Repositório Comunidade: DECDEChttps://hdl.handle.net/1822/93802024-03-28T21:21:47Z2024-03-28T21:21:47ZDesign of reinforced concrete slabs under the combined effect of restrained shrinkage and applied loadsGomes, José Guimarãeshttps://hdl.handle.net/1822/892422024-03-04T13:20:56Z2024-03-04T13:20:56ZTítulo: Design of reinforced concrete slabs under the combined effect of restrained shrinkage and applied loads
Autor: Gomes, José Guimarães
Resumo: O controlo da fissuração em estruturas de betão armado (BA) é essencial para o correto funcionamento em serviço, ao longo do respetivo período de vida útil, sem custos de manutenção acrescidos. As recomendações e códigos de dimensionamento atuais fornecem metodologias para dimensionamento de elementos de BA sujeitos aos efeitos independentes de carregamento externo ou deformações impostas restringidas. No entanto, o cálculo de forças de restrição atuantes e de abertura de fendas em estruturas sujeitas à combinação dos dois efeitos é ainda um desafio devido à falta de conhecimento sobre a complexa interação que existe entre os efeitos da flexão, viscoelasticidade e deformações impostas no desenvolvimento da fissuração.
Tendo como objetivo aprofundar os conhecimentos em relação à combinação de efeitos acima descritos, é apresentado um novo método experimental para ensaio de elementos de betão (tipo laje) restringidos. Este método consiste na utilização de um dispositivo para restrição axial de um elemento de BA sujeito, simultaneamente, a esforços de flexão e de corte. A restrição das deformações impostas é realizada através de atuadores hidráulicos conectados a uma das extremidades do proves, permitindo o ajuste progressivo do esforço axial atuante de forma a controlar a deformação de uma região de controlo previamente definida (restrição ativa).
A campanha experimental apresentada fornece uma base de dados importante para validação de abordagens numérica e analíticas para previsão do comportamento estrutural em lajes restringidas sujeitas a cargas de serviço. O comportamento higro-mecânico dos provetes ensaiados é simulado com um modelo 3D multi-físico baseado no método de elementos finitos. A mesma estratégia de simulação, é adotada na análise de um caso de estudo referente ao comportamento em serviço de uma laje unidirecional totalmente restringida e sujeita a uma combinação de ações quase-permanente. É ainda proposto um método simplificado, baseado na compatibilidade de deformações, para estimativa da força de restrição atuante a longo prazo em estruturas longitudinalmente restringidas. Este método é validado com base nas análises experimentais e numérica abordadas nesta dissertação e pode ser aplicado em combinação com as formulações mais recentes para cálculo de abertura de fenda em estruturas de betão armado, considerando um cenário de flexão composta.; Cracking control of reinforced concrete (RC) is of paramount importance to ensure a proper service behaviour on RC structures, during their lifespan, without excessive maintenance costs. Current design codes and recommendations for RC structures provide methodologies for reinforcement design on elements subjected to the independent effects of either external loads or restraints due to imposed deformations. However, the determination of restraint forces and crack width control in structures subjected to the combination of such two effects is still a challenge, due to the lack of knowledge about the complex interplay between the effects of bending, viscoelasticity and imposed deformations on crack width development.
To further investigate the aforementioned effects and their intricate interplay, a new experimental method is applied, in which a restraining device is used to constrain the axial deformation of a slab-like specimen, while allowing it to simultaneously endure bending and shear stresses. The deformation is restrained by two hydraulic actuators connected to one of the slab extremities, allowing a progressive adjustment of the axial force installed whilst controlling the deformation on a pre-defined region (active restraint).
The experimental campaign provides an important and unprecedented database for validation of numerical and analytical approaches for prediction of the structural behaviour of restrained slabs subjected to service load. In this work, the hygro-mechanical behaviour of the tested specimens is simulated with a 3D Finite Element (FE) based multi-physics framework. Upon experimental validation of the multi-physics approach, the same numerical simulation strategy is used for the analysis of a case study regarding the serviceability behaviour of a fully restrained one-way slab, subjected to a quasi-permanent load combination.
