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

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Análise comparativa das sensibilidades obtidas com o vane test e o mini vane em um depósito sedimentar na foz do rio Amazonas
(Universidade Federal do Pará, 2022-11-22) VIEIRA FILHO, Arudá Gomes; TEIXEIRA, Marcelo Rassy; http://lattes.cnpq.br/8912916360456192
O ensaio de palheta tem sido utilizado em pesquisas de campo para elaboração de projetos geotécnico e no gerenciamento de depósitos sedimentares não argilosos, devido ao mesmo fornecer dados como a resistência cisalhante não drenada (Su) e a sensibilidade (St). Os mesmos resultados são obtidos no ensaio com a palheta de laboratório (mini vane), mas para isso, são necessários que sejam extraídas amostras consideradas indeformadas, o que, nesta pesquisa foram preconizadas pela norma ABNT NBR 9820. Essa pesquisa buscou comparar os ensaios de palheta (vane shear test) com o ensaio de palheta de laboratório, também denominado de Mini Vane. O local desta análise é em uma região portuária localizada na foz do rio Amazonas, em um depósito sedimentar natural, que apresentou dois rompimentos de talude com características peculiares a solos com alta sensibilidade. Os deslizamentos de taludes normalmente são previsíveis do ponto de vista geotécnico, contudo nesta região pesquisada o solo apresentou deslizamentos rápidos do talude demonstrando indícios de um solo com alta sensibilidade. A pesquisa apontou que o ensaio de palheta de laboratório (mini vane) apresentaram uma (St) maior, ao ser correlacionada com a (St) dos ensaios de compressão simples, dando maior clareza que há um solo argiloso muito mole com profundidade entre 30 e 40 metros, típico de uma lente no solo que se apresentou com alta sensibilidade. As comparações entre os ensaios de palhetas apresentaram coerência nos resultados, mesmo em camadas de solos com índices de consistências diferentes das camadas iniciais, as convalidações dos ensaios de palhetas foram validadas com os ensaios realizados por compressão simples. Por fim, o solo deste depósito teve sua sensibilidade identificada no ensaio de palheta de campo. A mesma identificação foi confirmada no Mini Vane. Todavia em profundidades maiores que o vane de campo. Desta forma, os ensaios realizados pelo Vane Shear Test (VST) in situ foram primordiais na identificação da sensibilidade, tendo sua confirmação com o ensaio de palheta de laboratório (Mini Vane).
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Análise da viabilidade técnico-econômica da geração de energia solar fotovoltaica em unidades de confinamento bovino com sombreamento artificial
(Universidade Federal do Pará, 2020-05-28) MORAES, Emerson Ricardo de; MOURÃO, Raphael de Castro; http://lattes.cnpq.br/6637481796428177; ISHIHARA, Júnior Hiroyuki; http://lattes.cnpq.br/3498874642887006; https://orcid.org/0000-0002-0081-7913
O aumento populacional mundial causou uma busca crescente por alimentos, tanto de origem vegetal quanto animal. Com a diminuição de áreas rurais destinadas à atividade pecuária, devido à maior utilização de áreas para a agricultura, notou-se intensificação na bovinocultura, que visa utilizar uma área menor da propriedade para grandes quantidades de animais, que associado ao bem-estar animal e seu conforto térmico, proporcionam melhora na produção. O aumento populacional também tornou maior a demanda de fontes de energia elétrica, pela melhora dos padrões de vida e avanços da tecnologia. O objetivo deste trabalho foi analisar a viabilidade técnica e econômica da geração de energia solar fotovoltaica, em conjunto com a atividade pecuária, utilizando a cobertura de barracões de sombreamento em confinamento de bovinos de corte. Realizou-se estudo bibliográfico acerca do rendimento animal da raça nelore, em confinamento em clima tropical, na situação de exposição total ao sol e com a utilização de sombra de barracão. Foram criados três cenários para análise de bem-estar animal, sendo, o animal confinado a céu aberto, confinamento com utilização de barracões de sombreamento e confinamento com geração de energia solar fotovoltaica na cobertura de seu barracão de sombreamento. Confeccionou-se duas estações meteorológicas alternativas, com as quais foram coletadas amostras de variáveis climáticas locais, para o cálculo de índices de conforto térmico e bem-estar animal, afim de identificar o possível rendimento bovino de corte no local de estudo. Foram feitos orçamentos de itens e serviços para execução de projetos de currais de confinamento, barracões de cobertura e geração distribuída de energia solar fotovoltaica, para posterior análise de viabilidade técnica e econômica dos projetos. Os resultados mostraram maior viabilidade econômica, com maior lucratividade e menor tempo de retorno de investimento, para os tratamentos de currais de confinamento a céu aberto, que apresentam, para a população de 200, 600 e 1000 animais, taxa interna de retorno (TIR) de 75,86 %, 86,71 % e 89,88 %, índice de lucratividade (IL) de 4,68, 5,34 e 5,53 e payback descontado de 1,49, 1,29 e 1,24 anos, respectivamente, enquanto para a construção de toda a estrutura junto à geração de energia solar fotovoltaica, obteve-se, na mesma ordem, TIR de 22,30 %, 14,09 % e 14,62 %, IL de 1,58, 1,18 e 1,21 e payback descontado de 5,17, 7,71 e 7,48 anos. Apesar da viabilidade econômica não ter sido a melhor, os tratamentos com sistema de geração de energia fotovoltaica conectada à rede de distribuição, quando construídos em conjunto com as estruturas de currais de confinamento e barracão, proporcionam maior conforto aos animais e possibilitam a geração de energia renovável. O resultado da instalação fotovoltaica foi mais viável economicamente, quando montada em estruturas de barracões já existentes em sistemas de confinamento para 200 animais, que apresentou TIR de 23,72 %, IL de 1,65 e payback descontado de 4,88 anos. Conclui-se que a opção mais viável financeiramente de projeto para criação de animais confinados, é o modelo a céu aberto para o maior número de animais, enquanto para a geração de energia, é o sistema conectado à rede de baixa tensão montado em estruturas de barracões já existentes em sistemas de confinamento para 200 animais, sem a necessidade de contratos de demanda, contendo 200 painéis fotovoltaicos.
