Dissertações em Engenharia de Infraestrutura e Desenvolvimento Energético (Mestrado) - PPGINDE/NDAE/Tucuruí

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Acesso aberto (Open Access)
Análise do ciclo de vida da cadeia da banana na região do Lago de Tucuruí
(Universidade Federal do Pará, 2018-07-20) PINHEIRO, Joana Cláudia Zandonadi; MESQUITA, Andre Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662; GOMES, Luiz Moreira; http://lattes.cnpq.br/7074266533007983
Este trabalho trata da análise do ciclo de vida da banana na região do Lago de Tucuruí, no Estado do Pará. São quantificados os impactos ambientais desse produto e sua cadeia produtiva. Também é avaliado o potencial de beneficiamento, visando o incentivo de sua produção na região. Foram visitados produtores de banana regionais, em suas propriedades, onde se realizou o mapeamento dos fluxos do ciclo de vida desse produto, desde o plantio até a venda. A metodologia aplicada na pesquisa envolve a ferramenta Análise do Ciclo de Vida (ACV), que permite a visualização das contribuições ambientais e econômicas de cada processo produtivo. Essa ferramenta possibilita focar a análise na redução dos impactos ambientais e em melhores práticas de processamento e custos do beneficiamento do produto. Os resultados obtidos mostram que as Propriedades estudadas têm índices de emissões de impactos ambientais semelhantes a outras estudadas no mundo e que as fases do plantio até a formação do fruto apresentam índices de emissões elevados, de modo que se faz necessária a aplicação de melhores práticas aos processos, para que haja potenciais reduções dos impactos ambientais gerados. A ferramenta ACV utilizada foi de extrema importância para identificação dos fatores que impactam nos problemas da produção agrícola. Assim, podem-se propor melhorias no uso dos recursos da natureza para as propriedades estudadas, buscando-se a conservação e sustentabilidade, para gerações futuras.
Acesso aberto (Open Access)
Análise experimental dos limites superiores de resistência à punção de lajes lisas de concreto armado com armaduras de cisalhamento
(Universidade Federal do Pará, 2018-10-30) FREITAS, Marcus Vinícius Pereira de; FERREIRA, Maurício de Pina; http://lattes.cnpq.br/4242041552985485; https://orcid.org/0000-0001-8905-9479
No sistema de lajes lisas, a ligação laje-pilar é um ponto crítico devido ao risco de ruptura à punção. Diversos colapsos estruturais são relatados devido a esse modo de ruína e erros construtivos são as principais causas desses acidentes, levando pesquisadores a estudarem novas armaduras de cisalhamento para minimiza-los. A utilização de armaduras de cisalhamento é o meio mais eficiente para aumentar ductilidade e resistência à punção, porém sua correta disposição gera conflito com as armaduras de flexão. Desta forma, Ferreira et al. (2016) propõem uma armadura treliçada pré-fabricada posicionada internamente às armaduras de flexão, a qual gerou a patente de número BR 10 2015 006518 3 A2. Portanto, o trabalho realizado nesta pesquisa, contribui para a investigação dos casos de cisalhamento bidirecional para a armadura em questão. Nesta pesquisa foram realizados 5 ensaios experimentais de lajes lisas de concreto armado submetidas a carregamento simétrico, contendo armaduras de cisalhamento do tipo Stud Rails e a armadura treliçada pré-fabricada proposta por Ferreira et al. (2016). O estudo avaliou o desempenho das armaduras no que tange a resistência à punção e analisou os limites superiores de resistência, uma vez que se utilizou taxa de armadura de flexão de 2% e taxas de armadura transversal em torno de 1%. As lajes eram octogonais com 2500mm de distância entre faces paralelas, lado 1036 mm e espessura de 210 mm, moldadas com concreto com resistência à compressão de 30 MPa e apoiadas em pilares quadrados de lado 400 mm. Analisou-se as variáveis: tipo de armadura de cisalhamento, inclinação e espaçamento das camadas de armaduras de cisalhamento, bem como os parâmetros de dimensionamento das normas ACI 318 (2014), EC2 (2014), ABNT NBR 6118 (2014) e ficha de aprovação técnica ETA 12/0454 (2012). Os resultados experimentais mostram que o incremento de carga, em relação à laje sem armadura de cisalhamento, chegou a até 92%, com o uso da armadura treliçada préfabricada e 101% com o uso de Studs, mostrando que o limite superior de carga última em função da resistência do concreto (Vu/Vc) pode ser limitado a 2 e que a armadura estudada nesse trabalho apresenta um elevado potencial de comercialização, uma vez que seu custo por incremento de carga foi menor do que a laje armada com Studs Rails, exceto para os critérios sugeridos pelo ETA 12/0454, reduzindo o custo total em 15,6%.
