Teses de doutoramento

O parque habitacional de Portugal Continental contém algumas tipologias construtivas deelevada vulnerabilidade sísmica em relação às quais urge actuar no sentido de reduzir o riscosísmico a elas associado. No projecto de investigação

O presente trabalho pretende contribuir para o aperfeiçoamento dos modelospara análise do comportamento de barragens de betão ao longo do tempo, submetidasa processos expansivos devidos a reacções químicas de origem interna. Odesenvolvimento destas reacções expansivas, determinado pela composição do betãoe influenciado pelos campos térmico, higrométrico e de tensões, pode provocarfissuração e contribuir para a deterioração precoce das obras.O trabalho aborda, na parte inicial, a fenomenologia dos processos expansivos,salientando-se os factores de natureza física e química que mais os influenciam. Deseguida apresentam-se os aspectos relacionados com a identificação e acaracterização das reacções expansivas, no que respeita às evidências físicas e aosseus efeitos estruturais. Analisam-se, entre outras obras, as barragens portuguesasafectadas por esta patologia.A influência dos factores que regulam o desenvolvimento do processoexpansivo (composição do betão, temperatura, humidade e estado de tensão) équantificada com base num modelo de interacção químico-mecânico, permitindo umaestimativa das expansões à escala das obras de engenharia. Este modelo foiintegrado num código computacional de elementos finitos que considera ocomportamento diferido do betão, através de um modelo viscoelástico com maturação,e o surgimento e propagação da fendilhação, por meio de uma formulação de dano.Utiliza-se uma técnica incremental na discretização das acções que permite simular aevolução do comportamento ao longo do tempo, tendo em conta os fenómenosdiferidos e o progressivo desenvolvimento da fissuração.Apresentam-se dois estudos de aplicação a barragens portuguesas afectadaspor processos expansivos. O primeiro estudo refere-se à barragem de Santa Luzia,uma abóbada construída entre 1939 e 1943, em que a magnitude das expansões émoderada. O segundo estudo reporta-se à barragem de Pracana, uma obra decontrafortes cuja albufeira foi mantida vazia durante mais de uma década após trintaanos de exploração, devido à fendilhação generalizada da sua estrutura provocada porgrandes expansões diferenciais, que depois foi reabilitada, encontrando-se desdeentão em exploração normal há cerca de quinze anos. Os resultados destes estudosdemonstram o interesse e as potencialidades das metodologias desenvolvidas naquantificação do processo expansivo, na interpretação do comportamento observado ena avaliação das condições de segurança das obras.

A retracção tem uma importância significativa na concepção, dimensionamento, processoconstrutivo e comportamento em serviço de grandes estruturas de betão. No entanto, não estãoainda completamente esclarecidos os mecanismos básicos a ela inerentes e o modo comointeragem entre si, além de que os modelos de previsão não consideram de forma adequada ainfluência dos factores que a determinam.Os objectivos desta dissertação prendem-se com o estudo da retracção do betão e suasconsequências estruturais em pontes, aprofundando e desenvolvendo trabalhos anteriormenteefectuados neste domínio.Neste sentido, foi planeada uma extensa campanha de ensaios em provetes tendo em vista, aavaliação da influência da espessura das peças, a quantificação da retracção diferencial que seprocessa na espessura das peças, a avaliação da influência de diferentes condições ambientais,para além da aferição da metodologia experimental utilizada pelo Núcleo do Observação deEstruturas do LNEC.Foi também realizado um conjunto de ensaios com vista a obter um melhor esclarecimento darelação entre a retracção de provetes de betão colocados em obra e a retracção que ocorre nassecções dos tabuleiros em caixão de pontes. Para tal, foram executados e instrumentadospainéis de parede de betão que foram mantidos em condições ambientais semelhantes às dasalmas de um tabuleiro em caixão, isto é, uma das faces sujeita a ambiente interior e a outra aambiente exterior e, simultaneamente, foi também avaliada a retracção do mesmo betão emprovetes colocados nesses diferentes ambientes. Com a informação obtida foi possível, por umlado, avaliar a retracção das peças sujeitas a diferentes ambientes em duas superfícies opostase, por outro lado, esclarecer qual a relação entre a retracção medida em provetes de betão e aretracção que ocorre nos elementos estruturais cujas faces opostas estão sujeitas a essesdiferentes ambientes.Com base nos resultados obtidos nos ensaios realizados, foi proposta uma metodologia para amodelação do comportamento estrutural de pontes que considera a não uniformidade daretracção do betão na secção transversal do tabuleiro. Essa metodologia, que consiste naconsideração integrada de um modelo longitudinal global da estrutura e de modelos locais dasaduelas, tirando partido da informação experimental disponível sobre a retracção, foi aplicada àspontes S. João e Miguel Torga, cujo comportamento estrutural é observado pelo LNEC.Por último, apresentam-se as principais conclusões do trabalho e formulam-se algumasperspectivas sobre o seu desenvolvimento futuro.

