciar este comportamento? Este trabalho constará de uma
campanha experimental comparativa do comportamento das argamassas reproduzidas em moldes
laboratoriais com o seu comportamento quando aplicadas em suportes de tijolo ou betão.
Orientadores: Isabel Torres
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2.3
Estudo de argamassas com incorporação de cerâmica branca
Descrição
A procura de soluções para reaproveitamento de resíduos é uma preocupação crescente a nível
ambiental e mundial. Aproximadamente 30% do material produzido pela indústria cerâmica é
considerado desperdício e, muito frequentemente, depositado em aterro.
As argamassas antigas possuíam, na generalidade, cal como ligante, sendo também usual o recurso a
produtos que lhes conferissem determinadas propriedades, como é o caso dos resíduos de cerâmica
(em granulometria fina ou grossa).
Têm sido desenvolvidas diversas campanhas de análise de argamassas com resíduos de cerâmica de
barro vermelho, nomeadamente tijolo, telha, mosaico e vasos. Outro tipo de cerâmica que possuímos
e que gera bastantes resíduos é a cerâmica branca.
A faiança e a porcelana são formas de cerâmica branca
Este estudo tem como objetivo analisar a influência dos resíduos de faiança e porcelana no
comportamento higrotérmico e mecânico das argamassas de cal. Para isso vão executar-se provetes
de argamassa de cal com incorporação de resíduos da indústria de faiança e porcelana, com diversos
traços e com cal aérea e cal hidráulica natural e analisar/comparar o seu comportamento.
Orientadores: Isabel Torres
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2.4
Estudo do comportamento de rebocos exteriores com armaduras
Descrição
Os diversos tipos de reboco cimentício, quer marcadamente hidráulicos, quer com incorporação de
resinas, quer ainda para aplicações tradicionais, quer para revestimentos delgados, têm como grande
ameaça a fissuração, com consequências no desempenho, na durabilidade e na falta de satisfação da
sua função global. Nos últimos anos temos assistido ao uso cada vez mais frequente de armaduras,
quer metálicas, quer plásticas, para melhorar o seu comportamento e durabilidade mas nem sempre
com os melhores resultados, quer por desconhecimento das regras de aplicação, quer por um
deficiente conhecimento do comportamento mecânico do conjunto. Com este trabalho pretende-se,
por um lado, dar a conhecer os materiais, as suas características e as técnicas de aplicação com vista a
um resultado melhorado mas também, através de ensaios laboratoriais e simulação numérica
elementar, contribuir para o aprofundamento deste conhecimento, no que diz respeito aos materiais e
técnicas mais usados no mercado português.
Orientadores: Raimundo Mendes da Silva; Isabel Torres
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2.5
Conceção, execução e desempenho de juntas de expansão/contração de
paredes de alvenaria
Descrição
A expansão e contração dos materiais e elementos de construção apresentam valores significativos,
quer por ação da variação de temperatura, quer pela variação do teor de humidade, o que conduz a
variações dimensionais que, quando restringidas interna ou externamente, produzem um campo de
tensões muito elevado que pode levar à rotura. Apesar de estarmos perante um fenómeno muito
estudado do ponto de vista físico e tecnológico, é recorrente a observação de patologias (e mesmo de
acidentes muito graves) em particular em paredes de fachada em alvenaria de tijolo, nomeadamente
por deficiente conceção, cálculo ou execução das juntas de expansão/contração. Importa, pois, para a
realidade nacional, e tendo em consideração a prática e normalização europeia nesta matéria, criar
ferramentas de apoio ao projeto que permitam, não só dimensionar corretamente estas juntas, como
escolher os materiais adequados ao seu elevado desempenho segundo as diferentes perspetivas
(comportamento mecânico, durabilidade, estanquidade à água, etc.).
Orientadores: Raimundo Mendes da Silva
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2.6
Avaliação experimental de soluções de difusão acústica
Descrição
Em muitas situações de projeto acústico de salas de concertos ou teatros são utilizados painéis
difusores, normalmente aplicados nas paredes e/ou teto para ajustar a distribuição sonora no interior
da sala. Uma das vantagens destes elementos em relação aos painéis perfurados prende-se com a sua
capacidade para dispersar as reflexões sonoras sem retirar energia sonora ao espaço. Em salas de
concerto as soluções difusoras são muitas vezes escolhidas em detrimento dos perfurados para
eliminar ecos indesejáveis e em simultâneo manter a energia sonora gerada no espaço.