A simplified method based on the compatibility of deformation is also proposed for estimation of the long-term restraint forces. This method is validated with both experimental and numerical (based on multi-physics approach) analyses and may be applied in combination with the most up-to-date design code formulations for estimation of crack width in RC elements by considering a scenario of composed bending.
Descrição: Tese de doutoramento em Civil Engineering
<b>Tipo</b>: doctoralThesis2024-03-04T13:20:56ZMulti-scale investigation on durability and long-term behaviour of concrete elements strengthened with CFRP laminates according to the EBR and NSM techniquesCruz, José Ricardo Loureirohttps://hdl.handle.net/1822/890192024-02-23T11:54:13ZTítulo: Multi-scale investigation on durability and long-term behaviour of concrete elements strengthened with CFRP laminates according to the EBR and NSM techniques
Autor: Cruz, José Ricardo Loureiro
Resumo: In recent decades, the strengthening of existing reinforced concrete (RC) structures has become an
option widely adopted, entailing a sustainable way of preserving and extending the service life of such
structures. Carbon Fibre Reinforced Polymer (CFRP) laminates have been increasingly used as
strengthening material mainly by using the passive techniques such as Externally Bonded
Reinforcement (EBR) and Near Surface Mounted (NSM). Furthermore, EBR technique can be improved
with the use of active external prestressing by means of the Mechanical Anchorage (MA) and Gradient
Anchorage (GA). Typically, structural epoxy adhesives are used to ensure the bond between CFRP
laminates and the concrete surface.
The present work intends to contribute for the existing knowledge on the durability and long-term
behaviour of RC structures strengthened with CFRP laminates under natural ageing since the available
literature in this area is scarce.
The study carried out comprises an extensive multi-scale experimental program involving three types of
specimens at meso- and full-scale, namely: (i) specimens of the involved materials, (ii) specimens to
study the bond between CFRP laminates and concrete, and (iii) RC slabs strengthened in flexure with
CFRP laminates under sustained load. Four natural environments were selected to induce ageing
mainly by carbonation, freeze-thaw cycles, elevated temperatures, and airborne chlorides from
seawater. Additionally, a control and a water immersion environment were considered. The evolution of
the durability was evaluated mainly throughout mechanical characterization of the materials and bond
specimens up to 2 years. The RC slabs under sustained load were continuously monitored for 3 years.
The experimental program was complemented with attempts of correlations between accelerated and
natural ageing, and with proposals for improving the existing design guidelines.; Nas últimas décadas, o reforço de estruturas de betão armado (BA) existentes tornou-se uma opção
largamente adotada, consistindo numa forma sustentável de preservar e prolongar a vida útil dessas
estruturas. Os laminados de Polímeros Reforçados com Fibra de Carbono (CFRP) têm vindo a ser cada
vez mais utilizados como material de reforço, principalmente utilizando técnicas passivas tais como a
colagem externa de laminados (Externally Bounded Reinforcement, EBR) e a inserção de laminados no
betão de recobrimento (Near Surface Mounted, NSM). Além disso, a técnica EBR pode ser tornada
mais eficiente através da aplicação de pré-esforço externo ativo e utilizando o método da Ancoragem
Mecânica (MA) ou do Gradiente de Ancoragem (GA). Tipicamente, são utilizados adesivos epóxi para
garantir a ligação entre os laminados de CFRP e o betão.
O presente trabalho pretende contribuir para o conhecimento existente sobre durabilidade e
comportamento a longo prazo de estruturas de BA reforçadas com laminados de CFRP em ambientes
de envelhecimento natural uma vez que a literatura nesta área é escassa.
