Simulação computacional do comportamento de estruturas de aço sob incêndio

A análise do comportamento estrutural sob incêndio constitui uma parte importante da engenharia de proteção contra incêndio, especialmente no caso de estruturas de aço, por sua alta condutividade térmica e relativa esbeltez das seções. As dificuldades econômicas e práticas, associadas à avaliação do comportamento estrutural, por meio de ensaios em escala real, têm estimulado o desenvolvimento e uso de métodos de simulação numérica. Esta tese trata da simulação numérica do comportamento de estruturas de aço sob condições de incêndio e se divide em três partes. As duas primeiras partes foram desenvolvidas na Universidade de Liége, na Bélgica, usando-se o programa SAFIR como ferramenta numérica. A terceira parte foi desenvolvida de forma independente, na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Na primeira parte, é feito um estudo comparativo entre o uso de elementos finitos de viga e de casca, na modelagem de vigas simplesmente apoiadas, sujeitas a flambagem lateral por torção. Os esforços de torção, presentes no caso de flambagem lateral, podem levar a uma plastificação da seção transversal e à conseqüente redução da rigidez à torção da seção. Da mesma forma, a degradação das propriedades do material, com o aumento da temperatura, leva à redução da rigidez à torção Havia dúvidas se o modelo com elementos de viga, com uma rigidez à torção constante, poderia fornecer uma resposta aceitável. O estudo mostrou que uma resposta com boa precisão pode ser conseguida, usando-se elementos de viga, desde que o módulo de elasticidade transversal seja ajustado para refletir seu valor correspondente à temperatura de falha. Isso implica um processo iterativo, uma vez que a temperatura de falha não é previamente conhecida. Por outro lado, a degradação da rigidez à torção, por efeitos de plastificação, pode ser ignorada. Na segunda parte, é feita a comparação entre as modelagens bidimensional e tridimensional, de galpões industriais de um andar, sob incêndio. Comumente, a estrutura de galpões industriais é composta por pórticos-tipo, dispostos em paralelo. A análise desses galpões é comumente feita pela simulação no plano do pórtico de aço ou, simplesmente, da treliça da cobertura Na análise bidimensional, importantes efeitos fora do plano são ignorados, como a redistribuição de esforços devido à degradação do material ou à expansão térmica, ou instabilidade lateral dos elementos. A importância desses efeitos e a adequabilidade do modelo 2D para representar o comportamento real são discutidas. Na terceira parte, um modelo numérico para a simulação tridimensional do comportamento de estruturas de aço sob incêndio é apresentado. O modelo é baseado no conceito de rótulas plásticas generalizadas, com modificações para melhor representar a formação e expansão da plastificação no elemento. A descrição cinemática adotada permite obter bons resultados, mesmo com o uso de poucos elementos. A determinação do vetor de esforços internos no elemento, incluindo os efeitos da temperatura, é detalhada. O procedimento foi validado por comparação com ensaios e com modelos numéricos mais sofisticados, como o programa SAFIR. Os resultados demonstram que o procedimento proposto pode ser usado como uma forma alternativa de análise 3D de estruturas sob incêndio, com precisão razoável e baixo esforço computacional.

Líquidos iônicos aplicados na síntese e estabilização de nanopartículas de Pt(0) e Pd/Pt(0), caracterização e estudos em reações de hidrogenação catalítica

A presente tese descreve a síntese e estabilização de nanopartículas de Pt (0) nos líquidos iônicos BMI.PF6, BMI.BF4 e BMI.CF3SO3, a síntese de nanopartículas bimetálicas de Pd/Pt (0) em líquido iônico BMI.PF6, a caracterização destes materiais por TEM, HRTEM, XRD, SAXS e XPS, e principalmente o estudo da aplicação destes materiais como catalisadores em reações de hidrogenação. A decomposição do precursor catalítico Pt2(dba)3 e redução do precursor PtO2 dissolvidos nos líquidos iônicos BMI.PF6, BMI.BF4 e BMI.CF3SO3 utilizando hidrogênio molecular como agente redutor resultou em nanopartículas de Pt (0) com um diâmetro médio entre 2-3 nm. Essas partículas, devidamente caracterizadas, foram utilizadas como catalisadores na hidrogenação de compostos olefínicos e aromáticos. Estudos cinéticos e mecanísticos de formação das nanopartículas metálicas, utilizando a hidrogenação de cicloexeno como sonda química, foram aplicados para avaliar e confirmar que as espécies ativas presentes nas reações de hidrogenação eram compostas de Pt (0). Os resultados obtidos foram complementados por TEM. As caracterizações das nanopartículas de Pt (0) (TEM, SAXS e XPS), os estudos cinéticos de formação destas, assim como, os dados de hidrogenação catalítica; evidenciaram que os líquidos iônicos utilizados são um excelente agente estabilizante para a síntese de nanopartículas de Pt (0) e Pd/Pt (0), bem como um meio ideal para reações de hidrogenação catalítica.

