Teses, Dissertações e Monografias

Acesse a listagem abaixo para conhecer algumas das teses, dissertações e monografias desenvolvidas pelos alunos de pós-graduação do Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica.

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  • Aquecimento solar de água PDF
    • Aluno: Daniel Setrak Sowmy
    • Orientador: Racine Tadeu Araujo Prado
    • Categoria: Doutorado
    • Ano: 2013

    Este trabalho apresenta uma metodologia de avaliação da incerteza associada à medição do desempenho térmico de coletores solares térmicos, utilizados em aquecedores de água residenciais. A determinação desta grandeza tem influência direta na estimativa da fração solar obtida pelo sistema, e consequentemente no tempo de retorno sobre o investimento do mesmo. Coletores solares planos, construídos a partir de perfis de alumínio, com absorvedores metálicos, pintura preta não seletiva, tubulação interna de cobre, cobertura de vidro simples e isolante térmico na parte traseira, foram ensaiados individualmente em laboratório para determinação do seu desempenho. O procedimento adotado foi o indoor, onde os ensaios são realizados sob um simulador artificial de radiação solar, e envolveu a configuração da câmara de testes, estabilização das variáveis ambientais, ensaios das amostras, cálculo do desempenho térmico e estimativa da sua incerteza associada. Esta última levou em consideração as contribuições da instrumentação empregada, da estabilidade temporal das condições de contorno para realização das medições e do método estatístico utilizado na determinação da curva de desempenho térmico do coletor. Ao final do estudo foram ponderados os limites aceitos pelo programa de etiquetagem brasileiro de coletores em comparação com os resultados obtidos.

  • Simulação computacional do comportamento elástico de materiais pelo método de partículas Moving Particle Semi-implicit (MPS) PDF
    • Aluno: Rubens Augusto Amaro Junior
    • Orientador: Cheng Liang Yee
    • Categoria: Mestrado
    • Ano: 2013

    Neste trabalho um método de partículas para simular a dinâmica de sólidos elásticos é implementado. O método é baseado no Moving Particle Semi-implicit (MPS), originalmente desenvolvido para escoamentos incompressíveis com superfície livre. A estratégia principal do MPS é substituir os operadores diferenciais das equações governantes por operadores diferenciais discretos em uma distribuição de nós irregulares, derivados de um modelo de interação entre partículas. Em geral, por ser um método sem malha, é muito efetivo para a simulação de problemas hidrodinâmicos envolvendo superfícies livres, fragmentação e fusão, e problemas envolvendo grandes deformações, corpos de geometria complexa e fronteiras móveis. Na última década, o método MPS foi estendido para a análise de estruturas elásticas e elastoplásticas, tornando possível a análise de sistemas dinâmicos e o acoplamento da análise hidrodinâmica e estrutural para investigar problemas de hidroelasticidade. Para a análise dinâmica de sólidos elásticos, a equação constitutiva caracterizada pela densidade, módulo de Young e coeficiente de Poisson, é resolvida através da aplicação dos operadores gradiente e divergente originalmente desenvolvidos para fluidos, com algumas adaptações, e um operador rotacional. Isto resulta, essencialmente, em um sistema de partículas ligadas entre si por molas normais e tangenciais, onde os movimentos de translação e rotação, de cada partícula, são calculados por meio da integração explicita da equação de movimento. O simulador implementado neste trabalho é uma versão melhorada do simulador desenvolvido no Tanque de Provas Numérico (TPN / USP), permitindo o estudo da dinâmica de sólidos envolvendo colisões, fragmentação e modelos hidroelásticos.||No caso de análise 3D, em vez de Ângulos de Euler, os ângulos são determinados pela álgebra dos quatérnions de Hamilton, evitando erros de singularidades. Um algoritmo genérico de busca de contato é proposto para permitir a investigação de colisão e fragmentação entre vários sólidos. No modelo simplificado, a ocorrência de fragmentação é detectada quando a deformação entre as partículas é maior do que uma deformação crítica. No caso da interação fluido-estrutura, as partículas de superfície do sólido são tratadas como partículas de fluido e as pressões destas partículas são calculadas pela resolução da equação de Poisson para a pressão, tal como as partículas de fluido. Desta forma, o acoplamento entre sólido e fluido é realizado utilizando o deslocamento e velocidade do sólido elástico, como condições de contorno do fluido, e a pressão na interface, obtida pela resolução do movimento do fluido, é aplicada ao movimento do sólido elástico. Validações qualitativas e quantitativas do método são realizadas para casos estáticos e dinâmicos sujeitos a diferentes condições de contorno, comparando os resultados numéricos obtidos pelo MPS, outros métodos numéricos, soluções analíticas e medições experimentais presentes na literatura.