O estudo realizado comtemplou um extenso programa experimental multi-escala incluindo três tipos de
provetes à mesoescala e escala real, nomeadamente: (i) provetes dos materiais envolvidos, (ii) provetes
para estudo da ligação entre laminados de CFRP e betão e (iii) lajes de BA reforçadas à flexão com
laminados de CFRP sob carregamento constante. Foram considerados quatro ambientes naturais para
indução de envelhecimento sobretudo por carbonatação, ciclos gelo-degelo, temperaturas elevadas e
ação dos cloretos transportados pelo ar da água do mar. Adicionalmente, foi considerado um ambiente
de controlo e um ambiente de imersão continua em água. A evolução da durabilidade foi avaliada
sobretudo pela caracterização mecânica dos provetes dos materiais e da ligação durante 2 anos. As
lajes de BA reforçadas com laminados de CFRP sob carregamento constante foram monitorizadas
continuamente durante 3 anos. O programa experimental foi complementado com tentativas de
comparações entre envelhecimento acelerado e natural, e ainda com propostas para melhorar as
normas de projeto existentes.
Descrição: Programa doutoral em Civil Engineering
<b>Tipo</b>: doctoralThesisDo urbanismo pós-moderno ao pós-contemporâneo, a sustentabilidade no processo de planeamentoVeloso, Águeda Filipa Soareshttps://hdl.handle.net/1822/883332024-01-29T11:26:49Z2024-01-29T11:26:48ZTítulo: Do urbanismo pós-moderno ao pós-contemporâneo, a sustentabilidade no processo de planeamento
Autor: Veloso, Águeda Filipa Soares
Resumo: O urbanismo surgiu associado à procura de um planeamento urbano mais cuidado. Nesse contexto,
no século XIX, o urbanismo visava proporcionar às cidades, em grande expansão na altura, melhores
condições sanitárias e de habitação. Essas eram preocupações correspondentes ao período pós-moderno
do final do século XIX, e que se foi consolidando como prática das cidades ao longo do período
contemporâneo. O estudo do urbanismo pressupõe analisar e perceber a forma como as cidades têm
vindo a adotar soluções de planeamento e desenvolvimento urbano em prol dos seus cidadãos e na
preservação do bem-estar e da qualidade do ambiente urbano.
Entendendo que o urbanismo tem tido uma evolução face a novos desafios do planeamento urbano,
o objetivo desta dissertação é demonstrar que houve mudanças profundas no tecido e administração das
cidades que criou uma rutura face ao urbanismo contemporâneo. Assim, o foco é dar resposta às
seguintes questões de investigação: Como se desenvolveu o urbanismo? Como é que as smart cities
podem ser consideradas o futuro do urbanismo? Como é o planeamento sustentável nas smart cities?
Nas smart cities, em que se foca o pilar de smart environmet? As respostas irão permitir estudar o
urbanismo pós-moderno e a sua evolução numa visão pós-contemporânea, em que se pode considerar
que a sustentabilidade é um elemento-chave. Neste sentido, o estudo de quatro smart cities permite
compreender como são enfrentados desafios urbanos e que soluções são adoptadas em prol de superar
ou mitigar os seus efeitos através da adoção do critério smart. Com essa leitura é possível identificar
linhas orientadoras para que outras cidades possam seguir as suas pisadas nos pontos em que estas
foram bem-sucedidas e evitar erros já cometidos. Com efeito, as transformações repentinas
desencadeadas pelos saltos tecnológicos abruptos têm marcado a história recente das cidades, tendo
sido concluído de uma forma geral que uma cidade pós-contemporânea deve: oferecer um modelo de
administração sem papel; facilitar os processos de administração; aumentar a acessibilidade; tomar
decisões locais transparentes.
Concluindo, as cidades podem adotar um urbanismo com base nas suas virtudes. Desta forma,
quando se fala em futuro das cidades, é importante distinguir entre a utopia e visão e perceber o quanto
cada uma influência a perceção que existe do futuro.; Urbanism emerged in association with the search for more careful urban planning. In this context, in
the 19th century, urbanism aimed to provide cities, which were expanding greatly at the time, with better
sanitary and housing conditions. These were concerns corresponding to the post-modern period of the
late nineteenth century, and which became consolidated as a practice in cities throughout the
contemporary period. The study of urbanism presupposes analyzing and understanding how cities have
been adopting urban planning and development solutions for the benefit of their citizens and in preserving
the well-being and quality of the urban environment.
