Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil

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A aplicação do Building Information Modeling (BIM) na quantificação de resíduos de demolição
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-08-30) Yun, George; Rodrigues, Conrado de Souza; http://lattes.cnpq.br/205393419687862; Conrado de Souza Rodrigues; Rogério Cabral de Azevedo; Daniela Matschulat Ely; Knosrow Ghavami
Ao analisar o ciclo de vida dos edifícios, a maioria dos resíduos corresponde ao estágio de demolição, sendo crucial a sua quantificação para uma gestão eficiente. Com foco no contexto do município de Belo Horizonte, identifica-se um ativo mercado secundário de materiais de demolição, embora, seja predominantemente decorrente de uma "desconstrução rudimentar". O uso de ferramentas computacionais que podem ser combinadas com sistemas como a tecnologia Building Information Modeling (BIM) pode melhorar a estimativa de resíduos de demolição (RD), levando a uma informação mais precisa, crucial para um melhor gerenciamento de resíduos. O uso do BIM para atingir esse objetivo pode promover um ambiente mais colaborativo em todo o processo de gerenciamento de resíduos, pois é baseado no fluxo de informações integradas nos diferentes estágios de um processo para resolver os problemas de RD no final da vida dos edifícios. Esta dissertação apresenta uma revisão da literatura dos modelos para quantificação de RD. Com base nisso, uma aplicação do BIM para a determinação volumétrica de RD é desenvolvida. O software Autodesk Revit foi utilizado para a modelagem em 3D das 13 edificações antes da demolição, gerando as estimativas volumétricas de RD. Os valores foram comparados com as estimativas de volumes de RD resultantes da aplicação do método de visita indireta (MVI) e os volumes licenciados pelo município de Belo Horizonte (PBH). A principal característica utilizada do software Revit é o Quantity Take-off (QTO), que corresponde à extração automática de quantidades de um determinado projeto. Ao comparar o QTO com o MVI e os cálculos fornecidos pela PBH, numerosas incertezas justificam as significativas diferenças entre as estimativas de volume de RD, mas, os resultados demonstram que o QTO minimiza os erros em relação a quantificação baseada em projetos 2D. Além disso, proporciona numerosos ganhos de produtividade, transparência e assertividade.
Alkali-activated binders with reclaimed asphalt aggregates as a potential base layer of pavements
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022) Costa, Juliana Oliveira; Den Bregh, Wim Van; Blom, Johan; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Santos, Flávio Antônio dos; http://lattes.cnpq.br/0783179484317105; http://lattes.cnpq.br/5640767093177688; Wim Van den bregh; Johan Blom; Augusto Cesar da Silva Bezerra; Flávio Antônio dos Santos; João Paulo de Castro Gomes; Hubert Rahier
The pavement infrastructure comprises 16.3 million kilometres worldwide, and the pavement-related industrial sectors are said to be responsible for 21% of the global Greenhouse Gas (GHG) emissions worldwide (Plati, 2019). Sustainable actions on materials for those pavement layers mostly consider replacing (i) natural aggregates (NA) with recycled ones and (ii) Portland cement (PC) used as binder/stabiliser with binders with a lower ecological footprint. This research investigates the possibility of incorporating recycled asphalt pavement (RAP) as an aggregate replacement and alkali-activated material (AAM) as Portland cement (PC) replacement in/for base layer materials. So far, most studies focused on the use of RAP and PC or supplementary cementitious materials. The combination of RAP with alkali-activated matrices may be an even more sustainable solution, given that not only the aggregate is recycled, but also PC is absent from the matrix. Properly designed AAMs are stronger and more durable than PC-based materials. It is, therefore, very likely that the employment of RAP in AAM will result in materials that achieve the minimum requirements for road applications. This research produced an alkali-activated material containing fine and/or coarse RAP aggregates (RAP-AAM) as a replacement for natural aggregates to be used as base layers of pavements. The main objective of this thesis is to determine whether AAM can incorporate high amounts of RAP and be used as pavement base layers without compromising mechanical and durability performance. During this research, two innovative characterization methods were used as an alternative to those often employed for Portland concrete. Firstly, the observation of the interfacial transition zone (ITZ) was improved by combining a laser scanning confocal microscope (LSCM) and a scanning electron microscope (SEM). The combination of both techniques permitted a better observation of the heterogeneous asphalt coating of the RAP particles, the presence of clusters, and cracks at the border and within the activated matrix. Secondly, the thesis proposes an alternative methodology to observe and quantify the shrinkage of RAP-AAM or any other cementitious materials by employing simplified optical imaging. Although this method only allows for the observation of total shrinkage, it is an almost inexpensive method that could give a clear indication of volume changes over time. The experimental data demonstrated that an ideal alkali-activated binder composition to produce RAP-AAM lean concrete would have 10% MK replacement (BFS vol%) and the activator would have 8% Na2O and Ms= 0 (i.e., activated with NaOH and no sodium silicate). This selection was based on the minimum activator amount required to reach the target compressive strength for a weak to medium lean concrete (5 to 10 MPa), while also minimizing the shrinkage effect. The durability assessment to freeze and thaw indicated similar performance for RAP-AAM and reference (RAP-PC). The findings of this research showed that RAPAAM is a promising material for pavement base layers and more investigation is needed on long-term strength and durability.