  • Proposição de uma estrutura conceitual de gestão do processo de projeto colaborativo com o uso do BIM PDF
    • Aluno: Leonardo Manzione
    • Orientador: Silvio Burrattino Melhado
    • Categoria: Doutorado
    • Ano: 2013

    A crescente difusão do uso da tecnologia BIM mostra que um novo paradigma para o trabalho colaborativo em projeto precisa ser criado. Em diferentes países e cenários, percebem-se muitas barreiras a serem transpostas para o aproveitamento pleno dos benefícios do BIM. Faltam conhecimentos sobre a integração da nova tecnologia para a melhoria do processo de projeto. Falta também uma compreensão abrangente e uma visão geral de fatores não tecnológicos, caso das relações e interdependências na intersecção entre a gestão do processo de projeto e o BIM. Nesse contexto, a escassez de teorias que busquem a integração entre o domínio da gestão do processo do projeto e a tecnologia BIM motivou o desenvolvimento do presente trabalho. O objetivo geral desta tese é desenvolver uma estrutura conceitual para a gestão do processo de projeto com o uso do BIM. Com uma profunda revisão bibliográfica, mostra-se a difusão fragmentada de conceitos e a tendência na produção de aplicações práticas para a implementação do BIM sem, contudo, estarem elas respaldadas por suficientes reflexões conceituais. Como principal contribuição, a estrutura conceitual desenvolvida procura sustentar o conjunto de metodologias aplicáveis à nova tecnologia e demonstra como relacionar os domínios da gestão do processo de projeto e da tecnologia da informação. São propostos também indicadores de desempenho para medir tanto o nível de desenvolvimento do projeto quanto controlar a qualidade do modelo. Outra contribuição relevante do trabalho é a reformulação do conceito de LOD (nível de desenvolvimento ou de detalhe) para o de Nível de Maturidade, composto pela gestão dos requisitos do programa de necessidades, gestão do nível de desenvolvimento do modelo, medição do nível de interferências físicas e a proposição de um sistema de planejamento e controle do processo de projeto adequado para o BIM.||Finalmente, foram feitos testes práticos em dois modelos BIM de edifícios, que possibilitaram a demonstração dos indicadores de desempenho e a sua aplicabilidade prática. Com a estrutura conceitual proposta, entendemos ter contribuído com um novo olhar sobre como deve evoluir a gestão do processo de projeto no contexto da tecnologia BIM.

  • Conforto térmico e concentração de CO? em salas de cirurgias e salas de espera para pacientes, climatizadas artificialmente PDF
    • Aluno: Elaine Gonçalves Ferreira Santana
    • Orientador: Racine Tadeu Araujo Prado
    • Categoria: Mestrado
    • Ano: 2013