Acesso aberto (Open Access)
Procedimentos experimentais para avaliação da emissão de poeira em manuseio de minério
(Universidade Federal do Pará, 2018-11-29) SANTOS JUNIOR, Ronaldo Menezes dos; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
A geração de poeira durante o manuseio e transporte de granéis acarreta uma série de problemas, tais como a poluição do ar e perda de material valioso. Em função do risco associado à inalação de poeira, diversos mecanismos de controle têm sido adotados. A utilização de água é uma opção viável para se inibir a geração de poeira, embora a utilização de supressores químicos, em alguns casos seja mais adequado. No entanto, normas e métodos para caracterização da geração de particulados, para a escolha adequada do mecanismo de controle, não são muito consolidados na literatura. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é desenvolver metodologias de ensaios para avaliar a emissão de particulados de minérios. A emissão de particulado durante o transporte foi avaliada em uma bancada de ensaios desenvolvida através da adaptação de um túnel de vento existente, por meio de ensaios com modelo de vagão, nas velocidades do ar de 40 km/h e 70 km/h, para diferentes valores de umidade do minério de ferro. Resultados mostram que o aumento da velocidade do escoamento aumenta a perda de massa de material contida no interior do modelo de vagão e o aumento da umidade do material reduz significativamente a perda de massa, sendo potencializado com o uso de supressores de poeira aplicado na superfície do material. Para simular o manuseio do material, desenvolveu-se uma bancada que utiliza o conceito da técnica de torre de poeira, a qual possibilita ensaios de geração da poeira durante a descarga de material. Nos resultados obtidos verifica-se também que o aumento de umidade do material reduz significativamente a emissão de particulados, sendo mais evidente para os materiais que possuem maior percentual de finos. A influência de supressores também foi avaliada, e dentre os reagentes testados, o Fe2(SO4)3 apresentou o melhor resultado para o pellet feed moído, reduzindo bastante a emissão de particulados em relação ao uso somente de água. Para as pelotas, o Ca(OH)2 apresentou os melhores resultados para a condição sem tempo de cura e o CaCl2 para a condição com tempo de cura de 2 horas. Portanto, os resultados mostram que as bancadas e procedimentos experimentais desenvolvidos, apresentaram resultados satisfatório e coerentes, os quais são confiáveis para a caracterização da emissão de particulados de diversos materiais.
Acesso aberto (Open Access)
Influência das armaduras complementares na resistência ao cisalhamento de vigas com estribos treliçados pré-fabricados
(Universidade Federal do Pará, 2019) PINTO, Rosângela Silva; LIMA NETO, Aarão Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0287664572311345; https://orcid.org/0000-0002-5911-1368
No dimensionamento de estruturas de concreto armado submetidos a grandes esforços, pode ocorrer conflito na montagem das armaduras longitudinais e transversais. Para evitar esse tipo de ocorrência, as armaduras de cisalhamento internas podem ser uma boa opção, pois são inseridas entre as barras de flexão. No entanto, caso ocorra uma falha na ancoragem, um efeito secundário ocasionado pelo uso dessas armaduras pode provocar uma ruptura horizontal denominada (delaminação). A fim de impedir essa falha, na NBR 6118 (2014), se estabelece que a ancoragem dos estribos deve ser garantida por meio de ganchos, ou barras longitudinais soldadas. Atualmente, poucas pesquisas avaliam a influência das armaduras complementares (ganchos), e estas se limitam a uma analise global dos espécimes. Além do conflito na montagem de peças densamente armadas, outro fator que pode comprometer o desempenho mecânico desses elementos estruturais é o ângulo de posicionamento da armadura transversal. Segundo a Eurocode 2 (2004), a utilização de armaduras à 90º não apresenta comportamento plenamente satisfatório, o qual infere que ângulos diferentes resultariam em repostas mais eficientes. Diante disso essa pesquisa analisa experimentalmente o emprego de estribo treliçado pré-fabricado verificando a diferença de comportamento quando estes estribos são