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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.
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Análise da vida útil e o custo de reparo de fachadas de edificações verticais
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-28) VELOSO, Thiago Pinheiro; MAUÉS, Luiz Maurício Furtado; http://lattes.cnpq.br/7497951647889934; https://orcid.org/0000-0002-1762-8617
As fachadas das edificações têm apresentado com frequência nos últimos anos níveis de degradação superior aos desejados, expondo problemas relacionados à qualidade e à durabilidade, caracterizados pelo envelhecimento precoce devido, sobretudo, ao aparecimento de manifestações patológicas. Tais intercorrências ocasionam vários problemas, afetando o uso, a estética, a segurança, e, sobretudo, a durabilidade das construções. Com o advento da Norma de Desempenho (ABNT, 2013), pode-se criar parâmetros de durabilidade para todos os elementos de uma edificação, a partir da definição de prazos de durabilidade em três níveis: mínimo, médio e máximo. Nesse sentido, buscou-se avaliar a vida útil de fachadas de edificações verticais, bem como a frequência com que ocorre intervenção nas mesmas, o custo de reparo, bem como foi executada uma simulação no software “simula v 4.4”. A partir da coleta de dados com a aplicação de um formulário numa empresa de grande representatividade no setor de reparo de fachadas, foi possível contabilizar 40 edificações com sinais de dregadação. Esses prédios foram divididos em dois grupos, levando-se em consideração o tempo de intervenção após a entrega, isto é, um grupo compreendido no período de 1 a 7 anos e o outro grupo de 8 a 15 anos. Com a adoção do software “simula v 4.4”, baseado no método de Monte Carlo, foram realizadas simulações de custo e de prazo, almejando determinar o número de intervenções necessárias para manutenção dessas fachadas, bem como o custo para tal, num ciclo de 50 anos. Os resultados apresentados mostram que o Grupo I teve um desempenho inferior ao Grupo II nas duas situações, necessitando de mais ações de reparo e um valor maior de execução, considerando um referencial mínimo, médio e máximo gerado pelo programa. Além disso, os números obtidos demonstram que ambos os grupos estão aquém do prazo mínimo de durabilidade preconizado pela norma, que é de 20 anos, mais além dos prazos médio e máximo, que são 25 e 30 anos respectivamente, constatando assim a possível presença de uma série de fatores que interferiram no processo de concepção e execução dessas fachadas. Desta forma, conclui- se que uma atenção especial deve ser dada na montagem das fachadas das edificações, por se tratarem de um componente muito caro da obra, e que agrega muito valor ao produto final.
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Análise das propriedades tecnológicas da cinza do caroço de açaí na cerâmica vermelha
(Universidade Federal do Pará, 2019-09-16) FERREIRA, Taiana da Silva; SOUZA, Paulo Sérgio Lima; http://lattes.cnpq.br/4933212993218783; ISHIHARA, Júnior Hiroyuki; http://lattes.cnpq.br/3498874642887006; https://orcid.org/0000-0002-0081-7913
As matérias-primas provenientes da exploração de jazidas utilizadas para fabricação de produtos empregados na construção civil e os impactos ambientais ocasionados pelo setor da cerâmica vermelha evoluíram conforme o desenvolvimento das cidades. A necessidade do uso de materiais alternativos, como biomassas residuais tem tornado cada vez mais necessários estudos voltados para o reaproveitamento de resíduos no processo de produção e fabricação de materiais cerâmicos. Dessa forma, este trabalho possui o objetivo de avaliar a incorporação da cinza do resíduo do caroço do açaí (RCA) na massa argilosa e avaliar as propriedades tecnológicas da cerâmica vermelha. Os materiais foram caracterizados quimicamente e fisicamente, e, então realizada a moldagem dos corpos de provas por extrusão, utilizando teores de 0%, 10%, 15% e 20% de cinzas de RCA misturadas em dois tipos de argilas, denominadas argila vermelha e argila escura. Após a queima a 950 ºC, as peças foram submetidas aos ensaios de absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente, retração linear e tensão de ruptura a flexão. Os resultados obtidos demonstraram que o uso da cinza de RCA contribuiu para trabalhabilidade das misturas, diminuindo a necessidade de acréscimo de água para moldagem. Também pôde ser verificado que o teor de 10% de cinza como substituto parcial da argila vermelha, e da massa contendo 50% de argila vermelha e 50% de argila escura, influenciou de forma positiva nas propriedades tecnológicas avaliadas. No entanto, para os teores de 20% de incorporação de cinzas de RCA, os valores foram medianos e para o ensaio de porosidade insatisfatório. Dessa forma, foi possível verificar a viabilidade técnica do uso de cinza do caroço do açaí em substituições parciais, contribuindo para redução de exploração de matérias-primas, redução do descarte de resíduos sólidos e o reaproveitamento da biomassa residual do caroço do açaí na produção de materiais cerâmicos.