This thesis was aimed at understanding the behaviour of plasters and renders on salt-loaded walls. The current state-of-the-art and state-of-the-practice were accessed focusing particularly on old plastered/rendered buildings and their conservation practice in Portugal. Afterwards, experimental work was carried out aiming at answering the identified questions. Two laboratory techniques, for relative humidity control with salt solutions and for salt content determination by hygroscopic moisture content measurements, were investigated. Drying of salt-loaded materials was studied by means of drying experiments monitored using a magnetic resonance imaging (MRI) technique. The behaviour of plasters and renders in relation to salt crystallization was then accessed by means of crystallization tests and MRI-monitored drying tests. Most drying and crystallization tests were carried out on specimens composed by a plaster or render applied on a given substrate. Finally, the study of five old buildings in Portugal provided an insight into practice-related salt decay features. On the basis of this research, guidelines are proposed to select plasters and renders for salt loaded walls. Conclusions were also achieved on: (i) possibilities and limitations of the test methods, particularly salt crystallization tests, and diagnostic methodology used; (ii) salt decay processes, namely, influence of soluble salts on drying, mechanisms of salt-induced dampness and salt distribution in masonry; (iii) reasons for sodium chloride being typically much less damaging than sodium sulfate in laboratory tests; (iv) influence of factors such as the type of salt, kind of substrate material or presence of a paint layer on the behaviour of plasters and renders; (v) factors that can account for a worsening of salt damage after restoration interventions; (vi) field or application conditions that favour salt damage.

As alterações climáticas, motivadas por origens naturais e/ou acção antrópica, têm impactos nas várias componentes do ciclo da água. As regiões insulares são, pelas suas características de litologia, estrutura geotectónica, dimensões, topografia, condicionantes geográficas e natureza hidrogeológica, bastante susceptíveis aos impactos das alterações climáticas, que se podem reflectir segundo duas vertentes: (1) a alteração do nível médio das águas do mar; (2) a alteração dos parâmetros climáticos (precipitação e temperatura). Os impactos das alterações climáticas actuam sobre os recursos hídricos modificando a sua qualidade (ex.: via intrusão salina) e a sua quantidade (ex.: por redução da precipitação total e aumento da temperatura média, causando um decréscimo nos volumes de recarga). O impacto das alterações climáticas sobre os recursos hídricos tem sido estudado sobretudo para a parte superficial do ciclo da água, havendo no geral um grande desconhecimento dos impactos sobre os recursos hídricos subterrâneos, que no entanto são geralmente vitais para as zonas insulares. Neste estudo apresenta-se uma análise dos possíveis impactos das alterações climáticas sobre os recursos hídricos subterrâneos dos Açores