Análise avançada dinâmica de pórticos planos de aço
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2019-02-08) Viana, Harley Francisco; Silva, Renata Gomes Lanna da; Martins, Cláudio José; http://lattes.cnpq.br/2395411911546232; http://lattes.cnpq.br/1852330407141788; Renata Gomes Lanna da Silva; Cláudio José Martins; Peter Ludvig; Samuel Silva Penna
As estruturas de aço são geralmente projetadas para edificações industriais e comerciais, uma vez que apresentam elevada relação resistência/peso e excelente ductilidade. Tal sistema construtivo possui elevada esbeltez e leveza, e, por isso, fazse necessária a sua verificação estrutural considerando ações dinâmicas e efeitos de segunda ordem. Durante a fase de projeto, são realizadas análises para obtenção das respostas da estrutura e para o dimensionamento dos elementos estruturais. Por meio da utilização de programas computacionais, pesquisadores têm obtido resultados mais condizentes com o comportamento real das estruturas. Esses softwares, fazendo o uso de métodos de análise avançada, são capazes de considerar, simultaneamente, diferentes causas para o comportamento não linear da estrutura e diferentes tipos de carregamentos, sendo, portanto, menos conservadores e mais eficazes. No caso de estruturas leves e esbeltas, os efeitos de cargas dinâmicas são mais pronunciados e, portanto, não podem ser negligenciados durante a análise. Assim, nessas situações, uma análise rigorosa, baseada nos conceitos de Análise Avançada, torna-se ainda mais necessária. O objetivo da presente pesquisa é apresentar um estudo do comportamento dinâmico, via integração no domínio do tempo, de pórticos planos de aço, considerando a não linearidade física e geométrica. As análises transientes não lineares são realizadas por meio do programa PPLANLEP, que é baseado no método dos elementos finitos. A metodologia numérica proposta leva em conta o escoamento gradual do aço na seção transversal e ao longo do comprimento das barras, as tensões residuais e os efeitos de segunda-ordem P-∆ e P-δ. Para a solução do problema transiente não linear, é implementado o algoritmo de integração implícita de Newmark (1959) combinado à técnica de Newton-Raphson. A fim de descrever o comportamento tensão x deformação do material, é implementado um modelo elastoplástico bilinear com endurecimento isotrópico. Os resultados das análises realizadas apresentaram uma boa concordância com as soluções numéricas disponíveis na literatura, demonstrando a eficiência do método proposto na obtenção do comportamento dinâmico não linear de estruturas de aço. A partir dos históricos de deslocamentos obtidos pela análise transiente não linear foi possível identificar o surgimento do amortecimento histerético da estrutura em decorrência da energia absorvida durante o processo de deformação plástica dos membros estruturais, com a consequente redistribuição dos esforços internos.
Análise crítica do método de ensaio de ação de calor e choque térmico, à luz da NBR 15.575:2013, aplicado em sistemas de alvenaria de vedação com revestimentos em argamassa
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2019-04-15) Tavares, Maria da Conceição; Azevedo, Rogério Cabral de; Rossi, Ronan Drummond de Figueiredo; César, Cristina Guimarães; http://lattes.cnpq.br/9618527500338410; http://lattes.cnpq.br/5870583599288579; http://lattes.cnpq.br/0613519736951060; Rogério Cabral de Azevedo; Ronan Drummond de Figueiredo Rossi; Cristina Guimarães César; Eduardo Cabaleiro Cortizo; Junia Nunes de Paula
A norma de desempenho NBR 15.575:2013 foi publicada para garantir que as edificações habitacionais brasileiras sejam entregues aos usuários com padrões mínimos de conforto e segurança. Esta norma estabelece os critérios mínimos para o desempenho das edificações residenciais que devem ser cumpridos por construtores, projetistas e fornecedores. Para avaliar o requisito “durabilidade dos sistemas de vedações verticais”, esta norma estabelece a realização de ensaio por meio de exposição à ação de calor e choque térmico. Após 5 anos da publicação da NBR 15.575:2013 várias pesquisas foram desenvolvidas sobre a aplicação deste ensaio. Estas pesquisas apontaram a existência de lacunas nas instruções e parâmetros para a realização deste ensaio como, por exemplo, a definição do tamanho dos corpos de prova e a quantidade de ciclos (aquecimento/resfriamento) necessários para o ensaio. Assim, o objetivo desta pesquisa foi analisar o comportamento de corpos de prova com diferentes dimensões, quando submetidos ao ensaio prescrito. Para tanto, corpos de prova em alvenaria de bloco cerâmico, com revestimento em argamassa projetada e acabamento final com sistema de pintura acrílica, com dimensões distintas foram submetidos a 10 e 20 ciclos de aquecimento/resfriamento. Ao final dos experimentos, foi estatisticamente comprovado que há influência da altura dos corpos de prova sobre os resultados do ensaio (as médias dos valores dos deslocamentos obtidos, normalizados em função da altura do corpo de prova, não podem ser consideradas estatisticamente iguais) além de terem sido recolhidos indícios que o número de ciclos não possui influência no deslocamento e nos itens a serem avaliados por inspeção visual. Comprovou-se também que os valores de resistência de aderência à tração dos revestimentos não foram reduzidos após a submissão aos ciclos térmicos. A pesquisa apresenta resultados que evidenciam a necessidade de revisão dos parâmetros e critérios estabelecidos por esta norma.
Análise do amortecimento térmico de paredes verdes em edificações: um estudo de caso para o clima subtropical úmido com inverno seco e verão quente ou temperado
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2021-11-12) Ramos, Lucas Thadeu da Silva; Azevedo, Rogério Cabral de; Oliveira, Raquel Diniz; http://lattes.cnpq.br/0613519736951060; Rogério Cabral de Azevedo; Raquel Diniz Oliveira; Hersília de Andrade e Santos; Silvana Elinor Flores Larsen
O aumento da população e sua concentração em regiões urbanas pode ocasionar, entre outros efeitos, elevações de temperatura do ar nessas áreas, especialmente nos trechos mais adensados. Esta relação se dá por fatores como mudança do uso do solo, aumento da área construída, redução da área permeável, redução da reflexão das superfícies e emissão de gases estufa. Dentre as alternativas encontradas na literatura, visando a redução de temperatura em ambientes edificados, destaca-se a reintrodução de elementos verdes em regiões urbanas. O Brasil ainda apresenta um pequeno desenvolvimento de pesquisas nessa área. Neste contexto, o presente trabalho analisou o impacto da aplicação de um Sistema Vegetado Vertical (SW) em uma edificação por meio do método de simulação numérica. Como referência, foi considerada uma edificação escolar naturalmente ventilada na cidade de Belo Horizonte e, para tanto foram desenvolvidos dois modelos termoenergéticos, sendo um contemplando as características originais da edificação e, o outro, com o SW. Como resultado da simulação da foi verificada redução das temperaturas operativas no modelo com SWV em comparação com a condição original da edificação em uma média de 1°C para a temperatura operativa e de 2°C para a superfície da envoltória, sendo esta a mesma ordem de grandeza pontuada no estado da arte. Adicionalmente, foi confirmada a importância do sombreamento propiciado pelo S em fachadas cegas quanto à capacidade de redução das temperaturas ambientais, bem como o da correta definição da orientação para a instalação deste sistema. Como contribuição espera-se que os resultados obtidos neste trabalho possam auxiliar a tomada de decisão dos proietistas e responsáveis quanto ao impacto que a inserção de elementos verdes pode ter na melhora das características térmicas das envoltórias de edificações bem como nas condições ambientais no seu interior.