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Análise de atributos de classificação para o diagnóstico de falhas em rolamentos baseado em SVM
(Universidade Federal do Pará, 2019-08-06) SOUZA, Jusley da Silva; BAYMA, Rafael Suzuki; http://lattes.cnpq.br/6240525080111166; MESQUITA, Alexandre Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/3605920981600245; https://orcid.org/0000-0001-5605-8381
Nas indústrias, a preocupação em disponibilidade total de máquinas e equipamentos mecânicos no setor produtivo é assunto de pesquisas e testes para obtenção de técnicas mais eficientes aplicadas ao monitoramento e diagnóstico de falhas. Rolamentos são elementos de máquina de grande aplicação no setor industrial, e apresentam alto índice de falhas, que geram paradas da máquina para realizar manutenção. Por esse motivo este trabalho apresenta técnica de Inteligência Artificial aplicada aos sinais de vibrações de uma máquina rotativa para diagnóstico de falhas em seus rolamentos. Os sinais de vibração fazem parte de um banco de dados aberto, oferecido pela Case Western Reserve University. Neste trabalho é aplicado de duas formas o algoritmo de classificação Máquina de Vetores de Suporte (Support Vector Machine, SVM) para o diagnóstico de defeitos em rolamento. No primeiro caso são usados preditores estatísticos (Valor RMS, Fator de Crista, Fator K, Curtose e Skewness) como atributos para o classificador SVM. No segundo caso, o processamento do sinal é feito aplicando o método EEMD (Ensemble Empirical Mode Decomposition), que gera vários sinais denominados de Funções de Modos Intrínsecos (IMFs). Para cada IMF faz-se a sua modelagem usando Modelagem Autoregressiva (AR), e os coeficientes dos modelos AR de cada IMF são usados como atributos para o classificador SVM. As análises são realizadas para grupos de treinamentos e validação, com janelas escolhidas aleatoriamente e com janelas escolhidas na sequência temporal, considerando-se dois problemas de classificação dentro dos mesmos dados: um considera-se a mesma severidade e muda apenas o tipo de defeito e a outra em que tanto a severidade quanto o tipo de defeito variam. Como resultados, as metodologias apresentaram excelentes resultados de confiabilidade para diagnóstico de falhas em rolamentos.
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Análise de dano em barragens de concreto através do método dos elementos finitos
(Universidade Federal do Pará, 2019-08-30) BORGES NETO, Osvaldo Sousa; PRAZERES, Plínio Glauber Carvalho dos; http://lattes.cnpq.br/6175760351403329
A mecânica do dano em meios contínuos estuda os efeitos da degradação, em modo difuso e progressivo, sofrida por corpos sólidos sob solicitações de natureza mecânica ou não mecânica. Nela, tais efeitos são levados em consideração através da redução das propriedades de resistência e rigidez do material. Materiais como o concreto e as rochas têm como razão básica de seu comportamento não linear, microdefeitos em sua microestrutura que favorecem a concentração de microtensões. Esses microdefeitos constituem o que se entende por dano inicial do material. O intuito deste trabalho é o estudo de modelos constitutivos baseados na mecânica do dano apropriados para a análise dos mecanismos de dano em barragens de concreto. Para tal, utilizou-se um modelo de dano isotrópico com amolecimento linear e o modelo de dano de Cervera et al. (1996) na análise de duas seções de barragens de concreto. O modelo de Cervera et al. (1996) destacou-se por apresentar bons resultados na identificação do dano além de melhor descrever o aspecto real da curva tensão versus deformação do concreto. Para validação dos resultados repetiu-se o exemplo de uma viga-parede realizado por Proença et al. (2002) no qual os resultados da danificação foram compatíveis com o do programa elaborado em linguagem Matlab.