O trabalho de tese versa o tema do comportamento diferido no tempo de túneis em formações argilosassobreconsolidadas, designadamente no que se refere aos deslocamentos induzidos no maciço envolvente e aosesforços mobilizados na estrutura de suporte. Tem o objectivo de contribuir para a compreensão dos mecanismos defuncionamento destas obras geotécnicas numa perspectiva de controlo de segurança a elas associado.Em terrenos de natureza argilosa, na sequência do alívio de tensões e alteração do regime hidrológico resultantes dasoperações de construção de um túnel, além das deformações imediatas, resultantes da escavação, podem ocorrerdeformações diferidas no tempo, quer durante as actividades de construção da obra, quer após a sua entrada emserviço, com eventuais danos associados. A ocorrência de deformações ao longo do tempo neste tipo de formaçõespode ter na sua base processos como a fluência, a consolidação e a expansão. Estas deformações podem serespecialmente pronunciadas, se em zonas extensas do terreno for alcançada a sua superfície de cedência, determinadapela história de tensões a que se encontrou submetido. Para efeitos de dimensionamento estrutural, estas deformaçõesdevem ser devidamente contabilizadas.Neste contexto, descrevem-se inicialmente, as principais características do comportamento de túneis em terrenosbrandos, efectuando-se uma descrição fenomenológica dos efeitos diferidos no tempo em geomateriais. É feitareferência a registos de observação de obras onde ocorreram deformações ao longo do tempo. Referem-se asprincipais vias para a sua modelação numérica.A viscoplasticidade ao permitir descrever o comportamento de materiais que possuem deformações irreversíveisdependentes do tempo afigura-se como uma via para abordar este tipo de comportamento. A aplicação de modelosconstitutivos elasto-viscoplásticos e elastoplástico-viscoplásticos, baseados nos conceitos de cedência, de estadoscríticos, e de superfície envolvente no espaço de tensões, permitiu reproduzir o comportamento diferido no tempo obtidoem ensaios de laboratório numa argila sobreconsolidada do Oligocénico de Lisboa. As actividades de caracterizaçãolaboratorial incluíram a realização de ensaios de fluência não drenados de corte triaxial e de corte torsional, em queamostras de cilindro oco foram submetidas a trajectórias de tensão de natureza tridimensional distintas das trajectóriastriaxiais.A aplicação em análises numéricas dos modelos referidos a problemas de valores na fronteira, tal como é o caso detúneis, permitiu revelar que, em determinadas situações, as deformações ao longo do tempo, são particularmenteexpressivas. A análise do comportamento observado de uma obra subterrânea recentemente concluída neste tipo deformação geológica, no âmbito do Plano de Expansão do Metropolitano de Lisboa, evidenciou um comportamentodiferido no tempo, que os modelos propostos reproduziram satisfatoriamente.

Este trabalho tem como principal objectivo estudar o impacte dos modelos daDescategorização, da Identidade Endogrupal Comum (Recategorização) e da DuplaIdentidade na redução do preconceito em crianças de origem portuguesa e de origem africana(9/11 anos).Para a concretização deste objectivo estudámos três configurações de interacção entregrupos étnicos em contexto escolar, na medida em que este é, por um lado, um dos cenáriosde socialização mais importantes e, por outro, um meio facilitador da intervenção no domínioda redução do preconceito inter-étnico.Os resultados dos dois primeiros estudos empíricos, nos quais os grupos étnicos seencontravam a interagir em simetria e em assimetria de estatuto, permitem concluir que osmodelos da Descategorização e da Recategorização foram eficazes a reduzir o enviesamentoem ambos os grupos. A redução do enviesamento intergrupal foi conseguida através dadiminuição da proximidade face aos membros do endogrupo, no caso da Descategorização, ea partir do aumento da atracção face aos membros do exogrupo, no caso da Recategorização.No último estudo interessou-nos averiguar, simultaneamente, o papel da saliência dapertença étnica dos grupos na redução do enviesamento e a capacidade de extensão dosbenefícios operados pelos modelos ao exogrupo como um todo. Na situação de contacto, aDupla Identidade e a Descategorização revelam-se como as representações cognitivas maiseficazes a reduzir o preconceito nas crianças de elevado estatuto, enquanto que todos osmodelos eliminam o enviesamento nas crianças de baixo estatuto. Os resultados demonstramainda que aqueles modelos permitem a extensão dos seus benefícios para o exogrupo comoum todo, nos contextos escolar e residencial.