montados à 90º ou à 60º, em relação à horizontal, além de testar a influência de armaduras complementares que auxiliam na ancoragem dos estribos treliçados, posicionados nas pates tracionadas e comprimidas das vigas. No total. Foram ensaiadas 7 vigas faixas de concreto armado com uso de estribos internos treliçados pré-fabricados, sendo 1 viga sem reforço, sem armadura de cisalhamento, 4 com estribos treliçados posicionados a 90º em relação a armadura de flexão, e 2 com estribos treliçados pré– fabricados posicionados a 60º em relação a armadura de flexão. Onde as principais variáveis foram a taxa de armadura complementar (ganchos) e o espaçamento entre os estribos. Como conclusões, notou-se que o uso de armadura complementar ao estribo treliçado pré-fabricado resultou em um aumento de, aproximadamente, 2 vezes a resistência ao cisalhamento, em relação à viga sem reforço, evitando a delaminação até a carga de ruptura. Analisando os espécimes com armaduras complementares em ambas as faces, estes apresentaram maior resistência e ductilidade quando comparadas as vigas com armadura complementar apenas na face inferior, as deformações aumentaram de 2,46‰ da viga Wc-0.4-60b1, para 3,20‰ viga Wc-0.4-60a1, evidenciando que sua utilização promove a transferir esforços para as armaduras de cisalhamento. Sobre o comportamento das vigas Wc-04-90 ao diminuir o espaçamento dos estribos em 40 mm, estes apresentaram desempenho superior quanto à ductilidade e à resistência aos esforços cortantes, quando comparadas as vigas Wc-04-90, com espaçamento dos estribos de 100 mm.
Acesso aberto (Open Access)
Formulações de argamassas autonivelantes para contrapiso com incorporação parcial de agregado reciclado de concreto
(Universidade Federal do Pará, 2019-01-21) OLIVEIRA, Thais Valadares; CORDEIRO, Luciana de Nazaré Pinheiro; http://lattes.cnpq.br/9126233381230999; https://orcid.org/0000-0001-7931-4042
A argamassa autonivelante é um material dotado de características vantajosas para a indústria da construção civil, entre elas: elevada planicidade, reduzida espessura dos elementos que a utilizam, rápida aplicação e pequena demanda de mão-de-obra para sua execução. No intuito de agregar conhecimento acerca deste material, bem como de torná-lo mais sustentável, ao incorporar em sua mistura agregados reciclados de concreto, o presente trabalho foi proposto. O objetivo principal que o norteou foi constituir argamassas autonivelantes com incorporação destes resíduos e caracterizá-las no estado fresco, verificando a viabilidade técnica de seu uso. Além disso, em caráter complementar, observou-se como diferentes combinações de aditivos podem influenciar nas propriedades destas argamassas. Partindo da utilização de uma formulação base, disponível na literatura, foram então produzidos oito traços, tendo entre eles quatro variações de teores de substituição de areia comum por agregado miúdo reciclado de concreto (0%, 25%, 50% e 75%) e duas possíveis combinações de aditivos, uma que empregava paralelamente aditivo superplastificante e aditivo modificador de viscosidade e outra na qual foi aplicado apenas um aditivo plastificante polifuncional. Inicialmente, cada traço passou por ajustes individuais, de modo que apresentassem consistência, tempo de fluxo e configuração visual adequadas, sem demonstrar a ocorrência de exsudação ou segregação. A partir daí, foram feitos ensaios para verificar a exsudação, a densidade de massa, o teor de ar incorporado e o tempo de cura das argamassas. Ao final da pesquisa, notou-se que a incorporação de agregado reciclado em argamassas autonivelantes pode sim ser uma opção tecnicamente viável, sendo até mesmo vantajosa para as argamassas com ele formuladas, no que tange às propriedades avaliadas, ao reduzir, entre os traços com resíduo e os de referência, o teor de aditivo empregado (em até 0,2 %), a exsudação (a quantidade de água exsudada chegou a 2,04 % em um traço com agregado reciclado e a 2,61 % em um traço de referência), o teor de ar incorporado (variando de 0,17 % para 1,34 % entre traços com e sem agregado reciclado) e a densidade de massa (reduziu até 5,5 %). Entre as combinações de aditivos, por sua vez, observou-se que a mais satisfatória foi aquela que empregou aditivo polifuncional.