Understanding that urbanism has been evolving in face of new urban planning challenges, the aim
of this dissertation is to demonstrate that there have been profound changes in the fabric and
administration of cities that have created a rupture in face of post-modern urbanism. Thus, the focus is
to answer the following research questions: How has urbanism developed? How can smart cities be
considered the future of urbanism? What does sustainable planning look like in smart cities? In smart
cities, what does the smart environment pillar focus on? The answers will allow us to study post-modern
urbanism and its evolution in a post-contemporary vision, in which sustainability can be considered a key
element. In this sense, the study of four smart cities allows us to understand how urban challenges are
faced and what solutions are adopted in order to overcome or mitigate their effects through the adoption
of the smart criteria. With this reading it is possible to identify guidelines so that other cities can follow in
their footsteps where they have succeeded and avoid mistakes already made. Indeed, the sudden
transformations triggered by abrupt technological leaps have marked the recent history of cities, and it
has been generally concluded that a post-contemporary city must: Offer a paperless administration model;
Facilitate administration processes; Increase accessibility; Make transparent local decisions.
In conclusion, cities can adopt an urbanism based on their virtues. Thus, when talking about the
future of cities, it is important to distinguish between utopia and vision and understand how much each
influences the perception that exists of the future.
Descrição: Dissertação de mestrado em Engenharia Urbana
<b>Tipo</b>: masterThesis2024-01-29T11:26:48ZAdoption of open-source BIM authoring in architectural design processIbrahimzade, Nigarhttps://hdl.handle.net/1822/883042024-01-26T12:01:36Z2024-01-26T12:01:32ZTítulo: Adoption of open-source BIM authoring in architectural design process
Autor: Ibrahimzade, Nigar
Resumo: Devido ao aumento da escala dos projectos de arquitectura, à complexidade dos processos de
construção, e ao aumento da implementação do BIM, há uma maior procura de software de autoria
profissional de modelação BIM.
No entanto, num mundo onde o software proprietário domina o mercado, nem sempre é possível
alcançar uma interoperabilidade total dos dados com software proprietário. Além disso, como as
empresas de software controlam estritamente a direcção do desenvolvimento de software, a indústria
torna-se dependente dos seus produtos e políticas financeiras. Esta situação cria problemas para alguns
campos da indústria de AEC (Arquitectura, Engenharia e Construção) e causa dificuldades para a
interoperabilidade entre o software utilizado. Por outro lado, OpenBIM, como abordagem padrão de
intercâmbio de dados, pode satisfazer bem as necessidades de interacção de informação entre
diferentes softwares e melhorar a eficiência e precisão da colaboração, ao mesmo tempo que satisfaz
as necessidades de todas as partes interessadas. No entanto, para implementar plenamente o conceito
OpenBIM, a indústria terá de implementar mais software de fonte aberta (OSS). Actualmente, o termo
open source tem sido cada vez mais implementado em projectosarquitectónicos, no entanto, há pouca
investigação sobre o potencial do OSS para substituir totalmente as actuais ferramentas de autoria
proprietárias do BIM.
