Documentação


- Construções

Segurança na Construção

25 Agosto, 2010

Segurança na construção em montagem de armadura

O tema da segurança na construção civil assume particular relevância na actualidade, por se tratar de uma área com valores elevados de acidentes, surgindo as primeiras preocupações legais neste âmbito, no que concerne a aspectos de responsabilização.

De facto, a análise estatística dos números de acidentes de trabalho, continua a apontar para um crescimento acelerado dos mesmos, o que torna pertinente conhecer os diversos
aspectos deste problema.
Apesar de se falar em prevenção e de existirem várias iniciativas neste âmbito, é necessária uma abordagem económica do tema tendo como ponto de partida as seguintes considerações iniciais na área da construção:
- Determinar os custos directos e indirectos dos acidentes de trabalho;
- Determinar os custos da prevenção dos acidentes de trabalho;
- Verificar para os diferentes acidentes de trabalho, os custos envolvidos;
- Determinar do ponto de vista económico se é ou não vantajoso fazer prevenção.
Só com uma abordagem económica se poderá demonstrar às entidades responsáveis pela construção o que poderão poupar caso cumpram as regras de segurança. Não esquecendo contudo, o facto de uma vida não ter preço.

Operário a montar estrutura metálica

Trabalhadores construção civil

Na maior parte das vezes, os riscos resultam da circunstância de o projecto da obra não incluir uma planificação adequada dos trabalhos, bem como, da inexistência de uma eficiente coordenação dos trabalhos efectuados pelas diversas empresas que operam nos estaleiros durante a sua execução. Assim, para garantir a integração da segurança e a protecção da saúde de todos os intervenientes no estaleiro, na elaboração do projecto da obra, deve o autor do projecto ter em atenção os princípios gerais de prevenção em matéria de segurança e Saúde, em especial nas opções arquitectónicas, técnicas e organizativas que se destinem a planificar os trabalhos ou as suas fases, bem como a previsão do prazo para a realização desses trabalhos.
O Plano de Segurança e Saúde ao nível do Projecto, é um instrumento de prevenção dos riscos profissionais nos estaleiros das obras de construção, dando cumprimento às exigências da legislação em vigor. Este deve ser especifico para cada obra, atendendo as dificuldades de cada uma delas. Pretende mobilizar todos os intervenientes na construção, a todos os níveis, para que, contribuam livremente e de uma forma responsável para implementar medidas de segurança e saúde que beneficiem os objectivos propostos e estimula que esta participação seja consciencializada e contínua, acompanhando a evolução física da construção, prevenindo riscos e propondo medidas de segurança adequadas a cada caso, desde o início dos trabalhos, até a sua conclusão, de modo que este seja permanentemente actualizado.
A fiscalização tem por base verificar se o Plano de Segurança e Saúde está a ser executado e caso entenda necessário sugerir alterações, dizer o que se deve fazer, como e onde.
A concepção do Plano de Segurança e de Saúde deverá iniciar­-se na fase de elaboração do projecto e ser complementada na fase de adjudicação e no decurso da execução física dos trabalhos. Deverá o mesmo ser objecto de permanente actualização até à recepção definitiva do empreendimento.

Operários de construção a dobrar armadura

O Plano de Segurança e de Saúde caracteriza-se como sendo um documento no qual se encontram várias informações e as respectivas medidas de segurança e de melhoria das  condições de saúde para os trabalhadores, O quadro que se segue apresenta a listagem de todos os elementos que deverão ser integrados no P. S. S..

Fila de operários de construção civil com capacetes de segurança

Os custos dos acidentes de trabalho dividem-se em directos e indirectos, sendo os primeiros também designados por custos segurados e englobando: salários, indemnizações, gastos em assistência médica, despesas com deslocações, pensões de invalidez ou morte, podendo ser representados pelo prémio de seguro.
Os custos indirectos abrangem o tempo perdido pelo acidentado e por outros operários, o tempo utilizado na investigação das causas do acidente, o tempo necessário à selecção e formação de um substituto, O tempo gasto na prestação de auxilio e socorro, o efeito psicológico causado nos outros trabalhadores, as perdas por produtos defeituosos, as perdas no nível de eficiência e rendimento do trabalhador lesionado quando regressa ao trabalho, perdas do tipo comercial por não ser possível satisfazer prazos de entrega estabelecidos e perdas resultantes da deterioração da imagem da Empresa.

Operários em estaleiro de obra

Trincheira para construção de fundações

A integração da prevenção dos riscos para a saúde e segurança no conjunto do processo de decisão que rege o acto de construir, representa um dos custos suplementares (maior tempo de preparação). Reduzindo no entanto as fontes de erros potenciais no momento mais pertinente, sem deixar tempo para que estes provoquem o efeito bola de neve, conhecido dos responsáveis de estaleiros e dos clientes. Este efeito é também conhecido pela teoria do dominó, sendo o acidente um dos cinco factores de uma sequência que resulta num dano pessoal.