Análise do comportamento estrutural e geotécnico de estruturas em casca cônica empregadas como fundação para aerogeradores onshore
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2021) Freitas, Ludmylla Faria de; Martins, Cláudio José; http://lattes.cnpq.br/2395411911546232; Cláudio José Martins
A energia eólica vem ganhando cada vez mais relevância como uma das principais alternativas de energia renovável. Entretanto, um dos principais desafios na construção de aerogeradores é um projeto de fundação que, além de satisfazer as exigências estruturais e geotécnicas exigidas, seja economicamente viável. As estruturas em casca, pouco exploradas como fundações de aerogeradores, podem se apresentar como alternativa estrutural e economicamente mais eficiente que as estruturas planas. O presente estudo tem como objetivo analisar o comportamento estrutural e geotécnico de cascas cônicas empregadas como fundações em aerogeradores onshore, por meio de análises numéricas utilizando o software SAP2000, baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF). Para tal análise realizouse um estudo de caso em um parque eólico localizado em Campo Formoso – BA e foram desenvolvidos 4 modelos numéricos: (i) sapata plana convencional, adotada no estudo de caso; (ii) fundação em casca cônica nervurada (hcasca=1,00m); (iii) radier nervurado plano (hcasca=0); e (iv) fundação em casca cônica nervurada (hcasca=2,00m). As fundações em casca cônica nervurada atenderam às verificações de capacidade de carga, tombamento, rigidez rotacional, deslizamento, deslocamentos e distorções, apresentando melhores resultados em comparação à sapata plana convencional adotada no estudo de caso. O radier nervurado plano (hcasca=0) não atendeu às verificações de capacidade de carga, tombamento e recalque, indicando que a inclinação contribui no comportamento geotécnico das fundações em casca propostas. Quanto à análise de tensões, as fundações em casca apresentaram maiores tensões de tração e compressão em comparação à sapata plana convencional devido, principalmente, a implementação das nervuras. A fundação em casca cônica nervurada (hcasca=1,00m) apresentou melhores resultados em relação às demais estrutura em casca analisadas no presente estudo, apresentando baixa variabilidade de tensões de tração e compressão em comparação à sapata plana convencional, além de uma redução do volume de concreto em até 30%, validando o potencial de economia das fundações em casca, bem como a usabilidade de fundações em casca para aerogeradores onshore.
Análise do conforto térmico para usuários de uma moradia universitária e do desempenho térmico de sua envoltória
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2019-02-05) Pereira, Adriana Rodrigues; Hirashima, Simone Queiroz da Silveira; Oliveira, Raquel Diniz; http://lattes.cnpq.br/0005625273834609; http://lattes.cnpq.br/3537026574860062; Simone Queiroz da Silveira Hirashima; Raquel Diniz Oliveira; Conrado de Souza Rodrigues; Camila Carvalho Ferreria
As edificações devem atender a critérios de desempenho e conforto térmico de modo a minimizar o uso de sistemas de condicionamento de ar e a fornecer condições de habitabilidade satisfatórias. O presente trabalho tem como objetivo avaliar as condições de conforto térmico vivenciadas pelos usuários de uma moradia estudantil, naturalmente ventilada, localizada em Belo Horizonte - MG, e analisar o desempenho térmico de sua envoltória. Para realizar a avaliação referente ao conforto térmico, procedeu-se à análise de um quarto, localizado no último pavimento, considerando a situação mais desfavorável termicamente. A metodologia para avaliação do conforto térmico foi desenvolvida em três abordagens: (1) avaliação baseada no modelo adaptativo da ASHRAE 55 (ASHRAE, 2010); (2) avaliação baseada no modelo estático por meio dos índices PMV (voto médio estimado) e PPD (porcentagem de pessoas insatisfeitas) da ISO 7730 (2005); e (3) avaliação da percepção e preferência dos usuários mediante a aplicação de questionários. Para realizar a avaliação do desempenho térmico da envoltória, foram selecionados 7 quartos da moradia universitária, distintos em relação à orientação de suas aberturas e à localização em relação aos pavimentos. Um modelo computacional representativo da edificação foi elaborado com auxílio do software SketchUp e EnergyPlus e os quartos selecionados foram simulados. Foram investigadas possíveis modificações na envoltória, norteadas pelas recomendações da NBR 15220. Os dados obtidos para avaliação do conforto térmico apontaram correspondência entre as respostas dos usuários para a sensação térmica e os resultados obtidos utilizando o modelo adaptativo. Não houve aderência das respostas dos usuários com os resultados obtidos mediante a aplicação do modelo estático de conforto térmico. Em relação ao desempenho térmico, as simulações demonstraram a influência da envoltória no desempenho térmico da edificação avaliada e foi possível mensurar a diferença de desempenho entre as alternativas analisadas. Espera-se que os resultados obtidos neste trabalho possam nortear a elaboração de projetos de edificações que promovam o conforto térmico para os usuários e o desempenho de sua envoltória.