As paisagens fantásticas e o barroquismo das imagens : estudo da memória coletiva de contadores de causos da região missioneira do Rio Grande do Sul

Entre os séculos XVII e XVIII, a porção austral americana foi palco de uma experiência colonizadora sui generis. As reduções jesuítico-guarani transformaram as paisagens do noroeste do Rio Grande do Sul, imprimindo nas mesmas feições barrocas dentro de um processo civilizador, quando o sincretismo foi a tônica. A proposta do trabalho é analisar as diferentes formas de enquadramento do tempo na conformação de fronteiras culturais em cidades da porção noroeste do estado, onde o fenômeno das reduções tomou assento – bem como uma série de revoluções ao longo dos séculos XIX e XX -, a partir das trajetórias sociais dos “contadores de causos” que habitam as mesmas, segundo os relatos e mitos de fundação de suas paisagens culturais. Considera-se, desta forma, que as paisagens fantásticas missioneiras, reveladas através de suas narrativas colocam a complexa relação entre memória e imaginário para a pesquisa etnográfica, como uma problemática central na compreensão do processo dinâmico de assimilação acomodadora do “homem missioneiro” às paisagens fronteiriças do estado.

Proibição de tributos com efeito de confisco

A norma do art. 150, IV da Constituição Federal, que veda à União, aos Estados, ao Distrito Federal e aos Municípios utilizar tributo com efeito de confisco, contém expressão ( “com efeito de confisco” ) com característica de vagueza, que se inclui entre os conceitos jurídicos indeterminados, ou seja, termos que não têm apenas uma periferia de textura aberta, mas são centralmente vagos. A maior determinação de seu conteúdo adquire especial relevância quando as crescentes necessidades do erário público levam a significativa elevação das exações tributárias. Neste trabalho, procuramos estudar a previsão constitucional da vedação nas Cartas de alguns países, a noção de confisco e de efeito ou alcance confiscatório e sua evolução em vários sistemas jurídicos ( argentino, norte-americano, espanhol, alemão e brasileiro ). A seguir, examinamos as diferentes espécies de normas jurídicas, ou seja, princípios e regras, e indagamos da posição da norma do art. 150, IV da CF em tal divisão, concluindo tratar-se de norma de colisão, com função de solucionar conflitos entre princípios jurídicos e que o desempenho desta função reclama prévia concreção da noção de efeito confiscatório, que se faz com o emprego do princípio da razoabilidade. Entendemos necessário, em conseqüência, melhor explicitar o conteúdo da razoabilidade que, à luz das construções a respeito nos sistemas jurídicos que lhe deram mais efetiva utilização, identificamos como pertinência entre meios empregados e fins colimados, conformidade com exigências de moralidade, não-arbitrariedade, eqüidade, justificabilidade através de argumentação prática-racional e aceitação por parcela considerável da sociedade. Examinamos qual a finalidade da vedação à utilização de tributo com efeito de confisco, assentando que ultrapassa a mera função de garantia do direito de propriedade, pois responde à realização do valor de justiça do sistema tributário. Após, perquirimos sobre a relação entre o objeto de nosso estudo, com outros princípios constitucionais tributários e sobre seu âmbito de incidência, buscando identificar as espécies tributárias às quais se aplica e os parâmetros para sua utilização, em relação a cada um dos tributos previstos em nosso ordenamento, sustentando sua referibilidade tanto a cada tributo isoladamente, como ao sistema tributário como um todo. Finalmente, discutimos se a determinação do conteúdo da expressão “efeito de confisco” deve ser objeto de solução normativa ( em texto legal ) ou jurisdicional, concluindo caber tal função precipuamente à jurisdição constitucional, solucionando, com o emprego desta norma de colisão, situações de conflito entre princípios; da reiteração de tais soluções surgirão regras, a delimitar mais concretamente a conformação da norma constitucional objeto de nosso estudo, algumas das quais foram sugeridas neste estudo, como contribuição à tarefa doutrinária de fornecer subsídios teóricos à jurisprudência, para que possa melhor cumprir a tarefa de extrair a plenitude de significado e operatividade da norma constitucional sob estudo.