Acesso aberto (Open Access)
Análise do aproveitamento energético em redes de distribuição de água com a utilização de bombas como turbina (BFT)
(Universidade Federal do Pará, 2022-03-31) SILVA, Victor Renan Barbosa da; ISHIHARA, Júnior Hiroyuki; http://lattes.cnpq.br/3498874642887006; https://orcid.org/0000-0002-0081-7913
As mudanças climáticas têm intensificado as pesquisas relacionadas à produção de energias renováveis em todo o mundo. Neste sentido, o presente estudo dispõe-se a contribuir com a análise do uso de Bombas Funcionando como Turbina (BFT) em substituição às Válvulas Redutoras de Pressão (VRP), visando tanto o controle da pressão em redes de distribuição de água, assim como, consequentemente, o seu aproveito para geração energética. A BFT instalada deve ser capaz de operar sob diferentes vazões devido a flutuações na taxa de consumo de água, o que dificulta a seleção da bomba adequada, para tanto, o processo de seleção de BFTs para substituição de VRPs foi otimizado combinando dois métodos de seleção e predição de BFT, Williams (1995) o primeiro método, foi utilizado para selecionar a BFT adequada de acordo com dados de altura e vazão disponíveis na rede, em seguida, o método de Rossi et al. (2019) foi usado para avaliar as curvas características da bomba como turbina, com atenção particular às condições operacionais fora de projeto. Duas Simulações foram realizadas para o processo de otimização, considerando a BFT com velocidade constante, aplicada a uma rede real que foi dividida em 3 áreas de medições distritais (AMD). Na primeira simulação uma BFT foi acrescentada a rede para substituir uma VRP localizada na (AMD 3), na segunda simulação duas BFTs foram acrescentadas a mesma (AMD 3) em substituição a VRPs. Os resultados mostram, na simulação 2, que o controle de pressão foi melhor, além da recuperação de energia elétrica que foi 190,96 kWh/dia ou 69,70 MWh/ano, correspondendo a uma redução de 41,74 toneladas CO2 não emitidos. Dessa forma, a recuperação de energia foi 267% maior em comparação a simulação 1. Além disso, o controle da pressão também apresentou resultados satisfatórios, ficando dentro dos padrões estabelecidos. Portanto, a combinação dos métodos de Williams (1995) e Rossi et al. (2019), simplificou o trabalho de seleção e predição de BFT com resultados significativos e foi possível concluir que as BFTs funcionando nas horas de maior consumo podem ajustar a pressão padrão necessária e, no restante, as VRPs podem regular a pressão. Neste caso, além de controlar a pressão continuamente, energia renovável significativa pode ser recuperada da RDA
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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.
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Análise do comportamento de 3 pontes mistas em obras rodoviárias sujeitas à prova de carga estática
(Universidade Federal do Pará, 2023-03-01) SILVA, Paulo Roberto Fontes da; PEREIRA FILHO, Manoel José Mangabeira; http://lattes.cnpq.br/4765401390604065; https://orcid.org/0000-0001-9622-3863; LIMA NETO, Aarão Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0287664572311345; https://orcid.org/0000-0002-5911-1368
Ao longo da BR 230/PA, algumas pontes tiveram suas construções interrompidas há cerca de 20 anos, e com a finalidade de prover critério de avaliação às obras de pontes rodoviárias com estrutura mista em aço e concreto é que se propõe a metodologia em epígrafe. Como critério de aceitação utilizou-se de provas de carga de naturezas estática, em pontes rodoviárias com estrutura mista através de ensaios característicos, por intermédio de instrumentação com utilização de extensômetros e LVDT’s (Linear Variable Differential Transformer), definindo-se os deslocamentos e deformações nos elementos estruturais da OAE (Obra de Arte Especial), com posterior modelagem computacional do modelo estrutural da ponte, tendo como objetivo avaliar o desempenho das pontes em serviço, tal como estabelecido na modelagem estrutural ao fulcro do projeto da OAE, que foram dimensionadas para um trem-tipo TB-45 (veículo-tipo de 450 kN de peso total), segundo a NBR 7188 (2013). Para monitorar os deslocamentos foram utilizados LVDT’s, posicionados no meio do vão e 1⁄4 do vão das longarinas centrais, assim como os extensômetros alocados nas vigas de aço, contraventamento e nas barras de aço CA-50 dos pilares com verificação das deformações das referendadas peças estruturais. Como resultados fora realizada uma avalição das condições de serviços da ponte, confrontando os resultados experimentais das provas de carga estática com as previsões teórico-computacionais de modo a validar os modelos utilizados, em geral, as deformações observadas experimentalmente foram menos intensas que as estimativas teóricas. Tal fato corrobora para a concordância com a maior rigidez dos elementos estruturais, convalidando os resultados experimentais, pois apresentaram comportamento semelhante ao teórico, no entanto em menor intensidade das OAE’s estudadas. Destarte, os resultados experimentais e teóricos-computacionais foram comparados com os normativos internacional sendo as razões de deslocamento máximo, deslocamento residual e deformação. A resposta experimental apresentou comportamento semelhante, para as pontes sobre os rios Arataú, Anapú e Poraquê, ao previsto teoricamente. Quanto ao normativo internacional os resultados foram divergentes, principalmente nas normas Turca, Espanhola e Alemã, devendo-se as condições de contorno impostos as referendadas normas.
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.