Neste trabalho pretende-se caracterizar experimentalmente a difusão proporcionada por
revestimentos com características difusoras.
b)
a)
Figura – Soluções de tratamento acústicos de salas: a) Painel perfurado, absorvente; b) Painel difusor.
Orientadores
Andreia Pereira; Diogo Mateus
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2.7
Avaliação in situ do desempenho térmico de soluções construtivas
Descrição:
Neste trabalho pretende-se efetuar a avaliação de desempenho térmico de soluções construtivas
existentes, através da determinação in situ do respetivo coeficiente de transmissão térmica e sua
comparação com valores de projeto.
Orientadores: Andreia Pereira; Diogo Mateus
2.8
Caracterização experimental higrotérmica de sistemas multi-camada
Descrição:
O conhecimento do coeficiente de transmissão térmica de soluções é fundamental na avaliação do
desempenho térmico e enérgico dos edifícios. Neste trabalho pretende-se efetuar a avaliação de
desempenho térmico de soluções construtivas, através da determinação experimental do coeficiente
de transmissão térmica.
Orientadores: Andreia Pereira; Diogo Mateus
2.9
Deteção de patologias não estruturais em edifícios
Descrição:
Neste trabalho pretendem-se efetuar a deteção de patologias em edifícios nomeadamente, defeitos na
aplicação do isolamento térmico, deteção de humidade, infiltrações, defeitos em revestimentos de
fachadas como vazios, fissuras ou descolamentos através da avaliação de temperaturas superficiais.
Serão analisados diversos casos de estudo.
Orientadores: Andreia Pereira; Diogo Mateus
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2.10 Estratégias para cidades mais silenciosas e verdes
Descrição:
Mais de metade dos residentes em grandes cidades da Europa vive em zonas em que o ruído
rodoviário e ferroviário afeta de forma adversa a saúde humana e bem estar. Além disso, muitos
espaços públicos, como parques, esplanadas e zonas verdes são também afectados por estas fontes de
ruído reduzindo o potencial destas áreas. A implementação nas zonas urbanas de estratégias de
mitigação do ruído trará ganhos na saúde pública e consequentemente ganhos económicos. Neste
trabalho pretende-se realizar uma compilação de estratégias para reduzir o ruído de tráfego através do
recurso a soluções sustentáveis.
Figura – Barreira de vegetação para reduzir o ruído de tráfego.
Orientadores: Andreia Pereira; Luís Godinho
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2.11 Estudo de soluções de reabilitação acústica para o caso dos pavimentos
tradicionais em madeira
Descrição:
As situações de reabilitação acústica apresentam diversas configurações, sobretudo decorrentes da época de construção
do edifício. No caso dos edifícios localizados em núcleos históricos onde os pavimentos são em madeira a reabilitação
obriga, muitas vezes, por motivações de ordem estrutural, a aplicação de soluções aligeiradas, que, de um modo geral, se
encontram menos estudadas e caracterizadas.
Neste trabalho pretende-se estudar soluções de reabilitação acústica para o caso de pavimentos tradicionais em madeira
tendo em consideração as condicionantes de ordem estrutural referidas. Será dado enfoque às soluções que permitem
reduzir a componente de ruído de percussão.
Figura – Pavimentos tradicionais em madeira.
Orientadores: Andreia Pereira; Diogo Mateus
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2.12 Avaliação e estudo de medidas de minimização de vibrações ambientais
em edifícios provocadas por solicitações dinâmicas impulsivas – Caso
de Estudo
Descrição:
O aumento generalizado das emissões de ruído e em especial de vibrações ambientais na
proximidade ou mesmo no interior de edifícios, constitui não só um fator de incomodidade, como
também um fator de degradação destes edifícios, podendo mesmo colocar em risco vidas humanas.
Tradicionalmente estas solicitações dinâmicas ocorriam fora dos edifícios a proteger, sendo exemplos
típicos os sismos, o desmonte de maciços rochosos, a demolição de edifícios por implosão e o tráfego
ferroviário. Contudo, hoje em dia, com a multiplicidade de equipamentos mecânicos e de algumas
atividades específicas no interior de edifícios, como por exemplo, a prática de halterofilismo em
ginásios, é cada vez mais frequente a coexistência da fonte de vibração e dos recetores sensíveis no
mesmo edifício, agravando os problemas associados à transmissão de vibrações. Neste contexto,
pretende-se com este trabalho proceder à avaliação e estudo de medidas de minimização de vibrações
para um caso de estudo.