Análise do efeito da interação solo-estrutura em pórticos espaciais de aço sobre fundações superficiais do tipo sapata
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-05-30) Almeida, Camila Aline Aguiar; Silva, Renata Gomes Lanna da; http://lattes.cnpq.br/1852330407141788; Renata Gomes Lanna da Silva; Péter Ludvig; Alex Sander Clemente de Souza
Em projetos estruturais, a hipótese de apoios teóricos é comumente empregada devido a sua simplicidade. Entretanto, desconsiderar a flexibilidade da fundação pode conduzir a esforços solicitantes e deslocamentos da estrutura que não representam a resposta real do sistema. Com o auxílio de softwares, é possível realizar análises mais complexas, que levam em consideração a interação solo-estrutura (ISE). Nesse contexto, o presente estudo objetivou investigar a influência de diversos tipos de modelagem de ISE no comportamento de pórticos de aço espaciais de múltiplos andares com fundações superficiais do tipo sapata, em comparação com a utilização de apoios teóricos, considerando a análise de segunda ordem. Para isso, foi analisada a influência da deformabilidade do solo no comportamento estrutural dos pórticos de aço, considerando uma análise elástica em teoria de 2ª ordem por meio do método P- , no software SAP 2000. Foram analisados modelos de pórticos de aço espaciais, considerando apoios convencionais e a ISE. Fundações superficiais do tipo sapata foram consideradas. O solo, considerado como material elástico, foi modelado empregando-se elementos de mola baseados nas teorias de Winkler, Pasternak e Malha de Molas contínuas, e elementos sólidos que representam o Meio Contínuo. Foram analisados três pórticos com as mesmas características, mas com número de pavimentos diferente, 4, 7 e 11 pavimentos. Concluiu-se que a consideração dos efeitos da ISE na análise estrutural de edifícios pode ter uma influência significativa nos resultados de deslocamentos e esforços solicitantes dos elementos. O modelo ISE que mais se aproximou dos resultados obtidos pelo método convencional foi o modelo de Pasternak e o que mais se distanciou foi o modelo de Meio Contínuo. Com relação à comparação dos pórticos com alturas diferentes, as maiores diferenças percentuais dos esforços solicitantes ocorreram no primeiro pavimento. Foi observada uma uniformidade entre os deslocamentos horizontais dos nós de um mesmo pavimento devido ao efeito de diafragma rígido. Os resultados obtidos na análise tridimensional estão coerentes com os resultados obtidos na análise realizada no plano.
Análise modal do Viaduto Montese: calibração de um modelo em elementos finitos e comparação com prova de carga estática
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2018-02-20) Santos, Felipe Carvalho Silva; Martins, Cláudio José; http://lattes.cnpq.br/2395411911546232; Cláudio José Martins; Walnório Graça Ferreira; Eliene Pires Carvalho; Renata Gomes Lanna da Silva
A análise modal operacional é uma metodologia amplamente utilizada para identificar os parâmetros modais de estruturas sem que seja interrompido o seu funcionamento. Nas estruturas civis esta metodologia é utilizada em conjunto com um modelo em elementos finitos o que permite o monitoramento e detecção do dano estrutural, além da determinação de como estas patologias afetam a performance da estrutura real. No presente trabalho é apresentada a análise modal operacional do viaduto Môntese. Foram medidas as acelerações de 16 pontos no viaduto nas 3 direções ortogonais a uma taxa de amostragem de 50Hz. Aplicou-se o algoritmo SSI-COV para a identificação das frequências naturais da estrutura. Dois modelos em elementos finitos da estrutura, considerando e não considerando a protensão, foram desenvolvidos para serem calibrados com as frequências encontradas na análise modal. Estes modelos foram testados com a simulação da prova de carga estática que foi executada no viaduto antes da sua liberação para o uso. A calibração dos dois modelos foi realizada com sucesso. Os erros obtidos para as frequências são relativamente baixos para a maioria dos modos contudo em alguns modos é superior a 10%. Apesar de na simulação da prova de carga estática serem observadas divergências em relação ao comportamento da estrutura, a melhoria obtida no modelo foi considerada satisfatória em função da qualidade dos dados disponíveis.
Análise numérica do comportamento estrutural de pórtico de aço com ligação semirrígida
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-08-31) Fonseca, Nathalia Alves Dornellas; Moita, Gray Farias; Silva, Renata Gomes Lanna da; http://lattes.cnpq.br/1852330407141788; http://lattes.cnpq.br/2550201329788172; Gray Farias Moita; Renata Gomes Lanna da Silva; Cláudio José Martins; Armando César Campos Lavall
As ligações desempenham papel fundamental no comportamento global das estruturas de aço, pois influenciam na distribuição dos esforços internos e na estabilidade estrutural. Tradicionalmente, as ligações estruturais são consideradas na análise admitindo o comportamento como idealmente rotulado ou perfeitamente rígido, de forma a simplificar os cálculos e reduzir consideravelmente o tempo necessário para elaboração dos projetos. Entretanto, o comportamento da maioria das ligações se enquadra entre estes dois extremos, sendo do tipo semirrígido. O comportamento das estruturas em aço pode ser obtido por modelos numéricos, incluindo-se efeitos da não linearidade geométrica, do material e das ligações. O trabalho tem como objetivo apresentar um estudo do comportamento elastoplástico de um pórtico simples de aço com ligação com chapa de extremidade ajustada considerando os conceitos da Análise Avançada pelo programa LUSAS. Inicialmente, foram realizadas análises e calibrações dos resultados da ligação com chapa de extremidade ajustada. Os resultados obtidos na análise numérica da ligação foram satisfatórios quando comparados com os resultados da análise experimental. A curva momento x rotação relativa da ligação apresentou boa concordância dos resultados, indicando uma boa representatividade do comportamento. Posteriormente, esta ligação foi inserida no pórtico simples visando validar o modelo em elementos finitos tridimensional não linear realizado pelo programa. Os resultados obtidos na análise numérica do pórtico simples também foram consistentes. Conclui-se que a análise numérica tridimensional pode ser considerada um método de Análise Avançada e sua aplicação pode ser estendida a estudos detalhados do comportamento de estruturas mais complexas, na verificação da precisão de métodos simplificados de análise, na comparação com resultados experimentais e na obtenção de curvas momento x rotação relativa de ligações.