    Nos últimos anos tem havido um aumento no estudo da qualidade do ar interno relacionado aos sistemas de ventilação mecânica e condicionamento do ar. Isso é especialmente fundamental em hospitais, onde a transmissão da contaminação pelo ar é considerada uma das principais causas de aquisição de doenças por pacientes, profissionais de saúde e visitantes. Além disso, essas instituições por abrigarem diversos setores, cada um com uma especificidade e função, exigem diferentes condições de conforto ambiental, sob os aspectos higrotérmico e de qualidade do ar, além do acústico e luminoso. Com o objetivo de avaliar a qualidade o ar, sob os parâmetros de conforto térmico e da concentração de dióxido de carbono em ambientes hospitalares climatizados artificialmente, realizou-se uma investigação de campo em salas de espera e salas de cirurgias de uma amostra de seis edifícios hospitalares na cidade de São Paulo e região metropolitana. Para coleta dos dados foram utilizados instrumentos de monitoramento, portáteis e de elevada precisão, adequados para a realização da pesquisa. Os resultados obtidos a partir da análise desses dados apontaram relevantes problemas relacionados ao conforto e a qualidade do ar. Dentre esses problemas, destacam-se a ausência de controle do diferencial de pressão entre as salas de cirurgias e os corredores; a divergência entre as temperaturas operativas ideais para promoção do conforto térmico para grupos de pessoas com diferentes vestimentas e nível de atividade, ocupando um mesmo ambiente, no caso, as salas de cirurgias; a insuficiência de renovação de ar, especialmente nas salas de espera equipadas com o sistema de climatização do tipo split-system; além da ausência de padronização entre os critérios dos referenciais técnicos mais adotados.||Sob esses aspectos, percebeu-se a necessidade de melhoria do conhecimento da interação entre os ocupantes e o ambiente, especialmente naqueles onde o controle se faz necessário para a promoção da saúde.

  • Incorporação de ar em materiais cimentícios aplicados em construção civil PDF
    • Aluno: Roberto Cesar de Oliveira Romano
    • Orientador: Rafael Giuliano Pileggi
    • Categoria: Doutorado
    • Ano: 2013

    A utilização de incorporadores de ar em argamassas de revestimento é prática comum no setor construtivo visto que podem ser obtidas vantajosas alterações nas propriedades no estado fresco e endurecido. Contudo, apesar do domínio da tecnologia e da química dos aditivos essa prática é ainda bastante empírica e seu uso tem sido apontado como um fator de complexidade operacional: a presença dos incorporadores de ar torna as composições muito sensíveis ao processamento, temperatura, tipo de cimento, transporte, etc., e essas variáveis afetam diretamente as características dos materiais no estado fresco e após o endurecimento. De fato, o desempenho desses materiais é dependente da quantidade, distribuição de bolhas e estabilidade do ar incorporado no estado fresco. Na prática, o difícil controle das propriedades dos materiais aerados é um dos fatores que têm desaconselhado a utilização desta tecnologia em diversas aplicações no setor construtivo. Assim, apesar das virtudes potenciais, a falta de controle no processamento dificulta o emprego de argamassas aeradas como tipos de materiais sustentáveis. Uma causa provável da falta de controle é que a cinética de incorporação de ar é pouco compreendida e a maioria dos estudos científicos são focados na avaliação do desempenho dos materiais no estado endurecido atentando-se, desta forma, para o efeito e não para a causa. A fim de preencher tal lacuna científico/tecnológica, o presente trabalho visa estudar os mecanismos e a cinética de incorporação de ar em composições cimentícias durante o estado fresco e avaliar o seu impacto no estado endurecido. Para tanto, propôs-se uma abordagem de pesquisa inovadora na qual as propriedades das fases que compõem esses sistemas são avaliadas separadamente, determinando-se o impacto da utilização dos AIA em água, nas pastas de cimento e nas argamassas.||Os resultados apontam que a quantidade efetiva de incorporador de ar e a qualidade da água afetam a capacidade espumante, que os aditivos não afetam a reação de hidratação do cimento, que a temperatura afeta as propriedades no estado fresco e endurecido das pastas, que é possível prever a porosidade resultante na argamassa a partir dos resultados observados na fase aquosa, que a distribuição granulométrica dos agregados é a variável de maior impacto nas propriedades reológicas e com a permeabilidade das argamassas, propriedade intimamente ligada à durabilidade do revestimento.


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