Orientadores: Diogo Mateus; Andreia Pereira
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2.13 Caracterização acústica de elementos de construção, na reabilitação de
edifícios, com base na medição de vibrações
Descrição:
A avaliação do isolamento sonoro entre compartimentos em edifícios é baseada geralmente em
ensaios normalizados. Contudo, no caso de medições em edifícios, nomeadamente quando se
pretende proceder a obras de reabilitação, estes ensaios não permitem quantificar separadamente as
transmissões diretas e marginais e obriga a aceder aos compartimentos emissor e receptor. Deste
modo, a medição de vibrações, ao nível do elemento de separação direto e ao níveis dos elementos
marginais, poderá constituir uma ferramenta importante de caracterização experimental dos vários
elementos de compartimentação num edifício e no estudo de eventuais soluções de reabilitação
acústica. Por outro lado, esta metodologia, ainda que de forma aproximada, poderá permitir avaliar o
isolamento acústico sem necessidade de aceder ao compartimento receptor. Neste contexto, pretendese com este trabalho contribuir para a definição de metodologias expeditas, não destrutivas, de
avaliação de desempenho acústico de soluções no âmbito da reabilitação de edifícios. Este trabalho
terá uma forte componente experimental, de medição de vibrações, em soluções previamente
caracterizadas através de ensaios normalizados.
Orientadores: Diogo Mateus; Andreia Pereira
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2.14 Contribuição de sistemas de aproveitamento de energias renováveis nos
edifícios na eficiência energética dos edifícios habitacionais, à luz do
novo REH
Descrição
O crescente aumento dos consumos energéticos nos edifícios, baseados sobretudo nos combustíveis
fósseis, tem vindo a provocar desequilíbrios ambientais graves, colocando em risco as gerações
futuras. Para alcançar um novo equilíbrio, é fundamental apostar na utilização crescente de fontes de
energia renovável. Neste contexto, e à luz do novo REH, aprovado pelo Decreto-Lei nº 118/ 2013, de
20 de Agosto, é objetivo do presente trabalho o estudo de sistemas de aproveitamento de energias
renováveis e a sua aplicação específica em casos práticos de estudo.
Orientador: Diogo Mateus; Andreia Pereira
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2.15 Isolamento a sons de percussão de pavimentos – abordagem
experimental e numérica
Descrição
O comportamento acústico dos edifícios deve obedecer a requisitos acústicos que estão estabelecidos
em regulamentos. Na fase de projeto é importante definir as características acústicas dos elementos
construtivos de forma a responder aos requisitos exigidos.
O comportamento de elementos construtivos em relação ao isolamento sonoro pode ser caracterizado
de forma experimental ou através de modelos teóricos. Neste trabalho pretende-se conhecer de forma
detalhada o comportamento de pavimentos em relação à transmissão de sons de percussão. Para o
efeito serão analisados pavimentos de diversos tipos (simples, com revestimento elástico, flutuantes).
A sua caracterização será efetuada em banda de frequência estreita de forma a identificar os vários
mecanismos dinâmicos de transmissão do som. Esta caracterização será realizada experimentalmente
através de ensaios de percussão em câmaras acústicas e numericamente utilizando um modelo
existente para esse efeito.
Orientadores: Julieta António e António Tadeu
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.16 Estudo acústico e térmico de compósitos de materiais naturais
Descrição
A sustentabilidade na construção está associada cada vez mais à utilização de materiais naturais e
renováveis por um lado e ao aproveitamento de desperdícios ou resíduos para o fabrico de novos
materiais. Estes materiais possuirão uma mais-valia devido a serem mais ecológicos ou mais
sustentáveis, mas terão de cumprir outros requisitos em obra que lhe são exigidos ao longo da sua
vida. Algumas das características exigidas aos materiais são um bom comportamento térmico e
acústico. Neste trabalho vão estudar-se materiais compósitos feitos com desperdícios de origem
natural e caracterizar o seu comportamento acústico e térmico.
Orientadores: António Tadeu e Julieta António
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.17 O desempenho acústico dos edifícios e os pormenores construtivos
Descrição
O desempenho acústico dos edifícios está relacionado com os materiais aplicados, mas também com
a forma como são aplicados. Muitos dos problemas detetados, em termos acústicos, depois do
edifício construído estão relacionados com uma má escolha dos materiais ou com uma má aplicação
dos mesmos. Existem erros de mão-de-obra que se repetem e que dão origem a uma diminuição do
comportamento acústico dos edifícios. Neste trabalho pretende-se fazer um levantamento de erros de
construção que dão origem a desempenhos acústicos deficientes e da forma correta de implementar
as soluções. Serão ainda identificados alguns erros de projeto que por vezes são responsáveis pela
fraca qualidade acústica dos edifícios.