Acesso aberto (Open Access)
Análise experimental da influência da adição de fibras e da variação da armadura de costura em consolos curtos de concreto armado
(Universidade Federal do Pará, 2022-06-23) BRANDÃO, Jaciara Santos; LIMA NETO, Aarão Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0287664572311345; https://orcid.org/0000-0002-5911-1368
Consolos de concreto armado usualmente caracterizam-se por serem elementos de apoio cuja concepção pode ser feita a partir do Método de Bielas e Tirantes (MTB) o qual é pautado em hipóteses fundamentais que consideram que os esforços de tração são absorvidos por tirantes (aço estrutural) e os esforços de compressão são absorvidos pelas bielas que se formam no interior da seção de concreto, pois entende-se que estes elementos possuem regiões de descontinuidade (D) ou distúrbios na distribuição de tensões. Este método pode ser aplicado no caso de consolos curtos pois também apresentam regiões (D), dado que seu fluxo de tensões ocorre de maneira não-linear. Desta forma, este estudo experimental analisou a influência da adição de fibras sintéticas (polietileno e polipropileno) e de aço na composição do concreto, bem como, verificar a influência da variação da taxa de armadura de costura com o intuito de validar o MTB como solução segura e eficiente para o dimensionamento de elementos que apresentem descontinuidades (D) ou distúrbios. Nos ensaios foram observadas a carga de ruptura, a abertura de fissuras e as deformações nos tirantes, armadura de costura e no concreto, interna e externamente. Os resultados mostraram que os espécimes contendo fibras sintéticas apresentaram as maiores resistências comparado ao espécime com fibra de aço, sendo em média 10,82% mais resistente que os espécimes de referência, apesar de não conterem os maiores teores de fibras. De forma geral os elementos apresentaram comportamento dúctil e modo de ruptura semelhantes, assim as fissuras ocorreram de maneira controlada e não houve ruptura brusca. Quanto às deformações no aço e concreto, os resultados mostraram um comportamento semelhante entre os espécimes.
Acesso aberto (Open Access)
Análise experimental da influência de ancoragens e taxas de armadura na resistência à flexão de consolos longos reforçados com laminados de fibra de carbono
(Universidade Federal do Pará, 2025-05-29) SILVA, Lucas Carvalho; LIMA NETO, Aarão Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0287664572311345; https://orcid.org/0000-0002-5911-1368
Para o reparo e reforço de consolos de concreto armado, buscam-se soluções que prolonguem a vida útil dessas estruturas, aumentem sua capacidade de carga, reduzam deformações e limitem a propagação de fissuras. Portanto, este trabalho apresenta ensaios em modelos experimentais de consolos reforçados com laminados de Polímeros Reforçados com Fibra de Carbono (PRFC) para analisar o acréscimo de resistência nestes modelos. Todos os consolos são chanfrados e possuem a mesma geometria. Com isso, a relação entre o posicionamento do carregamento (a) e a altura útil (d) será de aproximadamente 1,28, podendo o mesmo ter características de verificação de um consolo ou de uma viga em balanço. Dessa forma, todas as peças possuem arranjo geométrico com 250 mm de largura, altura de engastamento de 400 mm, altura na face externa de 200 mm e comprimento de 570 mm. O principal objetivo desta pesquisa é analisar o comportamento do reforço, conforme a variação da taxa de armadura principal e da ancoragem, comparar os resultados experimentais com normas vigentes e verificar se os sistemas de ancoragem propostos evitarão modos de ruptura prematuros. As dimensões do reforço consistem em um laminado de (50x1440) mm, aplicado nas duas faces do consolo. Foram analisadas duas configurações para o sistema de ancoragem. O primeiro método de aplicação do sistema de ancoragem consiste na fixação de parafusos através de chapas que não perfuram o laminado, denominado Hybrid bonding (HB). O segundo método, classificado como FT (devido a forma de aplicação do laminado), utiliza os próprios laminados do reforço, sendo feitas sobreposições sendo a última no sentido perpendicular ao reforço e camadas anteriores. Em relação aos resultados, foi observado que ambos os métodos de ancoragem são eficientes para o acréscimo de resistência dos espécimes, sendo o HB o método de ancoragem mais adequado. Além disso, conforme a taxa de armadura, os incrementos de resistência, proporcionados pelo reforço, variam, sendo menos eficientes em consolos com maiores taxas de armadura principal. Por fim, observou-se que os métodos de ancoragem propostos não foram totalmente eficazes em impedir o descolamento do reforço ao longo do laminado. No entanto, destaca-se que nos consolos com ancoragem HB, mesmo com o descolamento do reforço, a ancoragem foi capaz de conter o escorregamento total, contribuindo para o aumento de ductibilidade do consolo, mesmo após o descolamento.