Procurou-se, com o trabalho que aqui se apresenta, avaliar a eficácia da aplicação de métodos geoelectromagnéticos e sísmicos em problemas ambientais e geotécnicos concretos e em diferentes meiosgeológicos. Num aterro sanitário efectuaram-se ao longo dos últimos seis anos quatro campanhas deprospecção, que permitiram avaliar o comportamento do fluxo de lixiviado que se infiltra nas fracturas domaciço granítico onde se encontra instalado o aterro. No que diz respeito às aplicações geotécnicasprocurou-se ir de encontro ao que por vezes é solicitado ao geofísico: detectar eventuais estruturasenterradas e avaliar variações de compactação dos materiais, para fundação de estruturas a edificar.Pretendeu-se com os trabalhos efectuados avaliar os limites dos métodos e dos dispositivos utilizados.Recorreu-se para o efeito a uma estrutura, cujas características eram conhecidas e à execução, no campusdo LNEC, de um desaterro e posterior aterro após instalação de corpos anómalos. As velocidades de propagação das ondas de compressão (VP) e de corte (VS) desempenham um papel importante na caracterização dinâmica tanto de solos como de rochas, principalmente pelo facto de nos permitirem obter alguns parâmetros elásticos dos meios em estudo. Em Portugal o processo corrente de utilização de VP e VS para obtenção do coeficiente de Poisson (s) e módulo de Young consiste na execução de furos de sondagem e, através desses furos, obter como que uma sondagem destes parâmetros. O programa comercial utilizado para processamento dos perfis de refracção sísmica permite obter perfis de s. Contudo, para isso é necessário executar igualmente perfis de VS, o que é de mais difícil implementação. Tendo em conta estes factos, testou-se, com dados de diferentes ambientes geológicos, a possibilidade de obter perfis de estimativas da variação bidimensional de s, a partir de perfis de VP e de relações entre VP e VS, tendo-se desenvolvido para o efeito o programa Poisson2D. No decurso do presente trabalho foram utilizados diversos métodos de prospecção geofísica, tendo como fim por um lado, identificar o método que melhor se adaptasse a um determinado objectivo e, por outro, através da conjugação de diferentes métodos, diminuir a ambiguidade inerente aos modelos inversos obtidos, tendo em conta que é possível obter diferentes modelos da mesma grandeza física a partir dos mesmos dados colhidos. Com recurso ao processo de Simulated Annealing desenvolveu-se um programa

Esta Tese apresenta uma equação de balanço de massa global que permite deduzir todos os modelos de cálculo da recarga; apresenta diferentes modelos e caracteriza diferentes métodos que permitem o cálculo da recarga; cria novos métodos de cálculo da recarga; demonstra a aplicabilidade desses métodos com dados reais e compara os resultados obtidos pela aplicação desses métodos; e define os modelos e os métodos mais adequados em função das configurações hidrogeológicas existentes.O cálculo da recarga é um processo essencial para caracterizar o recurso hídrico subterrâneo extraível que se pode definir como uma percentagem do volume de recarga anual média, limitado pelo rebaixamento máximo que se pode provocar no aquífero.Descrevem-se métodos para quantificar cada um dos processos das equações de balanço e criaram se novos métodos. Estes foram introduzidos no programa de computador BALSEQ_MOD e permitem quantificar os processos: infiltração superficial e escoamento directo; evapotranspiração utilizando a evapotranspiração de referência e o coeficiente cultural dual; armazenamento de água no solo e infiltração profunda; possibilidade de considerar a posição do nível freático dentro ou fora da espessura de solo. Foram também criadas mas não integradas no programa de computador as formas de cálculo da intercepção e da infiltração profunda com base na modelação da zona vadosa.Foi criada e implementada no programa de computador Dechidr_VB uma metodologia para fazer a decomposição dos hidrogramas de escoamento superficial. Desenvolveram-se tabelas de relacionamento entre as entidades representadas na cartografia e os valores de parâmetros necessários à corrida dos modelos de balanço hídrico.Os modelos e métodos desenvolvidos foram aplicados a quatro situações de estudo que permitem inferir acerca das potencialidades e limitações de cada um dos métodos: área dos sistemas aquíferos de Quarteira e de Albufeira-Ribeira de Quarteira; áreas de 16 bacias hidrográficas; área da bacia hidrográfica a montante da estação hidrométrica de Ponte de Panasco; e área de estudo em Estarreja.

The disposal of waste materials is a matter of increasing public concern. The major component of solid waste disposal systems in almost every country is the landfill. During the last three decades, the practice of landfilling has developed into fully engineering facilities subject to stringent regulations in order to protect the environment. To limit contaminant migration to levels that will result in negligible impact on the environment, several different types of lining systems can be used for waste containment. The simplest liner consists ofeither a geomembrane, a CCL or a GCL. Whereas any of these materials can be used as a barrier by itself, modern landfills usually combine two or more components, for example, a geomembrane over a CCL, a geomembrane over a GCL, or geomembrane over a GCL over a CCL, creating a composite liner.