Orientadores: Julieta António
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2.18 NORMA PORTUGUESA BIM
Descrição
O tema tem como objetivo a investigação no domínio do BIM – Building Information Modeling e em
particular a obtenção de uma Norma Portuguesa para a modelação da informação em
empreendimentos da indústria da construção.
Deve ter-se como base de trabalho os resultados obtidos para a normalização em países nórdicos e no
reino unido.
O candidato deverá ter alguns conhecimentos em Revit ou, pelo menos, deverá ser utilizador
avançado de AutoCad. Deverá ter uma elevada proficiência na compreensão da língua inglesa escrita.
Orientador: Fernando Telmo Dias Pereira
2.19 CONTRATAÇÃO INTERNACIONAL
Descrição
O tema tem como objetivo um estudo comparativo de regras de contratação internacional no domínio
da indústria da construção.
Entre essas regras salientam-se as da FIDIC – Federation Internacional des Ingenieurs-Conseils, NEC
- New Engineering Contract ou NEC Engineering and Construction Contract, JCT - Joint Contracts
Tribunal.
O candidato deverá igualmente proceder a um estudo de caso, eventualmente ligado a países da
CPLP ou outro em que a indústria da construção portuguesa apresente resultados significativos de
internacionalização.
O candidato deverá ter uma elevada proficiência na compreensão da língua inglesa escrita.
Orientador: Fernando Telmo Dias Pereira
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2.20 Previsão da energia operacional em edifícios: Estudo paramétrico
Descrição
Nos países industrializados, o consumo de energia em edifícios é muito significativo mesmo tendo
como referência outros sectores de atividade, como por exemplo, os transportes e a indústria. No caso
da Europa, os edifícios representam cerca de 40% do total de energia final e das emissões de CO2.
Neste contexto, a eficiência energética em edifícios assume particular relevância para a redução da
energia operacional dos mesmos. A adequada conceção dos edifícios na fase de projeto é
fundamental para minimizar a energia operacional durante o ciclo de vida dos mesmos. Existem
diversas ferramentas de cálculo simplificado (por exemplo assumindo regime permanente ou quasepermanente no balanço térmico do edifício) que permitem estimar a energia que irá ser consumida na
fase de utilização do edifício e comparar os resultados obtidos para diversas soluções adotadas.
Os dois objetivos principais desta proposta de dissertação são: (1) realizar uma revisão do “estado da
arte” pretendendo identificar as ferramentas de cálculo simplificado existentes; (2) realizar um estudo
paramétrico através da utilização de uma ferramenta desse tipo (por exemplo a folha de cálculo, em
Excel, apresentada na figura seguinte).
Energia operacional prevista para um edifício (exemplo)
Orientador: Paulo Fernando Antunes dos Santos
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.21 Estimativa das perdas de calor para o solo em edifícios: Estudo
paramétrico
Descrição
As perdas de calor para o solo podem representar uma parcela significativa do balanço térmico do
edifício, em particular nos edifícios de reduzida altura (como por exemplo moradias). Se no inverno
estas perdas têm um efeito desfavorável no consumo de energia para aquecimento, no verão ocorre
precisamente o oposto. De facto, no verão as trocas de calor com o solo (normalmente mais fresco)
permitem aumentar as perdas de calor e assim minimizar as necessidades de arrefecimento.
Sendo assim, é essencial aquando da conceção do edifício escolher adequadamente o tipo de solução
construtiva mais eficiente (ver três hipóteses ilustrativas na figura seguinte), bem como especificar
adequadamente a espessura e o local para colocação do isolamento térmico junto ao solo.
Pretende-se com este trabalho efetuar um estudo paramétrico por forma a comparar o desempenho de
diversas soluções construtivas no que respeita às perdas de calor para o solo e correspondente
balanço térmico anual. Para o efeito poderá ser utilizada uma folha de cálculo, onde foi previamente
implementado o algoritmo que permite efetuar estes cálculos de acordo com a norma ISO 13370
(2007).
a) Pavimento térreo
b) Vazio sanitário
c) Pavimento térreo em cave
Três soluções construtivas previstas na ISO 13370 (2007)
Orientadores: Paulo Fernando Antunes dos Santos
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.22 Estratégias de minimização de pontes térmicas em edifícios com
estrutura metálica leve
Descrição
As alterações climáticas (aquecimento global), assim como a escassez e os elevados preços das
energias fósseis (não renováveis), conduziram a uma crescente preocupação e exigência
relativamente à eficiência energética, em particular nos edifícios. As perdas de calor originadas pelas
pontes térmicas podem representar uma importante parcela da energia consumida para aquecimento
(30%), podendo estas serem superiores aos benefícios extraídos da utilização de coletores solares
térmicos para produção de água quente sanitária.