Acesso aberto (Open Access)
Análise experimental da resistência à punção em lajes lisas com substituição de agregados graúdos naturais por reciclados de concreto
(Universidade Federal do Pará, 2022-05-12) RIBEIRO JUNIOR, Jayron Alves; FERREIRA, Maurício de Pina; http://lattes.cnpq.br/4242041552985485; https://orcid.org/0000-0001-8905-9479
A popularização da utilização de agregados reciclados de concreto tem aumentado em virtude de aspectos socioeconômicos, mas sobretudo, motivada pela sustentabilidade e, nesse contexto, algumas normas internacionais foram publicadas com o intuito de viabilizar e padronizar o uso desse material. Apesar da constante evolução dos estudos sobre punção, ainda há necessidade de ajustes normativos nacionais e internacionais em relação à utilização de agregados reciclados de concreto em lajes lisas de concreto armado. Dois motivos explicam a ligeira influência de incorporação de agregados reciclados na resistência à punção em lajes de concreto: menor resistência mecânica e melhor ligação entre a pasta de cimento e o agregado reciclado de concreto devido ao maior teor de cimento, porosidade e rugosidade, quando comparado com agregado natural. Desse modo, a resistência à punção é influenciada por essas propriedades dos agregados ao longo do plano de cisalhamento das fissuras, os dois efeitos compensaram um ao outro, levando a uma resistência à punção semelhante. Esta pesquisa realizou o ensaio experimental de 6 lajes lisas de concreto armado sem armaduras de cisalhamento submetidas a carregamento simétrico, contendo variações na taxa de armadura de combate à flexão (0,7% e 1,4%) e taxa de substituição de agregado natural por agregado graúdo reciclado de concreto (0%, 30% e 100%). As lajes eram octogonais com 2500 mm de distância entre faces paralelas, lados de 1030 mm e espessura de 210 mm, moldadas com concreto com fck de 25 MPa e apoiadas em pilares de 300 mm de lado. As normas utilizadas como parâmetro de estimativa de capacidade resistente foram a NBR 6118:2014, ACI 318:2019 e Eurocode 2:2004. Os resultados experimentais mostraram que as lajes com ARCO-G (agregados graúdos reciclados e concreto) apresentaram redução máxima de 6 % na capacidade resistente a punção quando comparadas as lajes com agregados graúdos naturais. A taxa de armadura foi capaz de aumentar a carga de fissuração no estado limite de serviço (ELS) e o agregado reciclado de concreto pouco influenciou na abertura de fissuras nas lajes com maior taxa de armadura de combate à flexão.
Acesso aberto (Open Access)
Análise experimental de consolos curtos de concreto armado com fibras e variação da armadura de costura
(Universidade Federal do Pará, 2023-11-23) QUEIROZ, Daniel Pessanha de; LIMA NETO, Aarão Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0287664572311345; https://orcid.org/0000-0002-5911-1368
Consolos curtos de concreto armado são elementos estruturais pré-moldados, dispostos em balanço, que funcionam como suporte de carga. Este trabalho tem como objetivo analisar experimentalmente o comportamento de consolos curtos de concreto armado com variação da área da armadura de costura e aplicação de um teor fixo para as fibras de aço, polietileno e polipropileno. Foram analisados 10 espécimes simétricos, onde quatro espécimes não continha armadura de costura e possuia respectivamente as fibras de aço (CA), polietileno (CPE), polipropileno (CPP) e um sem fibra (CSF). Quatro espécimes com seis armaduras de costura de Ø6,3 mm e utilizou respectivamente as fibras de aço (C6Ø6,3A), polietileno (C6Ø6,3PE), polipropileno (C6Ø6,3PP) e um sem fibra (C6Ø6,3SF). Um espécime com seis armaduras de costura de Ø5,0 mm e com fibra de polietileno (C6Ø5,0PE). Um espécime com oito armaduras de costura de Ø5,0 mm com fibra de polietileno (C8Ø5,0PE). São apresentados, analisados e discutidos os resultados de: deformações do concreto e das armaduras de tração principal e de costura; modos de ruptura; mapas e padrões de fissuração; resistência e cargas últimas dos consolos; assim como os fatores de eficiência da biela, posteriormente, estes tópicos supracitados deverão ser comparados com os obtidos por Abrantes (2019) e com o que preconiza as normas regulamentadoras ABNT NBR 9062 (2017), ABNT NBR 6118 (2023), EUROCODE 2 (2010) e ACI 318 (2014). Conclui-se que obtiveram melhores resultados os compósitos que receberam adição de fibras. Quanto a compressão, tração e módulo de elasticidade, comparando a matriz sem e com fibra, tem-se, respectivamente: a de polietileno 15%, a de aço 18% e a de polipropileno 21% mais eficiente, percebe-se que para cada ensaio uma fibra diferente apresentou melhor desempenho. De maneira geral, o C8Ø5,0PE para todas as análises alcançou bons resultados, apesar de não ser o espécime com a maior área de armadura de costura. O resultado é justificado devido ao arranjo das armaduras no interior do concreto, bem como a presença da fibra de polietileno.