Análise temporal da biodegradação em solos contaminados por meio da eletrorresistividade
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2020) Silva Júnior, Paulo Roberto da; Santos, Hersília de Andrade e; Van Dam, Remke Leander; http://lattes.cnpq.br/7372118825734222; http://lattes.cnpq.br/3618369732101367; Hersília de Andrade e Santos; Remke Leander van Dam
O solo é o mais antigo e também o mais utilizado material da construção civil. O Brasil, assim como outros países que passaram por um rápido processo de desenvolvimento de urbanização, possui desafios referentes a manutenção da qualidade dos seus solos. Diferentes poluentes contaminam o solo, destacando-se os hidrocarbonetos de petróleo. Os métodos geofísicos são uma alternativa para a detecção de plumas de contaminação, em especial a eletrorresistividade. O presente trabalho teve como objetivo, avaliar a resistividade do solo em função da variação e interação de quatro fatores: concentração do contaminante, granulometria, teor de umidade e do tempo de permanência do contaminante no solo. Para isso, experimentos controlados em laboratório, utilizando a eletrorresistividade, foram realizados em um aparato experimental cilíndrico de PVC e solos em diferentes combinações dos fatores: i) teor de água (30%, 40% e 50%); ii) diferentes granulometrias (<2mm a 0,06mm e <0,06mm) e concentrações de óleo diesel (0%, 5% e 10%), foram armazenados em recipientes hermeticamente fechados por sete meses. Dois tipos de análise de variância foram utilizados: a fatorial e a pareada. Resultados indicaram que os quatro fatores e a interação entre eles explicam significativamente o processo de biodegradação, medido indiretamente pela resistividade. Esse processo não estabiliza com sete meses e sua velocidade da atuação depende da configuração dos fatores granulometria, teor de umidade e concentração do contaminante. Na maior parte dos cenários com diesel, ocorreu uma queda da resistividade nos segundo, terceiro e quarto mês, o que pode indicar o início da biodegradação do óleo diesel. Finalmente, o método desenvolvido na presente pesquisa, para avaliação da biodegradação por meio da resistividade do solo, provou-se ser eficiente na detecção de padrões de solo contaminado e pode ser empregado futuramente em estudos de contaminação de diferentes solos por diferentes contaminantes.
Análise térmica de seções transversais em situação de incêndio via método dos elementos finitos
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-03-31) Vieira, Lourenço Jerônimo de Rezende; Silva, Renata Gomes Lanna da; http://lattes.cnpq.br/1852330407141788; Renata Gomes Lanna da Silva; Lineker Max Goulart Coelho; Rodrigo Barreto Caldas
Nos projetos de edificações, independentemente do material utilizado, os elementos estruturais, além de serem dimensionados para resistir aos esforços atuantes à temperatura ambiente, devem ser avaliados também em situação de incêndio. Em temperaturas elevadas, ocorre a degradação progressiva das propriedades físicas e mecânicas dos materiais, resultando na perda de resistência e rigidez das peças estruturais. A distribuição e a evolução da temperatura nas seções transversais podem ser determinadas por métodos avançados de análise, baseados nas hipóteses da transferência de calor. O trabalho tem como objetivo realizar o estudo da evolução da temperatura nas seções transversais de elementos estruturais de aço, concreto e mistos aço/concreto, submetidas à ação do fogo por meio de uma análise térmica avançada. Dessa forma, foi desenvolvido um programa computacional, escrito em linguagem Fortran 90/95, capaz de realizar a análise térmica em regimes permanente (estacionário) e transiente de elementos bidimensionais, considerando o elemento finito triangular linear com 3 nós. Para validar a eficiência do programa de análise térmica e sua futura inserção no programa para análise termo-estrutural, exemplos numéricos são apresentados, sem e com revestimento térmico, sujeitos a diferentes condições de exposição ao fogo. Os resultados da distribuição da temperatura em função do tempo foram satisfatórios quando comparados com os resultados disponíveis da literatura e pelos softwares Ansys 2021 R1 e SAFIR 2014.a.1, evidenciando o bom desempenho do programa computacional desenvolvido.
Aplicação do Ground Penetrating Radar no estudo de uma área de risco (deslizamento) em Belo Horizonte – MG
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2018-05-22) Sperandio, Kastelli Pacheco; Santos, Hersília de Andrade e; http://lattes.cnpq.br/3618369732101367; Hersília de Andrade e Santos; Paulo Roberto Antunes Aranha; Felipe de Moraes Russo; Remke Leander Van Dam
Na área da engenharia, conhecer as características e condições do solo é essencial para entender e prever seu comportamento antes e durante a realização de obras, como forma de garantir sua segurança. A definição das características geológicas, geotécnicas e geomorfológicas do subsolo é fundamental, dentre tantos propósitos, para a compreensão e prevenção de acidentes como deslizamento de encosta. Estas características, juntamente com fatores pluviométricos e ações antrópicas, são consideradas os principais fatores causadores desses acidentes tão presentes em períodos de chuvas intensas e prolongadas no Brasil. Em meio a tantos métodos e equipamentos que surgiram nos últimos anos para caracterizar o subsolo, um tem se destacado por sua eficiência e facilidade de aplicação nas mais diversas situações, o Ground Penetrating Radar (GPR). Esta técnica geofísica de investigação, que consiste na transmissão e captação de ondas eletromagnéticas de alta frequência através de antenas localizadas na superfície, obtém imagens de elevada resolução da subsuperfície e apresenta alto potencial para auxiliar na prevenção de acidentes que envolvem deslizamentos de terra. Neste contexto, o presente trabalho utiliza o GPR na caracterização da subsuperfície de uma encosta com histórico e risco contínuo de deslizamento, localizada no município de Belo Horizonte, visando compreender seu comportamento quanto a esse processo. Primeiramente, foram realizados testes preliminares utilizando antenas de 100 MHz e 200 MHz para determinar a frequência da antena a ser utilizada nas investigações subsequentes. Em seguida, foram realizadas teste de configurações do equipamento, análise dos resultados dos ensaios de sondagem a percussão da área e investigações geofísicas de perfis longitudinais e transversais à face do talude. Mesmo com todas as limitações como características do local (solo argiloso, proximidade de objetos geradores de ruído) e problemas nas configurações, foram obtidas informações importantes que podem auxiliar na compreensão dos processos de deslizamento, como prováveis superfícies de ruptura.