Nos edifícios com estrutura metálica as pontes térmicas originadas pela elevada condutibilidade
térmica do aço, necessitam de ainda mais atenção no sentido de as mitigar (ver imagem seguinte).
Nesta dissertação, pretende-se estudar diversas formas de minimização de pontes térmicas em
edifícios com estrutura metálica leve constituída por perfis enformados a frio. Para além da revisão
do estado da arte sobre esta temática, pretende-se comparar a eficácia de cada uma das estratégias de
mitigação de pontes térmicas e verificar qual a melhoria do comportamento térmico e eficiência
energética através de um caso de estudo.
(a) Foto de infravermelhos
(b) Variação da temperatura na superfície exterior da fachada
Pontes térmicas devido aos perfis metálicos verticais numa fachada
Orientador: Paulo Fernando Antunes dos Santos
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2.23 Estratégias para o incremento da inércia térmica em edifícios com
estrutura leve em aço: “Ground heat source ventilation”
Descrição
A inércia térmica dos edifícios pode resultar em benefícios no que respeita ao comportamento
térmico e respetivo consumo de energia para aquecimento e arrefecimento. Existem várias estratégias
para compensar a fraca inércia térmica inerente a edifícios com reduzida massa, como é o caso dos
edifícios com estrutura metálica constituída por perfis metálicos enformados a frio. Uma das
estratégias é a ventilação através de tubagens enterradas (“Ground heat source ventilation”), que tem
a vantagem adicional de promover a ventilação do edifício.
Efetivamente devido à grande inércia térmica do solo, a diferença de temperatura entre este e o ar
exterior é significativa, podendo atingir para o clima de Coimbra quase 8ºC, como ilustrado na figura
seguinte (a). Como se pode verificar, esta diferença de temperatura é favorável tanto no Inverno
como no Verão. As tubagens enterradas funcionam como um permutador de calor solo-ar.
Numa dissertação anterior foram utilizadas fórmulas simplificadas para modelar a transferência calor
em tubagens enterradas, por onde circula o ar, que foram implementadas numa folha de cálculo em
Excel. Neste trabalho pretende-se utilizar ferramentas de cálculo mais sofisticados (ex. elementos
finitos e CFD “Computational Fluid Dynamics”) para modelar o referido escoamento e
correspondentes trocas de calor e posterior comparação com os resultados numéricos anteriores e
com medições in situ num sistema implantado num edifício residencial em Coimbra (ver figura
seguinte (b)).
25
Differences
Air Temp.
Ground Temp.
20
Temperature (ºC)
15
10
5
7,8
6,6
6
3,3
2,4
0,8
0
-1,7
-2,2
-5
-4,8
-4,9
-6,4
-7
Jun
Jul
-10
Jan
Feb
Mar
Apr
May
Aug
Sep
Oct
Nov
Dec
(a) Temperatura média mensal do ar e do solo a 2 m de
profundidades e respectivas diferenças (Coimbra)
(b) Instalação das tubagens enterradas para um
edifício residencial em Coimbra
“Ground heat source ventilation”
Orientadores: Paulo Fernando Antunes dos Santos, António Gameiro (DEM-FCTUC)
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.24 Avaliação da sustentabilidade de edifícios em fase de projeto
Descrição
Environmental impacts and costs
A indústria da construção é um dos sectores de atividade que consume mais recursos e onde se
produzem mais resíduos, sendo simultaneamente um dos principais motores da economia global,
desempenha um papel fundamental no desenvolvimento sustentável.
Os edifícios estão entre as estruturas de engenharia mais importantes. As medidas para tornar os
edifícios mais sustentáveis resultam principalmente das abordagens de ciclo de vida, abrangendo os
três principais aspetos da sustentabilidade: ambiental, económica e social/cultural.
O conceito de ciclo de vida considera todas as etapas: desde a conceção da estrutura até ao fim de sua
vida útil; desde a extração de matéria-prima até à gestão de resíduos de construção e demolição. A
utilização desta abordagem no início do processo de conceção é muito importante para a obtenção de
uma construção sustentável, como ilustrado na figura seguinte.