Acesso aberto (Open Access)
Análise experimental de consolos curtos de concreto com armaduras continuas e descontinuas
(Universidade Federal do Pará, 2019-09-30) ABRANTES, Jedson Henryque Corrêa; TEIXEIRA, Marcelo Rassy; http://lattes.cnpq.br/8912916360456192
Os consolos curtos, assim como algumas peças de concreto armado apresentam regiões de descontinuidades (regiões D), onde não se deve levar em consideração as hipóteses de Bernoulli, uma vez que o fluxo de tensões não se distribuem de forma linear ao longo da seção transversal destes elemento, e para corrigir os distúrbios causados por este fluxo em áreas específicas é que se buscam alternativas de cálculo por meio de equações idealizadas por percepções empíricas de pesquisadores, ou ainda por meio do Método de Bielas e Tirantes. Neste contexto e após observações teóricas e experimentais de consolos, concluiu-se que as bielas formadas nessas estruturas são do tipo garrafa, e embora exista um considerável banco de dados a esse respeito, não existe um consenso na literatura e entre normas vigentes que faça relação concreta entre as taxas de armaduras contínuas, modo de ruptura e as resistências das bielas. Dessa forma, realizou-se um estudo experimental para avaliar a contribuição de três tipos de fibras (armaduras descontinuas), polipropileno, polietileno e aço, que foram adicionadas ao concreto em três diferentes teores para cada uma delas. Os resultados mostraram que de forma geral houveram comportamentos similares para as leituras do concreto, e o inverso quando se analisou as armaduras continuas que sofreram esforços de tração (Tirantes). Para as peças com fibras metálicas o ganho de resistência com relação aos espécimes de referência foi percebido para a peça que recebeu maior teor de fibra. Já para as fibras sintéticas, a fibra de polipropileno teve melhor ganho no espécime com segundo melhor volume de fibra, e para polietileno foi registrado para a menor porcentagem. Essas peças também apresentaram melhor comportamento dúctil dentre todas as peças ensaias que não receberam estribos horizontais. Quanto aos resultados comparando-se os espécimes com armaduras contínuas, somente o espécime com fibra de polietileno alcançou resultado superior. Em relação a eficiência da biela, o método apresentou resultados contra e a favor da segurança, enquanto que com relação ao cortante, as estimativas das normas tiveram resultados bastante favoráveis. Logo tem-se que o MBT é um método bastante indicado para o dimensionamento que apresente eficiência e segurança mediante casos de estruturas que apresentam distúrbios de tensões e deformações.
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Análise experimental de vigas de concreto armado reforçadas à força cortante com compósitos de fibra de juta, carbono e vidro utilizando a técnica EBR
(Universidade Federal do Pará, 2022-10-18) MACIEL, Luciana Pereira; BANNA, Wassim Raja El; http://lattes.cnpq.br/2005046563115507; https://orcid.org/0000-0001-5085-4352; LIMA NETO, Aarão Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0287664572311345; https://orcid.org/0000-0002-5911-1368
A aplicação de FRP (Polímero Reforçado com Fibras) com a técnica EBR (Externally Bonded Reinforcement) para reparo e reforço de estruturas se destaca devido à baixa densidade do material e facilidade de aplicação. Neste caso, é comum o uso de fibras sintéticas, entretanto, estas fibras são consideradas pouco acessíveis e nocivas ao meio ambiente. Isto deu impulso à estudos acerca da substituição das fibras sintéticas pelas fibras naturais. Diante disso, este trabalho consiste na análise experimental do desempenho de compósitos de fibras de juta como reforço ao cisalhamento. Para tanto, foram moldadas sete vigas de concreto armado reforçadas com FRP’s utilizando a técnica EBR, dimensionadas com maior resistência à flexão em relação à força cortante e com as armaduras transversais posicionadas somente em um trecho do vão, para induzir a ruptura por cisalhamento na região sem estribos. As vigas possuem 2 metros de comprimento e seção transversal de (15x20) cm. Uma viga não foi reforçada, para ser utilizada como referência, uma viga foi reforçada com uma camada de FRP com fibra de carbono, uma viga com duas camadas de FRP de fibra de vidro, duas com FRP híbrido de camadas de fibra de vidro e juta com três e quatro camadas, e, por fim, duas com FRP de fibra de juta com duas e três camadas. Os reforços foram aplicados em faixas ao longo do comprimento do vão de cisalhamento dos elementos, perpendiculares ao eixo das vigas, em U. Observou-se que o reforço com duas camadas de fibra de juta apresentou 48% de incremento de força cortante da viga em relação à viga de referência, resultado similar ao observado na viga reforçada com uma camada de fibra de carbono. Outros comportamentos positivos foram observados nas outras vigas reforçadas, como controle de fissuração, aumento de força cortante máxima e contenção de deslocamento vertical em relação à viga de referência. Os resultados experimentais foram comparados a resultados teóricos calculados conforme as normas ABNT NBR 6118 (2004), ACI 318 (2014), Eurocode 2 (2004), ACI 440.2R (2017) e fib 90 (2019). Após análise, os resultados iniciais desta pesquisa demonstram viabilidade para outros estudos aprofundados sobre a utilização de fibras de juta em reforços ao cisalhamento de vigas de concreto armado.