Autor: Cristina Madureira dos Reis
Excerto Adaptado

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- Estruturas

Betão Reforçado com Fibras

30 Agosto, 2010

Estádio com placas de betão reforçado com fibras

A prática de adição de fibras a materiais frágeis remonta à época dos Romanos e dos Egípcios, de que é exemplo o reforço de pastas de argila com fibras naturais. Contudo, só recentemente é que os betões reforçados com fibras começaram a ser utilizados em aplicações com importância na indústria da construção.

As fibras que se têm utilizado nestas aplicações são as metálicas, as de vidro, as sintéticas, as naturais e, mais recentemente, as de carbono. As fibras de aço e as de vidro são as mais utilizadas, quer devido ao reforço que proporcionam, quer pelo seu preço e durabilidade.
A capacidade de absorção de energia, a ductilidade, o controlo da fendilhação e a resistência às acções dinâmicas, de fadiga e de impacto são as propriedades  mais beneficiadas pelos mecanismos de reforço das fibras. Estes benefícios têm-se repercutido no aumento do número e envergadura das aplicações de betões reforçados com fibras, sendo de destacar os pavimentos térreos de edifícios industriais, pavimentos de estradas, pistas de aeroportos, centrais de abastecimento de combustíveis e de portagens de auto­estradas. A sua utilização tem também sido crescente na indústria da pré-fabricação e na construção de túneis e de paredes de contenção. A reparação de estruturas é também uma área em que os betões reforçados com fibras são uma excelente alternativa, dadas as suas propriedades de aderência às estruturas a reparar e a diminuição do tempo despendido nestes trabalhos.
A inoperacionalidade duma estrutura durante os trabalhos de reforço é um factor com elevado peso nos custos associados à sua reparação. A título de exemplo, refira-se que no nosso país existe elevado número de pontes ferroviárias em cantaria que têm de ser reforçadas, quer pelo motivo de apresentarem deficiências estruturais, quer pelo facto de terem que passar a suportar cargas mais elevadas para as que estavam projectadas, devido às características dos futuros comboios. O reforço destas obras através da projecção duma camada de betão reforçado com fibras de aço na parte inferior do arco é uma alternativa que deveria ser considerada, dado que não requer a inoperacionalidade das mesmas durante o seu reforço. A utilização de betões reforçados com fibras de aço projectado na construção de túneis e de obras subterrâneas tem aumentado consideravelmente nos últimos anos, devido à economia de material e mão-de-obra e à maior rapidez de execução dos trabalhos, em comparação com soluções alternativas.

Ensaio de betão reforçado com fibras

Máquina de ensaio com provete de betão reforçado com fibras

Rotura de viga de betão reforçado com fibras

O comportamento dos betões reforçados com fibras depende das propriedades dos elementos constituintes da matriz (betão propriamente dito), das propriedades mecânicas e características geométricas das fibras e da composição e processo de fabrico destes compósitos.
Das propriedades mecânicas das fibras têm especial relevo a sua resistência e rigidez, enquanto a esbelteza e as características da superfície são os parâmetros geométricos das fibras com maior importância na sua capacidade de reforço. A esbelteza da fibra é a razão entre o seu comprimento e o seu diâmetro.
As fibras podem apresentar dois modos de rotura: por cedência ou por deslizamento relativamente à matriz envolvente. Para se aumentar a resistência do compósito deve-se empregar fibras de elevada resistência e de esbelteza suficientemente elevada, por forma a que a rotura do compósito seja pela cedência das fibras. Todavia, aumentos significativos de resistência de compósitos reforçados com fibras curtas e distribuídas aleatoriamente só se alcançam à custa de elevadas percentagens de fibras, de que é exemplo o SIFCON (“Slurry Infïltrated Fiber Concrete”). Utilizand­o-se métodos convencionais de amassadura e não se adequando convenientemente a composição do compósito, a esbelteza e a percentagem de fibras devem ser limitadas por forma a que as propriedades do compósito não sejam adversamente afectadas pela diminuição da trabalhabilidade da mistura, que se observa com o aumento daquelas características das fibras. Além disto, o modo de rotura dos compósitos por cedência das fibras impede que se obtenha o principal benefício do reforço das fibras, que é o considerável aumento da capacidade de absorção de energia do material. Este aumento só é significativo se as fibras que atravessam as fendas cederem por deslizamento durante o processo de fendilhação da matriz.
Por estes factos, a esbelteza das fibras não deve ultrapassar o valor de 100 e a percentagem de fibras de aço e de vidro não deve exceder os 3% e os 6% em volume da composição, respectivamente.
A maior parte da metodologia convencional de fabricação e de aplicação dos betões simples, entendidos como não incluindo qualquer tipo de reforço, é aplicável aos betões reforçados com fibras, com pequenas adaptações.
Para que as fibras sejam eficazes em termos de reforço é necessário que se impeça a sua segregação durante o processo de amassadura da mistura. A segregação das fibras está relacionada com a esbelteza das fibras e sua percentagem, com o tamanho e percentagem dos inertes, com a composição granulométrica da mistura, com a razão água-­cimento e com o método de amassadura.
O aumento da esbelteza e percentagem de fibras, tamanho e quantidade de inertes graúdos intensifica a tendência para a segregação das fibras, diminuindo a trabalhabilidade da mistura. Caso se pretenda aumentar a percentagem de fibras sem comprometer a trabalhabilidade da mistura será necessário utilizar composições de granolumetria mais fina, fibras de maior rigidez e de menor esbelteza.