Avaliação da aderência entre barras finas de aço e concretos de diferentes classes de resistência
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2018-03-06) Fernandes, Danielle Stefane Gualberto; Carvalho, Eliene Pires; http://lattes.cnpq.br/0426741711913176; Eliene Pires Carvalho; Edgar Vladimiro Mantilla Carrasco; Cláudio José Martins; Renata Gomes Lanna da Silva
A aderência aço-concreto é um mecanismo de interação que possibilita a transferência de esforços das barras de aço para o concreto. Ela se mostra como uma das propriedades fundamentais em elementos de concreto armado. Para avaliação da aderência aço-concreto, os ensaios mais utilizados na literatura são: ensaios de arrancamento, ensaios de vigas rotuladas e ensaios de barras confinadas. Estudos anteriores apontam que o ensaio de barras confinadas mostra-se inadequado para barras finas de aço e que o ensaio de vigas rotuladas apresenta difícil execução. Já o ensaio de arrancamento mostra se como o mais simples e utilizado dos métodos para estudo do comportamento da aderência. No entanto, poucas pesquisas adotaram os ensaios de arrancamento para barras finas de aço (diâmetros de até 10,0 mm), que são normalmente utilizadas na construção civil, devido ao emprego cada vez maior do concreto de alta resistência e de elementos esbeltos. A norma brasileira ABNT-NBR 7480 (2007) requer um ensaio de aderência para controle de qualidade das barras. Portanto, atualmente há uma preocupação com os resultados dos ensaios para avaliar a aderência aço-concreto, principalmente para barras finas de aço. Dessa forma, o principal objetivo deste trabalho foi o estudo da aderência entre barras nervuradas finas (6,3 mm, 8,0 mm e 10,0 mm) e concretos convencional e de alta resistência (30 MPa e 60 MPa). Procurou-se, com esta pesquisa, contribuir para compreender melhor o comportamento da aderência aço-concreto para barras finas de aço e fornecer informações importantes para a definição de padrões futuros para ensaios de aderência. Para tanto, foram realizados ensaios de arrancamento de acordo com a EN:10080 (2005), adotando-se um comprimento de ancoragem modificado de 10 vezes o diâmetro da barra. Os resultados indicaram que a tensão de aderência aumenta com o aumento da resistência à compressão do concreto. Para concreto de alta resistência, concluiu-se que o diâmetro da barra não teria influência na tensão última de aderência. Quanto ao comprimento de ancoragem, são necessários mais ensaios para conclusões a respeito desse parâmetro. Em relação ao coeficiente de conformação superficial (η), os resultados apontaram valores próximos, independente do diâmetro da barra ou da classe de concreto.
Avaliação da influência de métodos de mistura modificados e adição de cinzas de casca de arroz em concretos de agregados reciclados
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2020-02-28) Alves, Guilherme Victor de Oliveira; Poggiali, Flávia Spitale Jacques; http://lattes.cnpq.br/6824739413179983; Flávia Spitale Jacques Poggiali; Conrado de Souza Rodrigues; Guilherme Jorge Brigolini Silva
A relevância do uso de resíduos de construção de demolição, também chamados de RCD, vem aumentando principalmente devido a questões econômicas e ambientais. A atual tendência em diversas economias em desenvolvimento é olhar para os RCD como um recurso em potencial para diversos propósitos, inclusive utilizá-los como agregados em concretos. Sua utilização, no entanto, prejudica a resistência mecânica e a trabalhabilidade do concreto. Modificações nos métodos de mistura de concreto e adições de materiais pozolânicos são alternativas que visam mitigar os efeitos negativos decorrentes do uso de RCD. A presente pesquisa busca, por meio da adição de cinzas de casca de arroz (CCA) e do uso de métodos de mistura de concreto propostos pela literatura, mensurar e analisar a melhoria causada à resistência à compressão, microestrutura e trabalhabilidade do concreto fabricado com resíduos de construção e demolição. Os RCD foram obtidos na estação de Reciclagem de Entulho da Prefeitura de Belo Horizonte. Após obtenção, foram submetidos a um processo de limpeza, retirando os contaminantes identificados. Foi realizada uma análise de método de secagem para uso dos RCD na confecção do concreto. Foram variados os percentuais de adição de RCD (0 e 100%) e utilizadas adições de cinzas de casca de arroz e os métodos de mistura em três fases (Triple Mixing Method) e duas fases (Two-stage mixing approach), totalizando oito traços de concreto. Foram executados ensaios de resistência à compressão, absorção de água, abatimento de tronco de cone e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os concretos produzidos pelo TM apresentaram melhores níveis de resistência à compressão e maior absorção de água que aqueles produzidos pelo TSMA. A análise da microestrutura apontou maior densificação da ZTI para os concretos produzidos pelo TM, registrando maior presença de produtos de hidratação no local, em especial quando utilizadas cinzas de casca de arroz.
