Mecânica Aplicada

– Capacidade de realização de pesquisas, de leitura e de interpretação a análise de conteúdo.
– Capacidade de síntese e de redação de texto
– Conhecimentos informáticos na ótica do utilizador, de redação digital de documentos e da criação de relatórios de trabalho e de apresentação e divulgação.
– Capacidade e motivação para pesquisa, utilização e aplicação de softwares específicos para o cálculo de estruturas.
– Sentido de cooperação, interajuda, colaboração e espírito de partilha de conhecimentos, com interesse prático para a realização de atividades, individualmente e em grupos de trabalho.
– Motivação, interesse para aquisição de conceitos elementares de física e matemática, tais como: Grandezas e Sistemas de unidades, Noção de vetores e suas características, Noções de força e de princípios de equilíbrio, Bases de trigonometria, a aplicação de conceitos ao estudo de estruturas.

As aulas serão lecionadas em Português, tendo como objeto de trabalho e de aprendizagem dos conteúdos programáticos apresentados. Prevê-se que as aulas de Mecânica Aplicada tenham, sempre que possível, diferentes momentos na metodologia de transmissão de conhecimentos:
1) acompanhamento da aprendizagem conseguida pelos alunos, esclarecimento de dúvidas e apoio na orientação prática do trabalho e/ou da resolução de exercícios/problemas,
2) discussão e apresentação de trabalhos da pesquisa semanal feita pelos grupos de trabalho sobre os conteúdos programáticos da UC.
3) apresentação expositiva de conteúdos pelo docente, com eventual resolução pratica de exercícios de exemplo, seguida de discussão entre docente, alunos e grupos de alunos sobre temas e exercícios apresentados.

Utilizar-se-á uma apresentação expositiva durante a explicação dos assuntos teóricos para apoio à aprendizagem com a resolução pratica de exercícios. Os alunos serão incitados a realizar um trabalho prático de interpretação técnico-científica e sobre conteúdos e de abordagem de interpretação prática através de pesquisas individuais e em grupo. Sem obrigatoriedade, da pesquisa deverá resultar informação em relatório/portfólio disponibilizado para todos os alunos através de partilha de documentos no fórum da plataforma Inforestudante, ou mesmo em páginas dos alunos.
Será feito o acompanhamento da aprendizagem pelos alunos, através do esclarecimento de dúvidas, de apoio à resolução de exercícios e de orientação do trabalho prático, devendo haver lugar a redação de trabalhos de estudo pessoal. A apresentação destes documentos, será feita a cada semana, e por apresentação em grupos de conversação e no fórum da plataforma Inforestudante.

Desde que seja viável, considera-se a possibilidade de em horário de aulas, ser feita alguma visita a obras ou a estruturas, seja no próprio campus do Instituto ou fora dele. A ocorrer, os alunos serão desafiados a apresentar imagens e descrição das situações verificadas. Não sendo viável, os alunos serão incitados a fazerem, por si próprios, por motivação pessoal, o registo de exemplos de obras ou estruturas de interesse no âmbito do conteúdo da disciplina, sendo convidados a apresentar trabalho com descrição e imagens do observado.

Estes processos visam a responsabilização individual do aluno, e simultaneamente, fomentam o espírito de partilha de conhecimentos entre, para e com com os restantes colegas. O aluno é avaliado individualmente pelos conhecimentos adquiridos, pelo seu potencial de interpretação dos objetivos pretendidos para a resolução e compreensão de exercícios de engenharia estrutural, bem como pela sua capacidade de organização de ideias e consequente exposição de conhecimentos.
Paralelamente, será avaliado pela colaboração para com os seus colegas, quer pelo trabalho desenvolvido em grupo quer pela sua motivação para colaborar na aprendizagem dos seus colegas.
Após as semanas letivas, cada aluno realizará uma prova escrita com questões sobre os conteúdos programáticos, com espaço para apresentação de propostas de exercícios que demonstrem a sua capacidade de identificação de problemas e sua respetiva resolução. Haverá uma parte de problemas fundamentais para a qual será exigido uma cotação mínima.

Objetivos:
1. Conhecer os mecanismos de transferência de ações/cargas em estruturas – tração, compressão, flexão e corte.
2. Aplicar as equações de equilíbrio estático para determinar a distribuição de esforços internos em estruturas reticuladas através do traçado de diagramas de momento fletor, esforço transverso e esforço axial.
3. Avaliar as propriedades geométricas de secções e da distribuição de elementos estruturais em edifícios.
4. Calcular e analisar estruturas e avaliar o comportamento mecânico de estruturas simples sujeitas a carregamentos.

Competências Genéricas:
– Incremento de competências nas áreas da comunicação e de transferência de conhecimento e saber;
– Aplicação e demonstração de capacidades adquiridas por métodos de estudo e de trabalho pessoal em tarefas de caracter individual e em grupo;
– Motivação para utilização de métodos de autoaprendizagem e de desenvolvimento de competências acompanhadas pelos métodos de ensino previstos;
– Aplicação de conhecimentos e compreensão física de fenómenos por interligação técnica, cientifica e pedagógica;
– Desenvolvimento de competência para a realização de julgamento e de tomada de decisão.