Acesso aberto (Open Access)
Análise experimental do cisalhamento em vigas de concreto armado reforçado com microfibras
(Universidade Federal do Pará, 2019-01-31) OLIVEIRA, Mateus Gonçalves de; TEIXEIRA, Marcelo Rassy; http://lattes.cnpq.br/8912916360456192
O estudo ao cisalhamento para obras de pequeno, médio e grande porte, sendo esta última conhecida como obras de arte, com a utilização de concreto armado ou protendido apresenta particularidades nas definições dos traços, uma vez que, tem a necessidade de minimizar a propagação de fissuras, assim como obter misturas adequadas considerando o diâmetro máximo característico elevado dos agregados graúdos, bem como evitar reações deletérias no concreto. Neste sentido, o principal objetivo desta pesquisa é analisar o comportamento ao cisalhamento de vigas de concreto armado, com reforço de microfibras de vidro e poliéster para cada tipo das citadas em frações volumétricas (0,024%, 0,032% e 0,048%), comparando-as com o comportamento de viga de concreto sem fibra, visando sua aplicação em elementos estruturais. Com a finalidade de atender a proposta desta pesquisa, a metodologia baseou-se primeiramente na caracterização dos materiais constituintes do concreto (cimento, agregados miúdos e graúdos e as fibras já mencionadas), dosagem do concreto tendo como premissas o método de Dosagem de Concreto EPUSP-IPT, concretagem das vigas, sendo: uma de referência sem adição de fibras e 6 (seis) com adições de microfibra de vidro e poliéster, sendo 3 (três) para cada uma das referidas, e posterior análise quanto ao cisalhamento por meio dos rompimentos das vigas experimentais, e análise computacional entre a viga modelada no software Response 200 considerando estribos em toda sua seção e a de referência experimental sem estribos em 1/3 de suas seções. Pode-se afirmar, que as microfibras de vidro e de poliéster demonstraram indícios que seus usos podem ser usados como substituição parcial das armaduras transversais; contribuíram para estabilidade com relação ao pós-pico ou pós-fissuração; contribuíram no ganho na resistência ao cisalhamento de 15,1% para a VFV01 (viga com adição de microfibras vidro com o percentual de 0,024%) e de 21,6% da VFP02 (viga com adição de microfibra de poliéster com percentual de 0,032%) ambas em relação a VR (viga de referência). Logo, este estudo demostrou que o reforço fibroso pode ser usado como eficiência no controle
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Avaliação da resistência ao cisalhamento em vigas de concreto armado reforçadas com macrofibras sintéticas
(Universidade Federal do Pará, 2019-02-01) SOUSA, Diego Lucena de; TEIXEIRA, Marcelo Rassy; http://lattes.cnpq.br/8912916360456192
Com o crescimento da utilização de materiais compósitos em busca de se agregar às novas tecnologias, e, mediante a aplicação em teores de fibras sintéticas ao concreto, esse material pode acrescentar características favoráveis em relação ao concreto convencional. A partir desta constatação, este estudo realizou a aplicação de teores de 0,08%, 0,12% e 0,16% para a fibra de polipropileno e 0,24%, 0,36% e 0,48% para a fibra de polietileno em vigas de concreto armado para que se pudesse avaliar as devidas contribuições, quando tal elemento estivesse submetido a tensão de cisalhamento. Assim, após a realização dos ensaios pôde-se constatar que os elementos com aplicação de fibras obtiveram uma resistência acima, porém, próxima à viga produzida com o concreto de referência, por outro lado, à medida que se incrementou teores de ambas as fibras ao concreto produzido, o mesmo obteve um aumento de ductilidade, fato comprovado pelos gráficos cortante x deslocamento vertical, cortante x deformação no concreto e cortante x deformação na armadura de flexão, visto que, dentre os teores de fibras utilizados, os percentuais de 0,36% e 0,48% de polietileno e 0,16% de polipropileno foram os que apresentaram um volume crítico correspondente ao teor de fibras mais aproximado de um ideal, demonstrando assim, a proximidade da capacidade portante para tal compósito produzido, a partir da ruptura de sua matriz. Portanto, conforme Figueiredo (2000), a mudança de comportamento é função das características das fibras e da matriz de concreto e da sua interação. Desta forma, o material passa a ter exigências específicas para seu controle da qualidade, dosagem e até mesmo aplicação, diferentes do concreto convencional. Diante disso, pode-se afirmar que as possibilidades de aplicação do material são ampliadas, pois o concreto reforçado com fibras apresentou vantagens tecnológicas em relação ao convencional, pois o mesmo evidenciou um comportamento mais dúctil, absorvendo uma mesma capacidade de carga por um maior período de tempo.