Filamentos de fibra para reforço de betão

A trabalhabilidade da mistura pode ser aferida por qualquer dos ensaios convencionais. Contudo, o ensaio do cone de Abrams só deve ser aplicado a misturas que desenvolvam um abaixamento superior a 50 mm. Este ensaio pode ser ainda usado para avaliar a trabalhabilidade entre diferentes composições de betões reforçados com fibras. Os ensaios que medem o tempo de fluidez da mistura sob vibração, de que é exemplo o ensaio do cone invertido são mais adequados para os betões reforçados com fibras. Todavia, o ensaio do cone invertido só deve ser aplicado a misturas que apresentem um abaixamento inferior a 100 mm.
A granulometria dos inertes depende do produto a manufacturar. A forma e rugosidade dos inertes depende também das fibras a utilizar, devendo ser tão menos angulosos e rugosos quanto mais flexível for a obra.

Autor: Joaquim António Oliveira de Barros
Excerto Adaptado

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- Geotecnia e Fundações

Simulação Numérica do Comportamento de Barragens de Aterro

1 Setembro, 2010

Barragem de enrocamento com superfície em betão

A solução “barragem de aterro” tem-se vindo a generalizar em detrimento das barragens em betão (gravidade, arco ou abóbada) dada a sua adaptabilidade a fundações menos favoráveis e a sua relativa economia, se existir material para aterro de características aceitáveis e a uma distância razoável do local escolhido para a obra de retenção.

Tem sido defendido o aumento da inclinação de taludes de barragens de enrocamento como resultado dos valores elevados de coeficientes de segurança ao colapso habitualmente obtidos pelos métodos clássicos como, por exemplo, o método dos círculos de deslizamento.
Nos vários ramos da Engenharia Civil, e particularmente em Geotecnia, o interesse da aplicação, em projecto, de um qualquer modelo de cálculo de coeficientes de segurança pode ser medido, por exemplo, em termos de 3 parâmetros ou critérios:
- Desvio médio. Quantifica os desvios sistemáticos do modelo em relação à realidade observada;
- Desvio padrão. Quantifica a fiabilidade do modelo;
- Facilidade de utilização e de parametrização.

O terceiro critério é, por norma, concorrente do segundo e é muitas vezes preterido em favor dele nos programas de investigação. Em projecto a situação é mais delicada já que à procura de optimizar soluções se adiciona, de forma mais premente a necessidade de contenção quer do prazo quer do custo de execução do projecto. Há que encontrar uma posição equilibrada.
O primeiro critério é, aparentemente, independente dos outros dois. No entanto a dificuldade na sua quantificação repercute-se na fiabilidade global do modelo, exigindo maiores coeficientes de segurança, deterministas, para um mesmo grau de segurança, probabilista.
O advento de novos algoritmos e meios de calculo poderá deslocar significativamente a posição de equilíbrio acima mencionada.

Barragem de aterro

Em Engenharia Civil, e particularmente em Geotecnia, os problemas são essencialmente de natureza contínua. Existe já um amplo conhecimento das características e propriedades dos materiais de que se poderá constituir uma estrutura.
A resolução analítica, em termos de equações diferenciais ou proposições equivalentes, de domínios contínuos só se revela praticável se esses domínios forem muito simples, tanto no que diz respeito à geometria como ás condições de fronteira.
A resolução de problemas concretos, usualmente mais complexos, tornou-se possível graças a duas técnicas complementares:
- Discretização do contínuo em elementos;
­- Aproximação da função incógnita (deslocamentos ou tensões, em mecânica estrutural) ao nível do elemento por uma função de aproximação.

Vista aérea de barragem de aterro com descarregadores

Via de comunicação sobre barragem de aterro

A quantificação da acção mecânica da água, baseia-se nos seguintes pressupostos:
- O enchimento da albufeira será suficientemente lento para que não se verifiquem, em qualquer altura, diferenças significativas entre os níveis piezométricos no paramento de montante da barragem e na face de montante do núcleo central.
- O enchimento da albufeira será suficientemente rápido para que seja admissível considerar essa mesma face como impermeável.
A relação entre as permeabilidades do maciço estabilizador e do núcleo é, em muitos casos, suficientemente elevada para viabilizar a hipótese acima mencionada. É provável, porém, que em barragens com grande capacidade de regularização o enchimento seja demasiadamente lento para que durante esse período, o núcleo possa ser considerado impermeável.
A distinção entre as várias situações possíveis exige um algoritmo de cálculo de redes de percolação em regime transitório. Um tal algoritmo é também necessário para determinar a acção mecânica da água para um esvaziamento rápido da albufeira. De notar que esta situação é menos gravosa para uma barragem de enrocamento do que para uma barragem de aterro com perfil homogéneo.