Método de previsão de capacidade de carga de estacas : aplicação dos conceitos de energia do ensaio SPT

A previsão da capacidade de carga de estacas constitui-se um dos desafios da engenharia de fundações por requerer, na teoria, a estimativa de propriedades do solo, suas alterações pela execução da fundação e o conhecimento do mecanismo de interação solo-estaca. Devido à dificuldade de reproduzir analítica e numericamente o mecanismo de interação solo-estaca, a prática brasileira faz uso correlações empíricas, relacionando diretamente os resultados do ensaio SPT com o desempenho do elemento de fundação. Apesar da grande contribuição dos métodos tradicionalmente utilizados, a sua validade está limitada à prática construtiva regional e às condições específicas dos casos históricos utilizados em seu estabelecimento. Com o objetivo de incorporar à engenharia de fundações brasileira um novo método de previsão de capacidade de carga de estacas, obtido diretamente a partir de ensaios SPT, desenvolveu-se nesta pesquisa uma metodologia baseada na interpretação do ensaio SPT sugerida por Odebrecht (2003). À luz desta nova interpretação, utiliza-se a força dinâmica de reação do solo à cravação do amostrador SPT para estimar a capacidade de carga de estacas, relacionando os mecanismos de mobilização de resistência do amostrador (modelo) com os da estaca (protótipo). No intuito de validar a metodologia proposta, organizou-se neste trabalho, um expressivo banco de dados compostos por 325 provas de carga à compressão e 43 provas de carga à tração, executadas em diferentes regiões do país. Das provas de carga à compressão, 132 casos são de estacas cravadas pré-moldadas de concreto, 28 de estacas metálicas, 95 de estacas hélice contínua e 70 casos de estacas escavadas. Já nas provas de carga à tração, 3 casos são de estacas cravadas pré-moldadas, 31 de estacas hélice contínua e 9 casos de estacas escavadas. Conclui-se a partir de análises comparativas entre cargas previstas e medidas que o método proposto é capaz de prever de forma satisfatória a capacidade de carga de estacas. Uma análise estatística dos dados possibilitou atribuir à estimativa de capacidade de carga, um intervalo de confiança das previsões, baseado na confiabilidade requerida para o projeto.

Integração regional e capital social

A Integração Regional Continental dos Estados é tema de grande relevância para a Ciência Política. O presente estudo se configura interdisciplinar ao combinar Direito Internacional com Relações Internacionais e Ciência Política. Na abordagem das principais correntes teóricas da Integração Regional, busca - se à reflexão intensiva e extensiva sobre a categoria Capital Social. Na análise histórico-analítica da Integração Regional, abordamos os legados da construção das sociedades e dos Estados-membros do MERCOSUL, contextualizando, em termos de cultura política, o tema proposto, em especial, a forma de incorporação das populações no campo político. Nas relações entre a Integração Regional e Capital Social, traçamos uma linha comparativa entre o MERCOSUL e a União Européia, a partir do modelo institucional e da adoção de políticas públicas. Tratamos também de documentos, concernentes à Integração Regional no que tange à cooperação estatal, suas relações com a soberania estatal e a conformação do modelo institucional. Na busca de demonstrar os entraves e as perspectivas da efetiva utilização do Capital Social de Integração Regional e seus possíveis efeitos positivos no Processo de Integração Continental da América do Sul.