Acesso aberto (Open Access)
Análise da viabilidade técnico-econômica de implantação de reciclagem de pneus para produção de CBUQ em Tucuruí
(Universidade Federal do Pará, 2019-02-21) MOUSINHO, Mateus Mamede; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
O crescimento populacional e o rápido desenvolvimento tecnológico contribuíram para o aumento da geração de resíduos sólidos por meio do despejo de forma inadequada de pneus pós-consumo, que não são biodegradáveis e cujo tempo de decomposição ainda não é precisamente determinado. Para que seja defendido que a cultura da reciclagem não evidencie apenas aspectos de preservação ambiental e educacional, também é necessário justificar a reciclagem como uma atividade econômica que gera emprego e renda ao município, contribuindo para o bem-estar e qualidade de vida. Portanto, o objetivo principal dessa pesquisa foi quantificar o descarte de pneus inservíveis e analisar a viabilidade técnico-econômica para a implantação do processo de reciclagem de pneus inservíveis na fabricação de agregado borracha na mistura asfáltica a usina de asfalto da cidade. Para tanto, mensurou-se o descarte de pneus inservíveis em um determinado período em Tucuruí e estimou-se o volume de descarte das cidades adjacentes, além disso, analisou-se as atividades operacionais e os custos de produção do resíduo como agregado borracha. Na pesquisa em campo, foram aplicados 98 questionários em 30 bairros onde se encontram os estabelecimentos em janeiro de 2018. Desse modo, observou-se um montante mensal de 1.664 pneus nas borracharias, 2.347 pneus nas lojas mecânicas, totalizando em 4.011 pneus no município, o que permite concluir que a cidade apresenta um grande volume desse resíduo sólido. As cidades adjacentes apresentaram em sua estimativa um total de 8.031 pneus inservíveis ao mês. Para a produção do agregado borracha da mistura asfáltica, foi utilizado o traço do CBUQ convencional em relação ao CBUQ modificado desenvolvido por Coelho (2018), no qual foi estimado que um quilômetro de mistura asfáltica de espessura de 3,5 centímetros consegue-se utilizar aproximadamente 11,72 toneladas de agregado reciclado (8,79 toneladas de borracha e 2,93 toneladas de serragem de madeira), isso equivale a 1.465 pneus de automóveis ou 5.170 pneus de motocicleta, chegando a uma economia na compra de matéria-prima de R$ 56.075,41 por quilômetro. Conclui-se que os resultados dos três cenários são satisfatórios, as simulações do estudo foram apenas dos recursos disponíveis para a produção do agregado borracha gerado pelo município como um projeto pioneiro, com intuito que os outros municípios façam parte dessa identidade visual de cidade sustentável.