Os programas de cálculo de redes de percolação em meios porosos usam, normalmente, um de dois processos:
- Malha de elementos finitos rígidos: a linha de saturação pode dividir um qualquer elemento em duas partes. A formulação ao nível do elemento terá que atender ao facto de que apenas numa dessas partes haverá percolação;
- Malha deformável: o domínio abrangido pela malha de elementos finitos deverá deformar-se de maneira a que a linha de saturação real, a menos das aproximações intrínsecas ao tipo de elementos, coincida com uma das suas fronteiras.
A solicitação “forças de percolação” evidencia algumas diferenças relativamente a solicitação “carga hidrostática”. Essas diferenças originam variações em alguns aspectos dos valores obtidos. A componente horizontal da resultante das forças de percolação é praticamente idêntica à sua homóloga da carga hidrostática. A componente vertical é, porem, superior em quase 40 %, como consequência da elevada inclinação das linhas de corrente nas cotas mais elevadas. O aumento desta componente é mais do que compensado pela impulsão hidrostática no núcleo, abaixo da linha de saturação. Este facto justifica a redução do deslocamento elástico do ponto de referência. De notar que essa redução se restringe à componente vertical.

Barragem de aterro e albufeira

Colapso estrutura de aterro

As forças de percolação distribuem­-se no interior do núcleo e não apenas na sua face de montante, como acontece com a carga hidrostática. Daí resulta uma descompressão relativa do núcleo, na direcção horizontal. Essa descompressão é, naturalmente, desfavorável à estabilidade mecânica desse mesmo núcleo. Esta tendência é mais significativa a montante. A mesma causa origina uma menor descompressão do maciço estabilizador de montante mas muito menos significativa.
Portanto o aumento do deslocamento visco-plástico do ponto de referência é devido a redução da capacidade resistente do núcleo consequente da descompressão. Mantém-se, no entanto o movimento primário da barragem descrito, pelo que a variação do coeficiente de segurança global é muito reduzida.

Autor: Ricardo Emídio Silva de Faria Leite
Excerto Adaptado

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- Hidráulica

Oscilações e Campos de Velocidades em Quebramares

18 Agosto, 2010

Oscilações e Campos de Velocidades em Quebramares Submersos

Os quebramares destacados, total ou parcialmente submersos, podem constituir um meio eficaz de protecção contra a acção da agitação nas zonas costeiras e portuárias. De facto, os quebramares submersos ou também designados de pequena altura de água acima da crista podem, por exemplo, possibilitar uma solução de estabilização de praias alimentadas artificialmente, devido à atenuação parcial da agitação na zona de sombra do quebramar.

Esta barreira pode assim diminuir os galgamentos na linha de costa e as consequentes inundações de zonas residenciais costeiras.
Quando um quebramar é totalmente impermeável à agitação, o espraiamento da onda determina o grau de galgamento e consequentemente a transmissão da agitação, sendo nula a parcela que ocorre através da  estrutura. Um aumento da altura de onda ou uma diminuição da altura de água acima da crista provocam um aumento do espraiamento e, consequentemente, se ocorrer galgamento, uma maior transmissão, o que também acontece com uma menor largura da crista.

Oscilações e Campos de Velocidades em Quebramares Submersos

A caracterização da agitação efectuada nas imediações dos quebramares submersos traduz a abordagem convencional do estudo da dissipação, fomecendo, sob a forma de coeficientes de reflexão, transmissão e dissipação, informações sintéticas e de utilização simples para o dimensionamento corrente de quebramares submersos. Contudo, não fornece informações sobre o comportamento do escoamento, sobre o campo de velocidades, nem traduz, pelo menos directamente, qualquer relação entre as causas de ocorrência dessa dissipação e a quantificação da mesma.
Não obstante as discrepâncias detectadas entre alguns dos resultados obtidos e os propostos por diferentes autores poderem ser, em parte, justificadas por condições e técnicas de ensaio, o verdadeiro progresso neste domínio não será possível sem o conhecimento das características do escoamento (campos de velocidades, zonas de separação, escoamentos secundários, intensidade de turbulência, etc.) e da influência destas na dissipação global.
Existem vários estudos teóricos e experimentais, que verificaram essa mesma eficiência na redução da capacidade energética da agitação, através apenas da análise das características da agitação nas imediações dessas estruturas, o que permite concluir quanto à eficácia na variação das alturas de onda.
Esta verificação, como será evidenciado, pode ser efectuada pela análise das oscilações e do campo de velocidades nas imediações dessa mesma estrutura, atendendo à relação que existe entre estas características e a energia da onda.
Assim, recorrendo aos registos da superfície livre e aos perfis de velocidade é possível concluir quanto aos eventuais benefícios de uma redução energética da agitação, ou qual o comportamento dessas mesmas  estruturas em termos energéticos. As medições de velocidades efectuadas permitiram desenvolver uma metodologia de avaliação da energia reflectida e transmitida, devido à influência dos quebramares submersos, através de coeficientes apropriados e cujo cálculo se baseia no conceito de energia total da onda.