Avaliação da utilização da cinza da casca de arroz como adição mineral em concreto de alto desempenho
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2018-02-21) Real, Ricardo Perim; Maia, Nilton da Silva; Rodrigues, Conrado de Souza; http://lattes.cnpq.br/2053934196878623; http://lattes.cnpq.br/1959433482643214; Nilton da Silva Maia; Conrado de Souza Rodrigues; João Batista Santos de Assis; Flávia Spitale Jacques Poggiali
O concreto de alto desempenho (CAD) é um tipo especial de concreto que apresenta propriedades mecânicas e de durabilidade mais elevadas em relação aos concretos convencionais, sem prejudicar as propriedades do material em seu estado fresco, mais precisamente a trabalhabilidade da mistura. Além dos componentes tradicionais na produção de concreto, na produção do CAD são utilizadas adições minerais e aditivos químicos para melhorar a microestrutura do material e garantir uma boa trabalhabilidade, mesmo com relações água/cimento mais baixas. A cinza da casca de arroz (CCA) é um resíduo agrícola, cuja utilização como adição mineral na produção de concreto vem sendo bastante estudada e explorada recentemente. Para avaliar essa utilização, o presente estudo propôs uma série de ensaios que foram executados em corpos de prova (CPs) cilíndricos (10x20 𝑐𝑚2 ) de CAD com teores de substituição do cimento pela CCA de 10%, 15% e 20% em massa, além de um traço referência sem substituição. Os ensaios buscaram avaliar o comportamento do concreto em seu estado fresco (trabalhabilidade) e em seu estado endurecido (propriedades mecânicas e de durabilidade). Em um estudo piloto foi realizada a caracterização físico-química dos materiais constituintes do CAD, com maior ênfase na adição mineral, e executados ensaios preliminares (abatimento de tronco de cone, compressão axial e módulo de elasticidade) em CPs com aditivo plastificante e consumo de água maior em sua produção. No estudo final, complementar ao piloto, foram ensaiados os mesmos traços do anterior, porém, com aditivo superplastificante e consumo de água inferior na mistura. Além dos mesmos ensaios realizados no estudo preliminar, foram empreendidos no estudo final, ensaios de absorção de água e adsorção de nitrogênio (B.E.T.). Os resultados mostraram que a trabalhabilidade da mistura fresca foi prejudicada conforme o acréscimo de cinza, porém, as propriedades mecânicas e de durabilidade foram aprimoradas. A troca de aditivos químicos e a diminuição do consumo de água melhorou todas as propriedades analisadas. O melhor teor de substituição do cimento pela adição mineral foi de 15% em massa para resistência à compressão axial aos 28 dias e de 10% em massa, aos 90 dias.
Avaliação das propriedades de verniz para madeira a base de dispersão aquosa de poliuretano
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017) Alves, Taciana Marina Reis; Patrício, Patrícia Santiago de Oliveira; Ayres, Eliane; http://lattes.cnpq.br/1370798140664840; http://lattes.cnpq.br/5625112455084806
Neste trabalho, um grupo de dispersões aquosas de poliuretanos a partir da mistura de dióis, polipropileno glicol (PPG) e policarbonato (PC) foi sintetizado. As propriedades mecânicas e estruturais dos filmes produzidos foram estudadas. A substituição parcial e total de PPG por PC influencia significativamente nas propriedades mecânicas dos filmes obtidos das dispersões aquosas de poliuretano, sendo que aqueles preparados a partir da mistura de polióis são superiores as dos polímeros preparados apenas com PPG’s. Foi observado que a inserção de até 75% em massa de policarbonato como diol resultou em poliuretanos mais dúcteis e resistentes, gerando materiais com propriedades mecânicas melhores. Os revestimentos foram aplicados na madeira e os corpos de prova tiveram suas propriedades de transparência e proteção, quando submetidos ao ensaio de envelhecimento frente à radiação UV, avaliados. Nas amostras de madeira revestidas com os diferentes vernizes poliuretânicos após a exposição à radiação UV por 15 e 30 dias, fica perceptível que aquelas revestidas com as formulações que contêm maior teor de policarbonato, tiveram menor alteração na sua cor. Através de experimentos de envelhecimento acelerado e colorimetria foi sugerido que a presença de policarbonato interfere discretamente na degradação da madeira, já agindo como agente de proteção, porém a necessidade de melhorias fez com que fosse realizada a adição de cargas (oxihidróxido de nióbio). A adição de cargas ao PU 75 gerou filmes com melhor resistência a degradação UV.
Avaliação das propriedades mecânicas e reológicas de pastas de cimento com adição de óxido de grafeno
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2021-01-26) Horta, Ricardo Augusto dos Santos; Paula, Júnia Nunes de; Calixto, José Márcio Fonseca; http://lattes.cnpq.br/3094316922929207; http://lattes.cnpq.br/1172487603215469; Júnia Nunes de Paula; José Márcio Fonseca Calixto; Conrado de Souza Rodrigues; Manuel Noel Paul Georges Houmard
A adição de óxido de grafeno (OG) em materiais cimentícios permite a obtenção de compósitos mais resistentes e duráveis, com menor carga de poluentes associada à sua produção. Pesquisas anteriores demonstraram que a adição de nanomateriais à pasta de cimento pode provocar o aumento de parâmetros reológicos tais como viscosidade plástica e limite de escoamento. Este estudo teve como objetivo investigar o comportamento reológico, perfil térmico na hidratação e propriedades mecânicas de pastas de cimento com adição de OG. De forma a cumprir este objetivo, foram realizados testes com OG produzido e patenteado no CTNano/UFMG (Centro de Tecnologia em Nanomateriais e Grafeno da Universidade Federal de Minas Gerais) nos teores de 0,03% e 0,05%, sobre pastas de cimento de classe CP-III-40-RS. Foram utilizados dois métodos de análise do comportamento reológico, o mini-slump e a reometria rotacional de fluxo. No ensaio de mini-slump, foram obtidas reduções no raio de espalhamento de 20,88% (0,03%OG) e de 42,94% (0,05%OG). Na reometria rotacional de fluxo, foram obtidos aumentos na viscosidade plástica de 60,78% (0,03%OG) e 125,49% (0,05%OG), e no limite de escoamento de 49,77% (0,03%OG) e 82,24% (0,05%OG). No ensaio de calorimetria, foram observados aumentos na temperatura máxima e no calor de hidratação inicial das pastas de cimento devido à adição de OG, o que indica que este nanomaterial altera a cinética da reação de hidratação do cimento. No ensaio de flexão em três pontos, foi utilizado o método de Correlação Digital de Imagens (DIC) para correlacionar os estágios de deformação dos corpos de prova, sendo obtidas as curvas de carga versus deslocamento vertical. A partir das curvas de carregamento, foram determinadas as propriedades mecânicas e parâmetros de fratura para os corpos de prova analisados. Dentre os teores de OG analisados, o teor de adição de 0,05% permitiu a obtenção dos melhores resultados aos 28 dias de cura. Foram obtidos aumentos de 19,40%, 16,86%, 27,37% e 21,55% no módulo de elasticidade, resistência à tração na flexão, tenacidade à fratura e energia de fratura, respectivamente. Diante destes resultados, pode-se inferir que o OG tem potencial para ser aplicado na construção civil, visando a melhoria das propriedades mecânicas e parâmetros de fratura de pastas de cimento.