Pretende-se com esta dissertação realizar uma avaliação da sustentabilidade através da análise de
ciclo de vida realizada na fase de projeto de um edifício (caso de estudo), comparando a utilização de
diferentes soluções construtivas. Para o efeito será utilizada uma nova ferramenta de cálculo
desenvolvida no âmbito de um projeto europeu de investigação.
Cumulated impacts
and costs
Possibility to influence
impacts and costs
Time
Planning & Design
Construction
Use and maintenance
Influência das decisões de projeto sobre os impactes no ciclo de vida e custos
Orientadores: Paulo Fernando Antunes dos Santos, Helena Maria dos Santos Gervásio
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.25 Isolamento de condutas de AVAC – estratégias de avaliação da
componente acústica
Descrição
As condutas associadas ao transporte de ar em sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado
(AVAC) são um elemento extremamente comum nos nossos edifícios. Em diferentes tipos de
edifícios, estas condutas encarregam-se do transporte de ar novo climatizado (insuflação), e da
remoção do ar existente (extração) nos espaços em utilização. O grande número de equipamentos que
constituem os sistemas de climatização e AVAC, nomeadamente dispositivos como ventiladores,
chillers ou unidades de tratamento de ar, e de traçados mais ou menos sinuosos, faz com que, para
além do efeito de climatizar os espaços utilizados, se produzam ruídos de diferentes tipos que se
propagam por todo o sistema, e acabam por interferir com esta utilização e com o conforto interior
nos edifícios.
No trabalho que aqui se propõe, pretende-se realizar, em primeiro lugar, uma síntese dos processos
de dimensionamento e cálculo da propagação de ruído nos sistemas AVAC, bem como dos que são
usualmente utilizados no cálculo de dispositivos como atenuadores sonoros. Complementarmente,
pretende-se aplicar uma ferramenta de modelação computacional para a análise de alguns
dispositivos específicos, como câmaras de expansão, plenos ou atenuadores, comparando os
resultados que fornece com os que se obtêm por aplicação das metodologias identificadas na primeira
fase.
Orientadores: Luís Godinho; Paulo Amado Mendes
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.26 Comportamento de barreiras acústicas – a aplicação do conceito de
“cristal sónico” à atenuação do ruído de tráfego
Descrição
Nos últimos anos, tem vindo a ser desenvolvido o conceito de “cristal sónico” como tecnologia
aplicável na atenuação do ruído. Estas estruturas apresentam uma configuração totalmente distinta
das convencionais barreiras acústicas, tendo uma estrutura aberta, constituída por elementos
individuais separados entre si. Este tema enquadra-se num projeto de investigação atualmente em
curso na FCTUC e no ITeCons, onde se pretende explorar a aplicabilidade deste conceito à mitigação
do ruído de tráfego.
(imagem retirada de http://www.lboro.ac.uk/microsites/enterprise/noise/applications.html)
Orientadores: Luís Godinho; Paulo Amado Mendes
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.27 Análise de painéis difusores acústicos 2D e 3D
Descrição
Os difusores acústicos são correntemente utilizados no condicionamento acústico de espaços com
maiores exigências acústicas (estúdios, salas de espetáculos, etc). Estes difusores acústicos servem
sobretudo para manter uma acústica das salas adequada, sem absorções excessivas e espalhando o
som mais uniformemente pela sala, mas ao mesmo tempo eliminando defeitos acústicos como ecos
ou zonas sombra. A definição de configurações adequadas para estes painéis é um tema atual e que
tem merecido a atenção de muitos investigadores a nível internacional. Neste trabalho pretende-se
efetuar um estudo computacional e experimental onde se comparam diferentes configurações de
difusores acústicos, tentando perceber a influência de diferentes parâmetros e as vantagens e
desvantagens dos diferentes tipos de difusor mais usados.
(Exemplo da aplicação de difusores acústicos no grande auditório do Conservatório de Música de Coimbra)
Orientadores: Luís Godinho; Diogo Mateus
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.28 Sistemas de aquecimento a água com superfícies radiantes: simulação
dinâmica do seu funcionamento
Descrição
Num sistema de aquecimento por pavimento radiante, o ambiente interior é aquecido a partir de uma
fonte central de calor, onde se processa o aquecimento de um fluido que conduz a energia térmica aos
vários espaços. Este fluido circula depois ao longo de uma grande extensão de tubagem, distribuída
sob o pavimento do espaço, sendo a energia transportada libertada gradualmente para o meio
envolvente (através do pavimento), aquecendo-o. O dimensionamento deste tipo de sistemas tem que
ser realizado segundo as perspetivas hidráulica e térmica, sendo que esta segunda condiciona
variáveis como os caudais e a temperatura da água a circular e é muito influenciada pela
constituição/distribuição do pavimento radiante.