As praias são bens extremamente valiosos para a economia de qualquer país, devido à variedade e condições naturais únicas que oferecem, pelo que devem ser protegidas contra os fenómenos de erosão que as podem alterar e fragilizar de forma irreversível. São variadíssimos os casos de danos provocados por tempestades nos sistemas de defesa costeira, ou em zonas costeiras não defendidas. Os efeitos destes fenómenos podem ser dispendiosos, destruidores e perigosos, nomeadamente em zonas urbanas, pelo que a investigação relacionada com os processos costeiros poderá contribuir para a atenuação dos problemas.
Existem vários tipos de defesas costeiras, desde as praias artificiais, até aos esporões, estruturas longitudinais destacadas e estruturas longitudinais aderentes. As praias naturais ou artificiais, quando estáveis, são uma das melhores formas de proteger a linha de costa. As investigações efectuadas nesta área relacionam-se com a forma como essas praias se comportam, de uma forma mais detalhada, envolvendo a análise de secções transversais de modelos em canais e submetendo—as a uma dada agitação marítima.
Outros aspectos relacionam-se com a granulometna das areias, permeabilidade, mobilidade e medição das alterações morfológicas verificadas nesses modelos. Os testes podem ser tridimensionais, com diferentes incidências das ondas e com correntes de deriva litoral, podendo verificar—se também conjuntamente o comportamento de estruturas mais complexas como os esporões.

Oscilações e Campos de Velocidades em Quebramares Submersos

A alimentação artificial de praias com areias será provavelmente a mais popular técnica de defesa costeira. Contudo, a constituição de novas praias ou o reforço de outras pode requerer grandes quantidades de areia e sucessivas recargas periódicas, o que constitui um problema premente, sob o ponto de vista de custos, de disponibilidade de fontes sedimentares e de operacionalidade.
Contudo, as praias não são a única forma de defesa costeira, pelo que a investigação se debruça também sobre outras estruturas de defesa como os quebramares enraizados (esporões) e quebramares destacados e submersos, cuja interacção com a agitação é bastante mais complexa. De facto, não só estão sujeitas a acções significativas por parte da agitação, como as suas fundações sofrem também solicitações significativas, que podem colocar em perigo as fundações dessas mesmas estruturas de defesa e consequentemente as instalações terrestres adjacentes, como os arruamentos marginais, por exemplo, com a ocorrência de galgamentos e inundações dessas mesmas zonas.
Os quebramares constituem, em geral, estruturas em que a função abrigo é essencial, quer em intervenções de protecção costeira (quebramares destacados e recifes artificiais), quer como estruturas de cariz portuário. As interacções entre os quebramares destacados e as praias adjacentes são também de interesse capital, visto que os quebramares destacados não dissipam apenas a energia das ondas, sendo possível manipular a sua forma, número, alinhamento e dimensões para influenciar a morfologia das praias.

Oscilações e Campos de Velocidades em Quebramares Submersos

Diversas estruturas podem ser utilizadas para a defesa da linha de costa, tais como quebramares destacados, esporões ou estruturas aderentes de taludes, em combinação com operações de alimentação artificial com areias. Nas últimas décadas tem—se procurado encontrar novas soluções que provoquem menores impactes ambientais e paisagísticos.
A função principal de um quebramar é proteger uma área limitada das acções da agitação incidente, atenuando os galgamentos, que por sua vez podem ser diminuídos com o aumento da altura do coroamento acima do nível da água. Ao serem permitidos galgamentos da estrutura, a altura do coroamento e portanto o volume de material necessário podem ser significativamente reduzidos. Um quebramar deste tipo, com o nível do coroamento baixo poderá ser provavelmente constituído por uma única camada de manto resistente, sub-camadas e núcleo. Sob a acção de níveis elevados de agitação as ondas de maior altura galgarão a estrutura, dissipando energia quando passam sobre a superficie rugosa e quando se dá o impacto sobre a massa de água existente a Sotamar do quebramar.

Oscilações e Campos de Velocidades em Quebramares Submersos

A praia poderá formar­se por efeito de tômbolo e/ou por alimentação artificial. Os quebramares destacados submersos poderão ser uma das soluções possíveis para minorar os problemas de erosão costeira, facilitando a acumulação de areia, se o transporte litoral existir, ou a retenção de areia no caso de se proceder à alimentação artificial da praia. Devido à baixa cota do seu coroamento, não eliminam a circulação em direcção à praia. A sua eficiência depende da relação entre a altura de onda incidente e as correspondentes alturas de onda reflectidas e transmitidas, de forma a ser atingida a protecção desejada. Esta eficiência pode variar acentuadamente com a variação das cotas de água por acçao das marés.
Para a mesma situação, os quebramares destacados são normalmente implantados em profundidades idênticas ou superiores às profundidades das extremidades dos esporões. O seu funcionamento resulta da dissipação da energia das ondas e das correntes de difracção geradas nas extremidades do quebramar, originando a deposição das areias a Sotamar (tômbolo). A partir de determinado “enchimento” poderá restabelecer-se o transporte litoral normal, deixando de se sentir o efeito de retenção associado à formação do tômbolo.
A redução da altura de onda após “ultrapassar” o quebramar, na zona de influência do mesmo, conduz a uma diminuição da capacidade de transporte sólido litoral. Essa redução da capacidade de transporte é a responsável pela deposição de areia a sotamar do quebramar e, conjuntamente com as correntes de difracção geradas, pela eventual formação de um tômbolo.