Competências Específicas:
– Adquirir conhecimentos e capacidade de compreensão do comportamento mecânico de estruturas de edifícios e de elementos estruturais influenciado pela geometria da sua secção
– Fomento das capacidade de observação de situações práticas visando a necessidade de intervenção;
– Incentivo ao desenvolvimento de metodologias de análise e de cálculo como resposta a ações e efeitos em estruturas;
– Princípios fundamentais para a tomada de decisão e capacidade de intervenção e de formação de propostas de melhoria do comportamento estrutural, por ações de reabilitação, reforço ou de conceção de base.

Esta disciplina fornece as bases da Mecânica Newtoniana para que os alunos compreendam os fundamentos da análise e dimensionamento estrutural e contribui para o seu sucesso em Unidades Curriculares do plano curricular e assim, na aquisição de bases essenciais e capacidade de decisão como futuros engenheiros civis. Assim, com base no exposto, a Unidade Curricular abrange o estudo sobre:
– Estática e os Princípios fundamentais do calculo de estruturas, tais como: a) cálculo vetorial, b) conceitos de força, momento, binário e resultante, c) equilíbrio estático de sistemas de corpos, d) análise da estatia de um corpo rígido, tipos de apoios, de elementos e de ligações, e) ações e seus efeitos como reações, esforços, deformações, deslocamentos e interpretação prática dos conceitos, f) aplicações de cálculo de reações, de esforços e a relação por entre ações, esforços e deslocamentos e representação gráfica por diagramas de esforços.
– Geometria de massas, tais como: a) geometria, dimensões, áreas e volumes e sistemas de eixos, b) relação de áreas e de centros de massa; c) momento estático, momentos de inércia e produto de inércia, d) momentos e direções principais de inércia, e) interpretação prática para a visualização e compreensão de geometria de massas.

PARTE 1 – Introdução e conceitos fundamentais
1. Exemplos históricos e marcantes sobre evolução e comportamento estrutural
2. Bases de física e de matemática para o estudo de secções, elementos estruturais e estruturas
3. Noções fundamentais para o cálculo e dimensionamento (estudo de seções e princípios do comportamento mecânico)
4. O caminho das cargas – relação dos conceitos de ações, esforços e reações
PARTE 2 – Mecânica Aplicada para o cálculo estrutural
5. Aprendizagem científica e pedagógica para aquisição de conhecimento
6. Registos técnicos e pedagógicos de casos de interpretação e aplicação prática
7. Aprendizagem didática e pedagógica de conhecimentos
8. Ferramentas de apoio para calculo e avaliação de estruturas
PARTE 3 – Aplicação de calculo prático de elementos estruturais e de estruturas
9. Análise de apoio e calculo de reações
10. Estudo sobre o calculo de treliças
11. Estudo e análise de elementos de estruturas isostáticas planas (estruturas porticadas)
12. Considerações sobre necessidades para o calculo de estruturas hiperestáticas
13. Geometria de Massas: Aplicações em seções de elementos estruturais e distribuição destes na definição estrutural de edifícios
14. Apresentação problemas e de propostas de exemplos de aplicações de cálculo
15. Revisões e conclusão, propostas e sugestões, informação e divulgação
O programa pretende abordar o estudo das componentes de Estática e dos Princípios fundamentais do calculo de estruturas, bem como de Geometria de massas e o seu significado no comportamento de estruturas.

NAO

BEER, F.; JOHNSTON, R. Jr.; EISENBERG, E. – Mecânica Vectorial para Engenheiros – Estática (7.ª edição), McGraw-Hill,ISBN 978-85-8055-046-7. Portugal, 2006.
FREY, F. – Analyse des strucutres et millieux continus – Statique appliqué. Traité de Génie Civil de l’Écolepolytechnique fédérale de Lausanne, Vol. 1, Presses polytechniques et universitaires romandes, 1994.
HIBBELER, R. C. Estática. 12ª ed. – Pearson Prentice Hall. ISBN 978-85-7605-815-1. São Paulo, Brasil, 2011.
MERIAN, J.L., Kraige, L.G. – Engeneering Mechanics – Volume 1: Statics”, John Wiley & Sons, Inc. Seventh Edition.ISBN: 978-0-470-61473-0. 2006
MUVDI, B.; AL-KHAFAJI, A.; McNABB J. – Statics for Engineers, Springer-Verlag, ISBN 0-387-94779-5. New York, 1997.
RILEY, W.F.; STURGES, L.D. – Engineering mechanics: statics. John Wiley & Sons, 1996.
SUSSEKIND, Jose Carlos. Curso de Análise Estrutural 6ª ed; Porto Alegre: Globo, 1981.
ROCHA, G. – O caminho das forças e a concepção estrutural. Apresentação. MAM – Rio de Janeiro.
SORIANO, Humberto L. – Estática das Estruturas. 3ª edição revista e ampliada. Rio de Janeiro. Editora CiênciaModerna Ltda., 2013
Apontamentos preparados por docentes e outros, mediante consulta web e Moodle. Bibliografia por consulta na internet.