Este trabalho surge na sequência de trabalhos já desenvolvidos nesta área, nos quais se estabeleceram
metodologias de simulação em regime permanente, se estudou a influência de algumas variáveis no
seu funcionamento e se obtiveram ábacos de apoio a projeto. Pretende-se, agora, simular a operação
deste tipo de sistemas de aquecimento em regime transiente, isto é, variável com o tempo, recorrendo
a ferramentas de modelação computacional.
Orientadores: Luís Godinho; Paulo Amado Mendes
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.29 Avaliação de desempenho térmico de elementos construtivos
Descrição
O presente trabalho insere-se num projeto de investigação em curso (FunctionalStone) e tem por
objetivo a quantificação do desempenho térmico de elementos de construção. Consistirá na seleção
de diferentes materiais e elementos construtivos (a definir oportunamente), na determinação e
otimização do seu desempenho térmico, com recurso a realização de ensaios laboratoriais e modelos
numéricos.
Orientadores: Fernando Branco, Luís Godinho
2.30 Avaliação das propriedades de durabilidade de ligantes ativados
alcalinamente
Descrição
O presente trabalho tem como objetivo caracterizar as propriedades de durabilidade de ligantes
ativados alcalinamente, sem cimento Portland normal, relativamente a diferentes parâmetros, como
por exemplo a penetração de cloretos e carbonatação. Serão realizados ensaios laboratoriais, com o
objetivo de identificar os parâmetros que condicionam a durabilidade neste tipo de materiais
inovadores, e de quantificar a sua influência.
Orientadores: Fernando G. Branco, Luís Ferreira
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.31 Avaliação de resistência do betão in situ
Descrição
Este tema surge na continuidade de trabalho realizado em anos letivos anteriores, no sentido de
contribuir para um maior rigor e objetividade na utilização de métodos não-destrutivos e semidestrutivos na estimativa da resistência de elementos em betão, e interpretação dos resultados
obtidos. Prevê-se a realização de ensaios laboratoriais e in-situ, utilizando diferentes métodos de
estimativa de resistência de betão. Pretende-se identificar os parâmetros que influem no
desenvolvimento da resistência in-situ e quantificar essa influência.
Orientador: Prof. Fernando G. Branco
2.32 Proteção face a temperaturas elevadas de lâminas de CFRP aplicadas ao
reforço de estruturas
Descrição
A presente dissertação tem como objetivo estudar a eficácia da utilização de sistemas de proteção ao
fogo de elementos de betão reforçados com mantas ou laminados de FRP colados. Em trabalho
realizado anteriormente, foi estudada a eficácia da utilização de sistemas combinados na proteção ao
fogo de elementos de betão reforçados com laminados de FRP colados. No trabalho agora proposto,
pretende aprofundar-se o conhecimento anteriormente obtido, estudando-se o desempenho de
técnicas de proteção de estruturas na temperatura na melhoria de desempenho de elementos
reforçados com FRP. Os objetivos definidos são os seguintes: (1) estudo laboratorial de diferentes
materiais de proteção alternativos ou complementares das argamassas, para quantificação da sua
eficácia (2) avaliação do desempenho para diferentes níveis de carga e vários tipos de betão.
Orientadores: Fernando G. Branco, Eduardo Júlio
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.33 Avaliação do comportamento térmico de materiais reflectantes e de
tintas
Descrição
Sabe-se, que uma significativa parcela (cerca de 40%) do consumo energético na União Europeia se
deve aos edifícios, e sabe-se, igualmente, que este sector é responsável pela emissão de cerca de um
terço do dióxido de carbono. Por estas razões, um esforço significativo tem sido concentrado nas
intervenções ao nível dos edifícios, promovendo a sua eficiência energética e adotando medidas
legislativas que obriguem à adoção de medidas técnicas conducentes a um aumento dessa eficiência.
O desempenho energético dos edifícios depende em grande parte do comportamento térmico da
evolvente. Uma das propriedades que mais influencia o comportamento dos elementos opacos é a
condutibilidade térmica. Além disso, tem havido uma valorização gradual de outros parâmetros, tal
como a emissividade das superfícies, o que acontece nos isolamentos térmicos reflectantes e em
tintas com desempenho térmico melhorado. O presente trabalho tem como objetivo estudar,
desenvolver e aplicar métodos de determinação da resistência térmica de materiais reflectantes e de
tintas. Prevê-se a exploração do equipamento “Guarded Hot Plate”, o que obrigará à definição de
procedimentos de ensaio específicos, aplicáveis a este tipo de materiais.