Avaliação de impactos ambientais da produção de vigas protendidas de concretos de alto desempenho com substituição parcial de cimento
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2020-12-16) Bacelar, Bruno Athaíde; Ludvig, Péter; Coelho, Lineker Max Goulart; http://lattes.cnpq.br/8891697482850065; http://lattes.cnpq.br/7848995220297181; Péter Ludvig; Lineker Max Goulart Coelho; Júnia Nunes de Paula; Sofia Maria Carrato Diniz
Concretos de Alto Desempenho (CAD) e concretos de ultra alto desempenho (CUAD) possuem durabilidade e propriedades mecânicas superiores ao concreto convencional. Para sua produção são utilizados modelos de empacotamento de partículas para a otimização das composições. A utilização do CAD ou CUAD possibilita a construção de estruturas mais leves, com menores seções transversais, que podem resultar na redução de impactos ambientais. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo mensurar os impactos ambientais causados pelo CAD e avaliar se as reduções em consumo de materiais compensam os impactos causados pela grande quantidade de cimento utilizado. Corpos de prova de CAD foram desenvolvidos para avaliação das propriedades mecânicas, que foram utilizadas no dimensionamento de vigas protendidas. A avaliação do ciclo de vida (ACV) foi realizada para a produção de 1 m³ de concreto e de uma viga protendida para comparação dos impactos ambientais com o concreto convencional nos dois casos. Cinzas da casca de arroz e do bagaço da cana de açúcar foram avaliadas como substituição parcial de cimento. Como resultado, obteve-se que o dimensionamento de uma viga protendida em CAD pode reduzir o consumo de concreto em 46,5%, aumentando o consumo de cimento na estrutura em 11%. A análise dos resultados da Avaliação do Ciclo de Vida indicou que, embora o CAD seja um concreto com maiores impactos ambientais para a produção de um volume de 1 m³, a possibilidade de reduções das seções transversais pode diminuir os impactos ambientais da produção de vigas protendidas. A substituição de cimento pelas cinzas pode ter efeitos positivos no concreto, reduzindo o consumo de cimento em relação à produção da viga em concreto convencional. Entretanto, é necessário levar em consideração as distâncias de transporte e a avaliação de todas as categorias de impactos ambientais para a definição de cinzas ou quaisquer na produção do CAD.
Avaliação de propriedades físicas, químicas e mecânicas em bambus da espécie Dendrocalamus asper após aplicação de ciclos de secagem e molhagem
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-02-01) Amaral, Leo Maia do; Poggiali, Flávia Spitale Jacques; Rodrigues, Conrado de Souza; http://lattes.cnpq.br/2053934196878623; http://lattes.cnpq.br/6824739413179983; Flávia Spitale Jacques Poggiali; Conrado de Souza Rodrigues; Rogério Cabral de Azevedo; Luís Eustáquio Moreira; Daniel Carlos Taissum Cardoso
A busca por alternativas sustentáveis na indústria da construção civil vem se tornando cada vez mais necessária, dado o alto impacto ambiental gerado no consumo de recursos naturais não renováveis e produção de materiais como o aço e o cimento. O bambu se apresenta como opção viável para utilização na construção, abrangendo aspectos ambientais como o sequestro de carbono, recuperação de áreas degradadas e reflorestamento. Além disso, impacta aspectos sociais e econômicos, fomentando o desenvolvimento de áreas periféricas, e possui propriedades físicas e mecânicas que o tornam um material de alta eficiência e resistência. Apesar do potencial, o bambu ainda é pouco utilizado no Brasil devido à falta de normas e procedimentos técnicos bem desenvolvidos e, por se tratar de um material natural, necessita de mais estudos relacionados à sua geometria e aos efeitos de agentes naturais, teor de umidade, insolação, dentre outros, para garantir durabilidade e segurança satisfatórias à estrutura. Dada a higroscopicidade do bambu e a diminuição da resistência do colmo quando submetido a um aumento do teor de umidade, a presente pesquisa avaliou os efeitos da hornificação - gerada por meio da aplicação de ciclos de secagem e molhagem - nas propriedades físicas, mecânicas e químicas do colmo, bem como sua capacidade de retenção e absorção de água e variação dimensional após o tratamento. Os resultados indicaram que a aplicação dos ciclos de molhagem e secagem aumentou a estabilidade dimensional do bambu, embora não tenha sido verificada uma redução da capacidade de absorção de água. Houve manutenção do módulo de elasticidade do material e leve redução da resistência à tração. Ensaios químicos e a análise de microscopia não mostraram alterações significativas na composição do bambu após a aplicação de ciclos de molhagem e secagem.

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