Estudo da formação de trincas internas centrais em barras laminadas em aço SAE 1141

A qualidade SAE 1141 alia boas conformabilidade e usinabilidade em um mesmo aço – esta qualidade possui adição de teores de enxofre da ordem de 0,08 – 0,13% em peso. É largamente empregada no segmento de forjarias na confecção de componentes com relativa complexidade e exigência mecânica, tais como garfos e ponteiras para a indústria automotiva. Devido a esse fato, é imprescindível que a matéria-prima para a conformação destes componentes atenda às exigências impostas pelos esforços aplicados aos mesmos e, dado às solicitações que sofrem, apresente um desempenho satisfatório em sua forma final, principalmente no tocante à sanidade interna, visto que defeitos dessa natureza são extremamente deletérios à performance dos componentes conformados. Em função disso, o principal objetivo desta investigação é avaliar as causas potencialmente geradoras de defeitos denominados trincas internas centrais, as quais afetam fortemente a sanidade interna da matéria-prima, além de reduzir a sua incidência em barras de aço da qualidade SAE 1141. Para tanto, são apresentadas considerações sobre a avaliação destes defeitos, analisando-se as possíveis causas geradoras das trincas, as quais são caracterizadas sob o enfoque de bibliografia adequada. Através da realização de ensaios no lingotamento contínuo (LC) envolvendo a utilização do agitador eletromagnético final (FEMS), elaboração de curvas de ductilidade pelo emprego do simulador físico Gleeble para os materiais nas condições tarugo e barra laminada, experiências na laminação envolvendo análises de amostras após cada diferente grau de redução ou passe conferido ao material pelo processo e variação das taxas de resfriamento pós-processamento, busca-se reduzir as ocorrências destes defeitos, diminuindo conseqüentemente sucateamento e custos e melhorando o desempenho do material frente às expectativas dos componentes em serviço. A metodologia empregada para a detecção dos defeitos nas barras laminadas foi a submissão das mesmas ao ultra-som. Várias amostras tiveram os seus defeitos detectados através desse ensaio, os quais foram analisados e caracterizados previamente ao início da investigação das causas geradoras, balizando assim a tomada de decisão em relação aos experimentos a serem realizados. Os dados práticos foram obtidos na Gerdau Aços Especiais Piratini, onde a análise de defeitos internos gerados a partir do processo produtivo é um procedimento rotineiro. A interpretação dos resultados, bem como testes laboratoriais adicionais foram realizados na própria usina e no IAS – Instituto Argentino de Siderurgia. Em paralelo, realizou-se uma revisão na literatura aberta dos principais fundamentos e conceitos metalúrgicos referentes a trincas internas e causas de geração das mesmas, tais como, influência do FEMS na solidificação e na condição de segregação nos tarugos de LC, elementos de liga com caráter fragilizante e/ou deletério (por exemplo, hidrogênio, carbono, enxofre e manganês), influência das transformações de fase – velocidade de resfriamento pós-processamento e influência dos elementos de liga – na formação dos defeitos, entre outros. Os resultados obtidos permitiram concluir que a principal causa da geração das trincas internas do tipo centrais em barras laminadas está associada a uma combinação de variáveis. As transformações de fase, somadas a presença de altos teores de hidrogênio no aço – fato este de grande importância na geração dos defeitos detectado somente ao longo da realização do trabalho – fragilizam localmente o núcleo das barras, gerando trincas. Estas, por sua vez, têm a sua propagação facilitada através de cadeias ou redes de sulfeto de manganês, por vezes devido à alta incidência das mesmas nos aços da qualidade SAE 1141. Além disso, pode-se constatar que a geração dos defeitos é potencializada para barras de diâmetros superiores a 75,00 mm. Em barras de diâmetros menores, as falhas estão igualmente presentes e apresentam morfologia similar aos defeitos encontrados nas barras de maior diâmetro, porém, em escala não significativa, não sendo assim abordadas neste trabalho. Pode-se constatar ainda, que a redução da incidência dos defeitos do tipo trincas internas centrais em barras laminadas de diâmetros superiores a 75,00 mm – e conseqüente sucateamento – foi da ordem de mais de 95% desde o início do trabalho, reduzindo-se assim o sucateamento desta qualidade para níveis da ordem de, aproximadamente, 1,0%.