Acesso aberto (Open Access)
Aplicação de técnicas de identificação de sistemas para previsão de resistência à punção em lajes lisas de concreto armado sem armadura de cisalhamento
(Universidade Federal do Pará, 2019-02-27) AMORIM, Fábio de Oliveira; FERREIRA, Maurício de Pina; http://lattes.cnpq.br/4242041552985485; BAYMA, Rafael Suzuki; http://lattes.cnpq.br/6240525080111166
Os sistemas estruturais usados em edificações de concreto armado, em que as lajes se apoiam diretamente sobre os pilares, sem o uso de vigas, têm, entre suas características, a existência de tensões concentradas elevadas nas ligações laje-pilar. Tensões estas que podem provocar a ruptura destas ligações e até levar a estrutura a um colapso progressivo. A esse efeito dá-se o nome de punção. Como a ruptura das ligações por punção é do tipo frágil, sem aviso, é extremamente importante que seja feita a verificação da resistência da ligação. Para o estudo em questão, foram coletadas informações de dois bancos de dados de diversos autores que realizaram ensaios experimentais em lajes lisas de concreto armado sem armadura de cisalhamento, contendo nestes diversos parâmetros utilizados nos ensaios, bem como valores de resistência à punção. Muitos estudos foram realizados com o intuito de definir e padronizar procedimentos e funções matemáticas que representassem de forma satisfatória o fenômeno da punção em função de seus diversos parâmetros de influência. Dessa forma, foram desenvolvidos modelos de cálculo e instruções normativas que podem ser utilizadas para o estudo e desenvolvimento da temática. Outrossim, alguns estudos foram desenvolvidos com o auxílio de técnicas numéricas e de identificação de sistemas, resultando em equações que visam representar o fenômeno da punção de forma satisfatória. O presente trabalho tem por meta obter uma função matemática que represente o fenômeno da punção em lajes sem armadura de cisalhamento por meio de sua tensão resistente, ou até mesmo intervalos de funções, se assim for o caso. Assim sendo, abre-se a possibilidade de propor melhorias nas equações presentes nas normas. Os resultados apresentados mostram que é possível prever novos modelos matemáticos que descrevem o fenômeno da punção por meio de técnicas de identificação de sistemas. Os resultados também evidenciam que é possível propor melhores modelos matemáticos ao avaliar melhores métricas de desempenho que as equações provenientes de dados normativos por meio de dados estatísticos. Dessa forma, concluise que novos modelos matemáticos podem servir de referência para engenheiros da área de estruturas e pesquisadores de áreas afins.
Acesso aberto (Open Access)
Análise experimental da eficiência de bielas de concreto simples e armado em modelos locais e globais
(Universidade Federal do Pará, 2019-03-21) FREIRE, Marília Caires; FERREIRA, Maurício de Pina; http://lattes.cnpq.br/4242041552985485; https://orcid.org/0000-0001-8905-9479
O projeto de vigas de concreto armado é usualmente feito a partir de métodos de análise de seções, nos quais se leva em conta a hipótese de Bernoulli, assumindo-se que as deformações se distribuem linearmente ao longo da seção transversal do elemento. Entretanto, diversas situações na prática exigem alternativas distintas de cálculo, realizadas tanto por equações normativas fundamentalmente empíricas como por soluções numéricas ou analíticas a partir do Método de Bielas e Tirantes. É o caso de vigas-parede, onde há a formação de uma biela do tipo garrafa, para a qual a influência da taxa de armadura é geralmente desconsiderada pelas normas vigentes de dimensionamento. Diante disso, realizou-se um estudo experimental para avaliar a eficiência de bielas de concreto simples e armado, por meio de modelos locais e globais, respectivamente caracterizados por prismas hexagonais carregados em áreas reduzidas e por vigas-parede, visto que em ambos o mecanismo resistente parece estar diretamente ligado ao fluxo de tensões na biela de concreto. Os resultados mostraram comportamentos semelhantes entre os modelos quanto às deformações do concreto e das armaduras, além de modos de ruptura equivalentes, resultantes da abertura de uma fissura de fendilhamento nas bielas. Com o aumento das taxas de armadura transversal, foram observados ganhos de resistência última, ductilidade e controle da fissuração, principalmente para os espécimes com armaduras em formato de malha, além de resultados superiores e sempre a favor da segurança para a análise por meio de fatores de eficiência de biela. O mesmo não foi verificado para a avaliação de resistência à força cortante pelos códigos normativos, que resultaram em estimativas contra a segurança conforme o aumento da taxa de armadura. Com isso, confirma-se que soluções por bielas e tirantes são métodos mais indicados para o dimensionamento eficiente e seguro de estruturas com regiões de distúrbio na distribuição de tensões e deformações.

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