O objectivo desta dissertação é compreender se o software BIM de código aberto pode suportar
totalmente todo o ciclo de vida do projecto e analisar os pontos fortes e fracos do processo. De acordo
com a investigação realizada até agora, não existe actualmente nenhum levantamento satisfatório do
potencial total do Software BIM Aberto utilizado no contexto da indústria AEC (Arquitectura,
Engenharia e Construção). Esta dissertação visa preencher a lacuna e introduzir uma revisão analítica
da utilização de Software BIM Aberto de acordo com as tarefas de Projeto, a competência
organizacional, a documentação da empresa de projeto, e a compatibilidade. Neste documento, são
introduzidas e investigadas as normas relacionadas com o BIM aberto, possível utilização de software,
normas para a interoperabilidade da informação, e capacidade de concepção com aplicações, com base
em websites e literatura relacionados. Espera-se que os resultados da investigação beneficiem a
comunidade de projetoarquitectónico, fazendo avançar a sua compreensão dos factores que afectam a
aceitação da tecnologia do Software Open BIM e o seu impacto no desempenho de uma empresa de
projeto. Além disso, a análise sistemática da teoria e prática do software de código aberto neste artigo
pode apoiar a sua investigação e aplicação futuras.; Due to the increase in the scale of the architectural projects, the complexity of construction processes,
and the increase in BIM implementation, there is a higher demand for professional BIM authoring
software.
However, in a world where proprietary software dominates the market, not always full interoperability
of data can be achieved with proprietary software. Furthermore, as software companies strictly control
the direction of software development, the industry becomes dependent on their products and financial
policies. This situation creates problems for some fields of the AEC (Architecture, Engineering &
Construction) industry and causes difficulties for the interoperability among the used software. On the
other hand, OpenBIM, as a standard approach of data exchange, can meet the needs of information
interaction among different software and improve the efficiency and accuracy of collaboration while
meeting the needs of all stakeholders. However, to fully implement the OpenBIM concept, the
industry will need to implement more open-source software (OSS). Nowadays, the term open source
has increasingly been implemented in architectural designs, yet there is little research on the OSS
potential to replace fully current proprietary BIM Authoring tools.
The purpose of this dissertation is to understand if Open Source BIM software can fully support the
project's whole life cycle and analyze the strong and weak points of the process. According to the
investigation done till now, there is currently no satisfactory survey of the full potential of Open BIM
Software used in the context of the AEC (Architecture, Engineering & Construction) industry. This
dissertation aims to fill the gap and introduce an analytical review of Open BIM software use
according to the Design tasks, the organizational competence, and documentation of the design firm,
and compatibility. In this paper, the Open BIM-related standards, possible software use, standards for
information interoperability, and designer capability with applications are introduced and investigated
based on related websites and literature. The research results are expected to benefit the architectural
design community by advancing their understanding of the factors that affect the acceptance of Open
BIM Software technology and their impact on a design firm's performance. Furthermore, the
systematic analysis of the theory and practice of Open Source software in this paper can support its
further research and application.
Descrição: Dissertação de mestrado em European Master in Building Information Modelling
<b>Tipo</b>: masterThesis2024-01-26T12:01:32ZEngineering with nature: an innovative solution for coastal erosion protectionVieira, Bárbara Filipa Vasquezhttps://hdl.handle.net/1822/797232023-10-02T13:03:54Z2022-09-27T10:12:03ZTítulo: Engineering with nature: an innovative solution for coastal erosion protection
Autor: Vieira, Bárbara Filipa Vasquez
Resumo: Coastal zones are a much-appreciated environment by society, and support a large amount of
economic and leisure activities. Growing demographic pressure on these very special territories that are
associated to rapid economic growth and coastward migration has resulted in significant infrastructure
and assets located in risk-prone areas, increasing exposure and vulnerability to natural disasters along
the coast, including erosion, flooding and salt intrusion. In these areas, sediment transport and erosive
processes are worldwide critical aspects for territory planning and management, especially in countries
with long coastline like Portugal, since these phenomena often endanger human life and property