Oscilações e Campos de Velocidades em Quebramares Submersos

Como os quebramares destacados, submersos ou não, constituem um obstáculo à normal propagação da agitação marítima incidente, contribuem significativamente para a sua alteração. Estas estruturas de taludes, em geral porosas, projectadas para proteger zonas costeiras expostas, cumprem essa função como resultado da complexa interacção entre a agitação incidente e a estrutura.
A complexidade dessa interacção deve-se essencialmente à variabilidade do comportamento das estruturas, quer em relação à reflexão, quer em relação à fricção com a estrutura permeável. Daí que os fenómenos verificados com maior significado devido à presença dessas estruturas sejam a reflexão da agitação, a transmissão da energia através do meio poroso que é o quebramar e a redução da energia da onda transmitida sobre o quebramar destacado, no caso de ser submerso.
O dimensionamento de quebramares situados em águas profundas e com elevados níveis energéticos de agitação, é particularmente difícil. Enquanto que no caso de quebramares situados em águas pouco profundas as alturas de onda máximas que podem atingir a estrutura estão limitadas por condicionantes fisicas relacionadas com essas profundidades, nos quebramares situados em águas profundas, as alturas de onda máximas têm de ser associadas a períodos de retomo, exigindo séries estatísticas locais relativamente longas.
Face à insuficiência em relação a estes dados e à limitada capacidade de previsão, a segurança da estrutura só poderá ser garantida à custa de uma grande reserva de resistência, o que a toma excessivamente cara e de construção muito difícil.
Compreende­se assim que se tomem atractivas `as soluções que permitam limitar a máxima altura de onda que pode atingir certas estruturas. Essa limitação poderá ser conseguida pela construção de um quebramar submerso de pré-rebentação (isto é, um quebramar cuja cota de coroamento é inferior ao nível da baixa­mar mais baixa previsível no local) a uma certa distância da estrutura principal (quebramar principal ou estrutura marginal).
Este tipo de estrutura, contudo, apenas exerce essa função de pré-rebentação para ondas de altura superior a um dado limite (função da cota de coroamento, do comprimento dá onda, largura do coroamento, etc.), ou seja para aquelas que rebentam ao passar sobre ela. Como se trata de uma estrutura submersa é menos solicitada pela agitação que a atinge, o que permite que na sua construção se empreguem blocos de menor peso. O quebramar principal ou a estrutura marginal pode ser aligeirado, dada a redução das alturas de onda máximas que o podem atingir.

Oscilações e Campos de Velocidades em Quebramares Submersos

É fundamental verificar neste tipo de estruturas, a influência dos seguintes aspectos: comprimento do quebramar, distância à linha de costa, profundidade da água, afastamento entre quebramares, tipo de estrutura, altura do coroamento relativamente ao nível de preia—mar, deposição de areia e formação de tômbolos.
A cota do coroamento de um quebramar é também um parâmetro condicionante da sua eficiência. É evidente que essa eficiência é tanto maior, quanto menor forem os galgamentos que ele permite. Do ponto de vista estético e de volume de materiais utilizados, essa cota deverá ser relativamente baixa.
Existem cotas de coroamento que não possibilitam um processo construtivo por meios flutuantes e outras que tomam crítica ou impossível a construção com equipamentos não flutuantes. Quando a amplitude de maré é considerável, a solução quebramar pode conduzir a que grande parte da energia remanescente altere o processo de deposição de areias atrás do quebramar, não permitindo o bom funcionamento deste.

Autor: Francisco de Almeida Taveira Pinto
Excerto Adaptado

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Oscilações e Campos de Velocidades em Quebramares Submersos

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Oscilações e Campos de Velocidades em Quebramares Submersos

- Vias de Comunicação

Comportamento de Pavimentos Rodoviários Flexíveis

2 Setembro, 2010

Pavimento rodoviário em ruína

Os pavimentos flexíveis são os mais representativos na rede nacional de estradas. Assim é em Portugal e em todos os países da União Europeia. Com base em dados estatísticos, constata­-se a tendência de crescimento do transporte rodoviário de veículos pesados. E são estes os que mais contribuem para a danificação dos pavimentos flexíveis. Por isso, toma-se pertinente estudar o comportamento estrutural dos pavimentos rodoviários flexíveis, a nível experimental e através de análises estruturais numéricas.