Orientador: Nuno Simões
35
Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.34 Uso da termografia para caracterizar soluções construtivas
Descrição
O adequado desempenho dos materiais, dos elementos de construção e soluções estruturais depende,
por vezes, da presença de defeitos internos. Deste modo, a prévia deteção e caracterização de
fissuras, vazios, delaminações e outro tipo de defeitos revela-se essencial para a prevenção de
manifestações patológicas das soluções construtivas e de problemas estruturais. Atualmente, para
avaliar o estado funcional de um sistema é possível o recurso a um vasto conjunto de técnicas não
destrutivas, em alternativa à utilização de técnicas invasivas. Como a difusão de calor através de um
corpo é sensível à sua composição e à eventual presença de fissuras, vazios e outras classes de
defeitos, a utilização de técnicas de termografia por infravermelhos (IRT) tem-se revelado um
poderoso método de inspeção não destrutiva. A crescente importância da deteção e caracterização das
anomalias internas utilizando técnicas não destrutivas aliadas à evolução das técnicas de IRT e dos
modelos de predição, motiva a exploração de métodos quantitativos. Para se poder aplicar a
termografia por infravermelhos como uma técnica de inspeção quantitativa é fundamental o profundo
conhecimento das variáveis que afetam os fenómenos de transferência de calor e os parâmetros que
condicionam o uso da termografia. Por este motivo, irá implementar-se uma extensa campanha
laboratorial pretendendo-se determinar a aptidão e as limitações do uso da termografia por
infravermelhos como uma técnica quantitativa de deteção de fissuras, vazios e outros tipos de
defeitos, mas também para estimar o desempenho térmico de soluções construtivas.
Orientadores: António Tadeu, Nuno Simões
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Área de Especialização de Construções 2014-2015
2.35 Aderência de armaduras nervuradas de aço ao betão
Descrição
A correta aderência entre o betão e os varões de aço que constituem as armaduras dos elementos de
betão armado é decisiva para o trabalhar em conjunto daqueles materiais. A aderência das armaduras
ao betão condiciona o comportamento e a resistência das peças de betão armado, sendo deste modo
importante garantir que ela ocorre eficazmente.
Neste sentido, em Portugal, tem-se optado por controlar as características geométricas das nervuras
dos varões de aço para armaduras de betão armado, através da realização de ensaios para controlo da
produção e de ensaios de receção em obra. Nestes ensaios são determinados parâmetros
caracterizadores das nervuras transversais, como a sua altura e afastamento, o perímetro sem nervuras
transversais e a área relativa das nervuras transversais, que deverão ser comparados com valores
especificados para os diferentes tipos de aço.
Pretende-se, com este trabalho de investigação, analisar a influência da variação de alguns daqueles
parâmetros e de outras características dos varões de aço nervurados, na aderência destes ao betão.
Orientadores: Paulo Amado Mendes e Fernando Branco
2.36 Análise do comportamento acústico de revestimentos microperfurados
Descrição
A utilização de painéis perfurados, feitos em diferentes materiais, tem sido frequente, revelando-se
uma solução eficiente para o condicionamento acústico de salas. Em alguns casos, contudo, o
impacto visual destas soluções no espaço interior pode indesejado, podendo ser interessante o recurso
a estratégias alternativas. A redução significativa das dimensões dos furos dos painéis perfurados
pode ser uma boa estratégia, tornando os furos praticamente invisíveis quando observados a uma
certa distância dos painéis. Alguns trabalhos já publicados sugerem que este tipo de soluções pode
apresentar um comportamento acústico interessante.
No âmbito deste trabalho, pretende-se levar a cabo uma análise experimental do comportamento de
painéis microperfurados feitos em MDF. O principal objetivo será avaliar a eficiência acústica destas
soluções com diferentes dimensões das aberturas e espaçamentos, incorporando caixas-de-ar com
diferentes dimensões e características. Os ensaios experimentais serão realizados em tubo de
impedância (segundo a metodologia da norma ISO 10534–2), com recurso a amostras circulares de
pequenas dimensões. Pretende-se que os dados obtidos experimentalmente sejam analisados e
comparados com resultados de modelos teóricos disponíveis na literatura, bem como de soluções
técnicas disponíveis no mercado.
Orientadores: Paulo Amado Mendes e Luís Godinho
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