protection. A research effort is still needed to find more robust and nature-based protection solutions
adequate for high energetic coastal environments. The design, construction and maintenance of coastal
protection structures incorporating principles of resilience to climate change impacts require a
comprehensive multidisciplinary scientific approach for a deep understanding on coastal hydromorphodynamics
and on the behaviour of new eco-materials in marine environments. In this research
work different methodologies were applied to describe: (i) wave climate regimes under uncertainty of
climate changes scenarios off Iberian Peninsula coast; (ii) coastal hydro-morphology dynamics applying
numeric modelling tools; and (iii) thermo-mechanical behaviour of an innovative eco-engineering
solution for recycled steel fibre reinforced concrete armour unit. The main outcomes of this research
are: (i) the determination of 10-, 50-, and 100-year return period of significant wave height and wave
peak period values that can be used with confidence as design parameters for structural analyses in
maritime works to be built in the western coast off Iberian Peninsula; (ii) results of a comparative study
on coastal protection structures to promote wave energy dissipation and sediments retention; (iii) the
proposal of an optimized geometry of maritime structures under longitudinal drift reversal conditions
based on hydro- and morphodynamics modelling; (iv) a deep study on thermo-mechanical behaviour of
a recycled steel fibre reinforced concrete armour unit; and (v) the proposal of an innovative ecoengineering
solution for breakwater armour incorporating the new scientific achievements. Globally, this
research work aims at the design and assessment of innovative nature-based coastal engineering
solutions based on modelling and observation of natural accretion or sedimentary stable processes, and
the application of high structural multifunctional eco-materials with high durability and ductility tested
through numerical modelling.; A crescente pressão demográfica sobre as zonas costeiras, associada ao rápido crescimento
económico e à migração de pessoas para o litoral, tem tido como consequência a implantação de
infraestruturas e ativos significativos em áreas propensas a riscos, aumentando a exposição e a
vulnerabilidade a desastres naturais ao longo da costa, incluindo erosão, inundações e intrusão salina.
O transporte de sedimentos e os processos erosivos nestas áreas constituem aspetos críticos para o
ordenamento e gestão do território, especialmente em países de costa extensa como Portugal, uma vez
que estes fenómenos colocam frequentemente em risco a vida humana e a proteção de bens. O
projeto, construção e manutenção de estruturas de proteção costeira baseadas na natureza em
ambientes altamente energéticos, incorporando princípios de resiliência aos impactos das alterações
climáticas, requerem uma abrangente abordagem científica multidisciplinar para a compreensão da
hidro-morfodinâmica costeira e do comportamento de novos eco-materiais em ambientes marinhos.
Neste trabalho de investigação, foram aplicadas diferentes metodologias para descrever: (i) regimes de
agitação marítima em cenários de incerteza provocados por alterações climáticas na costa da
Península Ibérica; (ii) modelação da dinâmica da hidro-morfologia costeira; e (iii) comportamento
termo-mecânico de uma solução inovadora de eco-engenharia para blocos de mantos de quebramar
em betão reforçado com fibras de aço reciclado. Os principais resultados deste trabalho de
investigação são: (i) a determinação do período de retorno de 10, 50 e 100 anos para a altura de onda
significativa e para valores de período de pico de onda que podem ser aplicados com confiança como
parâmetros de projeto para análises estruturais em obras marítimas a construir na costa ocidental da
Península Ibérica; (ii) resultados de um estudo comparativo de estruturas de proteção costeira para
promover a dissipação da energia das ondas e a retenção de sedimentos; (iii) a proposta de uma
geometria otimizada para estruturas marítimas sob condições de inversão longitudinal da deriva com
base em modelação hidro-morfodinâmica; (iv) um estudo aprofundado sobre o comportamento termomecânico
de blocos de mantos de quebramar em betão reforçado com fibras de aço reciclado; e (v) a
proposta de uma solução inovadora de eco-engenharia para mantos de quebramar, incorporando os
novos resultados científicos obtidos. Em resumo, este trabalho de investigação visa o projeto e
avaliação de soluções inovadoras de engenharia costeira baseadas na natureza, através de modelação
e observação de processos estáveis de acreção natural ou sedimentar e a aplicação de eco-materiais
multifuncionais de alta durabilidade e ductilidade testados através de modelação numérica.
Descrição: Programa doutoral em Engenharia Civil
<b>Tipo</b>: doctoralThesis2022-09-27T10:12:03Z