Estas permitirão, por um lado, modelar os mecanismos de deterioração deste tipo de pavimentos e, por outro lado, normalizar, futuramente, procedimentos de dimensionamento. Quanto à avaliação experimental do comportamento estrutural dos pavimentos rodoviários flexíveis, esta possibilitará validar as análises estruturais numéricas realizadas.

Pavimento de estrada com marcação rodoviária

A escolha dos modelos de resposta, para a caracterização da geometria, da solicitação e dos materiais de um pavimento, tem influência, com bastante significado, no rigor da resposta estrutural pretendida e ainda nos recursos e tempo computacionais, a despender na análise numérica. O mesmo acontece quanto à escolha dos procedimentos de aplicação desses modelos na análise numérica.
Não obstante, importa dizer que a consideração de modelos de resposta complexos na análise de pavimentos é demorada, devido à morosidade e complexidade dos procedimentos numéricos envolvidos no cálculo e à exigência da realização de vários ensaios laboratoriais que, para além de complexos, são igualmente demorados.
A escolha do tipo de análise estrutural (estática ou dinâmica), depende de vários aspectos, tais como: informação disponível para a caracterização da solicitação, informação disponível sobre as características do pavimento, rigor exigido para a solução do problema, meios computacionais disponíveis e tempo exigido para apresentação de resultados.
Relativamente aos métodos actuais de cálculo de pavimentos, estes podem ser analíticos (por camadas) ou numéricos (por elementos finitos ou por elementos discretos). Os métodos analíticos de cálculo são, hoje em dia, aplicados essencialmente em dimensionamento. O cálculo numérico com elementos finitos apresenta várias vantagens sendo, por isso, muito utilizado em análises de pavimentos. O cálculo baseado em elementos discretos permite uma modelação ainda mais realista do que a fornecida pelo método dos elementos finitos, porque modela os materiais, recorrendo às propriedades físicas das suas partículas, todavia, a sua aplicação à modelação de pavimentos revela-se ainda bastante complexa e morosa.
No que respeita aos modelos de resposta, é dado adquirido que estes permitem caracterizar a estrutura do pavimento (modelos estruturais e materiais) e a solicitação (modelos de carga), de modo a ser possível calcular a resposta estrutural (deflexões, extensões e tensões) desse pavimento à solicitação que sobre ele actua.
Dos modelos estruturais é o tridimensional o mais adequado à análise de pavimentos flelexíveis sujeitos a qualquer tipo de solicitação.

Deflectómetro de Impacto

Tambor de fresagem

A melhor caracterização do comportamento dos materiais que constituem um pavimento exige a consideração de modelos materiais complexos, tais como o da elasticidade não linear, para materiais granulares, e o da viscoelasticidade ou viscoplasticidade, para materiais betuminosos. No que concerne ao modelo de carga, este é mais realista se se considerar: o carácter móvel da carga, dependente da velocidade do veículo, o carácter dinâmico da solicitação, cuja origem se deve essencialmente à rugosidade superficial do pavimento, as três componentes da carga: vertical, transversal e longitudinal, a magnitude das componentes da carga que depende tanto da pressão de enchimento de pneus, como da carga descarregada em cada pneu, a distribuição não uniforme no tempo das componentes da carga, distribuição dependente da velocidade do veículo, da macro textura da superfície do pavimento e do sistema de suspensão dos veículos e da área de contacto pneu-pavimento dependente do tipo e da pressão de enchimento dos pneus e ainda da carga descarregada.
Os resultados obtidos em ensaios laboratoriais permitem constatar que: o módulo de deformabilidade dos materiais betuminosos diminui com o aumento da temperatura, o módulo de deformabilidade dos materiais betuminosos diminui com a diminuição da frequência do carregamento, no caso de temperaturas superiores a 20°C, os módulos de deformabilidade in sítu das camadas que constituem o  pavimento, calculados a partir dos resultados obtidos com o ensaio com deflectómetro de impacto, assemelham-­se aos obtidos laboratorialmente, o que indica que é útil este ensaio na estimativa daqueles valores.

Plano de pavimento rodoviário flexível

É portanto possível estabelecer algumas conclusões:

- O modelo tridimensional é o mais adequado na caracterização da resposta estrutural de pavimentos, visto o modelo axissimétrico não traduzir convenientemente as extensões horizontais (transversal e longitudinal) nos pontos do plano de simetria.
- A viscoelasticidade linear dos materiais betuminosos é mais pronunciada a temperaturas elevadas, conduzindo a valores de deflexão, extensões e tensões superiores aos obtidos em análise linear.
- A consideração de carga estática não uniforme no tempo conduz, no instante correspondente ao fim do carregamento, a deflexões, extensões e tensões, cujos valores são superiores aos obtidos com carga estática uniforme no tempo, sendo a diferença entre eles bastante reduzida, pelo facto de se tratar de um pavimento delgado.
- O valor máximo da deflexão superficial, nos casos de carga uniforme e não uniforme no tempo, ocorre em instantes diferentes e apresenta magnitude substancialmente diferente.
- O movimento da carga, nos modelos numéricos com viscoelasticidade linear, faz com que a descarga total ocorra num período de tempo superior ao da descarga com carga estática.