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
Acesso aberto (Open Access)
Análise experimental do desempenho à flexão de vigas de concreto armado reforçadas com laminado de fibra de carbono com variação da taxa de armadura existente e do mecanismo de ancoragem
(Universidade Federal do Pará, 2025-06-17) LEÃO JÚNIOR, Paulo Sérgio Barreiros de; LIMA NETO, Aarão Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0287664572311345; https://orcid.org/0000-0002-5911-1368
O reforço de estruturas de concreto armado existentes com Polímeros Reforçados com Fibras (FRP) por meio de técnicas como o Externally Bonded Reinforcement e o Near-Surface Mounted, é usual em aplicações práticas, principalmente com FRP de Carbono (CFRP). Em práticas de reforço onde se esperam maiores resistências, esses métodos podem não ser tão eficientes quanto o esperado devido à falha prematura por descolamento. Sendo relevante o uso de métodos de ancoragem para uma maior eficiência do reforço. Existem poucas informações na literatura sobre a influência da taxa de aço no comportamento de vigas reforçadas com sistema de ancoragem. Assim, esta pesquisa tem o objetivo de analisar experimentalmente o desempenho à flexão de vigas de concreto armado reforçadas com CFRP, variando a taxa de armadura existente (0,44% e 1,12%) e os sistemas de ancoragem. Para tanto foram realizaos ensaios de flexão simples em seis vigas com seção transversal em forma de T, com 2200 mm de comprimento, altura total de 280mm, base da alma de 180 mm, espessura e largura da mesa de 80mm e 350mm, respectivamente. Nas armaduras transversais foram utilizados 21 estribos com barras de 12,5mm, espaçados a cada 100mm, sendo três para cada taxa de aço de flexão. Destas, uma serviu de referência sem reforço, as outras duas foram reforçadas com diferentes sistemas de ancoragem, como a ancoragem metálica baseada na fricção e atrito (Hybrid Bonded - HB) e com ancoragem baseada na ligação de aderência utilizando tiras do laminado (FT). O reforço foi mais eficaz em vigas com menor taxa de aço, com aumento de resistência de 58% no sistema HB e 11% no FT. Para as vigas com maior taxa o ganho foi limitado a 10% para HB e zero para o FT. O sistema HB alcançou capacidade de carga 117,72 kN·m e melhor desempenho em deslocamentos intermediários, com aumento da ductilidade na fissuração em até 57 vezes e até 100% no escoamento do aço. Na carga máxima, todas as vigas reforçadas tiveram redução de ductilidade. No sistema HB, a perda de ductilidade aumentou com a taxa de aço, de 25% na menos armada até 49% na mais armada. No sistema FT, foi contrário, com 66% na menos armada e 24% na mais armada. As rupturas foram dominados pelo escorregamento do laminado no HB e pela delaminação do cobrimento no FT.
Acesso aberto (Open Access)
Análise experimental do desempenho de conectores de cisalhamento de vergalhões dobrados para estruturas mistas via ensaios push-out
(Universidade Federal do Pará, 2022-11-25) SOUSA, Vanessa Carolaine de; LIMA NETO, Aarão Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0287664572311345; https://orcid.org/0000-0002-5911-1368
Os avanços na construção civil trazem consigo o desenvolvimento de novas técnicas e materiais que otimizam o processo construtivo. Neste contexto, surgem as estruturas mistas de aço e concreto que fazem uso otimizado do aço e concreto, através do trabalho conjunto dos materiais, expondo a parte metálica aos esforços de tração e o concreto aos esforços de compressão. Conectores de cisalhamento são essenciais nas estruturas mistas de aço e concreto eles garantem a interação entre os materiais e a transferência de esforços, tornando as estruturas mais leves, resistentes e duráveis. É importante entender seu funcionamento e buscar novos materiais e tecnologias para otimizar as estruturas. Neste sentido, esta pesquisa da continuidade às pesquisas de Souza (2019) e Barbosa (2016) que estudaram conectores de cisalhamento confeccionados com vergalhões de aço CA-50 dobrados. O programa experimental conta com 7 modelos (variando-se a bitola das barras, taxa de armadura e a inclinação dos conectores em relação a mesa do perfil metálico) que foram ensaiados de acordo com as recomendações da norma Eurocode 4 (2004). Destes 7 modelos, 2 foram confeccionados com vergalhão de 12,5 mm (modelos A1 e A2), 2 de 10,0 mm (modelos B1 e B2), 2 de 8,0 mm (modelos C1 e C2) e 1 modelo fabricado com bitola de 6,3 mm montado em módulo único (modelo D). Ao analisarmos a relação carga suportada/área de aço dos conectores, os resultados mostram que o conector A1 (12,5 mm) obteve o melhor desempenho dentre os modelos da pesquisa e também se sobressai quando comparado à outros conectores estudados como os de Barbosa (2016), Souza (2019) e Chaves (2009). Não observados indícios significativos de que a inclinação dos conectores afete positivamente a capacidade resistente dos modelos. Analisando o deslocamento relativo entre perfil e lajes foi possível classificar os modelos por ductilidade, em ordem crescente temos: D, A1, C1, C2, A2, B2 e B1. Os modelos de 10,0 mm apresentam as maiores ductilidades e não fica clara a influência da inclinação dos conectores neste aspecto. Analisando o comportamento em relação ao uplift nota-se os melhores desempenhos nos conetores B e C (10,0 mm e 8,0 mm) e há uma tendência de piores resultados nos conectores inclinados.