Autor: Cecília Maria Nogueira Alvarenga Santos do Vale
Excerto Adaptado

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Comportamento de Pavimentos Rodoviários Flexíveis

- Urbanismo e Transportes

Localização Óptima de Paragens de Autocarro

17 Agosto, 2010

Localização Óptima de Paragens de Autocarro

Actualmente procura-se cada vez mais atingir a sustentabilidade das cidades e a diminuição do seu tráfego. Uma das potenciais soluções para atingir a sustentabilidade é através do uso dos transportes colectivos, solucionando assim muitos dos actuais problemas das regiões urbanas.

O acesso e a acessibilidade foram sempre questões centrais do serviço de transporte público.
São ambos conceitos vagos, no entanto, podem ser interpretados e usados de diferentes formas. O acesso tem tipicamente a ver com a proximidade e custo do serviço, enquanto a acessibilidade tem a ver com a capacidade do sistema de transportes para deslocar pessoas desde o local de embarque até ao local de desembarque numa quantidade de tempo razoável. Tendo em conta esta interpretação, são ambos elementos essenciais da prestação do serviço.
Uma consideração do acesso no uso potencial do transporte público é a distância ou tempo de viagem de uma residência (origem) a uma paragem de autocarro, enquanto outra é a distância da saída numa paragem de autocarro ao destino pretendido.

Localização Óptima de Paragens de Autocarro

Outras considerações tais como o custo do serviço, a segurança em chegar da origem à paragem (ou da paragem ao destino), barreiras na viagem de/para paragens são também outros factores que influenciam o acesso.
O acesso apropriado ao transporte público é normalmente caracterizado como sendo uma caminhada razoável sob circunstâncias normais. Tais padrões sugerem a noção da cobertura, onde uma dada localização (residência, local de trabalho, escola, centro comercial, centro desportivo, entre outros) está servida apropriadamente por uma paragem se estiver dentro da distância máxima estipulada para o acesso. Isto supõe, naturalmente, que esse serviço vai no sentido desejado da viagem e que esse tempo de serviço é aceitável.
Os objectivos dos serviços regionais de transportes são avaliados habitualmente com base no acesso a partir das residências. Isto deve-se em grande parte ao facto de existirem dados dos censos para suportar essa mesma análise. Apesar disto poder ser considerado uma interpretação limitada do acesso, tem um impacto inegável no uso potencial dos transportes. Por esta razão, os responsáveis pelo planeamento e gestão, procuram através do aumento do acesso apropriado ao serviço de transportes, um aumento da utilização.

Localização Óptima de Paragens de Autocarro

Localização Óptima de Paragens de Autocarro

Outro ponto de interesse no planeamento de transporte é a acessibilidade. Tal como o acesso, a acessibilidade tem também interpretações variadas. Uma característica da acessibilidade é a capacidade de ir de uma origem a um destino. São associados com esta, o tempo de viagem e o número de transferências necessárias. Um outro aspecto da acessibilidade é a regularidade/frequência do serviço. Dependendo do contexto que se está a analisar, existem diferentes formas de se avaliar a acessibilidade.
Embora o acesso e a acessibilidade possam ser conceitos nebulosos, tal como foi indicado anteriormente, existem abordagens precisas para a sua avaliação como conceitos essenciais do serviço de transportes públicos. É relativamente fácil determinar e avaliar o acesso ao serviço de transportes públicos, fornecendo a informação espacial apropriada num formato adequado para análise. Isto pode ser conseguido examinando a proximidade dos locais de interesse (residências, locais de trabalho, entre outros) a paragens de transportes públicos. Os responsáveis pelo planeamento regional e os políticos estão frequentemente interessados na proporção de população coberta pelo sistema de transportes existente (ou proposto). Assim, esta discussão foi limitada à cobertura da população. Quando indicada de forma concisa, a avaliação da cobertura do acesso é complicada pelas realidades práticas da informação espacial. Normalmente os dados apenas estão disponíveis num formato espacial agregado, tal como o dos Censos em Portugal. Isto significa que a proximidade às paragens deve ser interpretada de forma criativa. Uma forma de abordar este problema é estabelecendo um centróide num bloco (estes podem ser uma escola, centro comercial, hospital, conjuntos de edifícios, entre outros) e avaliar a distância deste centróide às paragens de autocarro. Isto levanta um problema na medição da distância, uma vez que esta distância pode ser medida utilizando um sistema métrico rectilíneo ou a rede de arruamentos real.

Localização Óptima de Paragens de Autocarro

Tendo em conta a elevada dificuldade que teria a medição através da rede de arruamentos, neste documento utiliza-se uma abordagem baseada no centróide e na distância rectilínea de acesso.

Autor: Paulo Júlio Pinheiro e Pina Barreto
Excerto Adaptado

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Localização Óptima de Paragens de Autocarro