Dimensionamento amostral para a caracterização da qualidade póscolheita do maracujá-amarelo

Este trabalho teve, como objetivo, determinar o tamanho mínimo de amostras representativas de uma população infinita de frutos, para caracterizar a qualidade pós-colheita do maracujá-amarelo, decorrente do tamanho do fruto e do estádio de maturação. Foram coletadas amostras padronizadas de 20 frutos, em lavoura comercial, em Campos dos Goytacazes (RJ), e os dados foram interpretados, considerando-se o método de amostragem simples ao acaso. Avaliaram-se a coloração e a espessura da casca, a razão comprimento/largura, o rendimento em suco, a massa do fruto, a acidez, o pH e os conteúdos de vitamina C, sólidos solúveis totais, açúcares redutores e não redutores e açúcares solúveis totais. A amostragem padronizada de 20 frutos foi representativa de uma população infinita, quando utilizada para análises químicas de maracujás maduros, colhidos com mais de 30% de coloração amarela da casca. Medidas de rendimento em suco e espessura de casca exigiram tamanhos de amostras maiores.

Comparação entre folhas sombreadas de sete clones adultos de seringueira

Nas seringueiras, o substrato para a síntese do látex provém, em curto prazo, do processo fotossintético, realizado em sua maioria por folhas dos estratos sujeitos à radiação sub-saturante. Neste estudo, foram avaliados e comparados (1) os teores de pigmentos fotossintéticos (clorofilas a, b e carotenóides totais); (2) a espessura foliolar total e dos parênquimas clorofilianos; e (3) a área e peso da matéria seca foliar de folhas sombreadas, para seis clones de seringueira selecionados pelo Instituto Agronômico de Campinas (IAC), comparativamente ao tradicional clone RRIM 600. Em média, os teores de clorofila total (a+b) e de carotenóides totais foram, respectivamente, de 3,14 e 1,04 mg g-1 de peso fresco, sempre superiores ou iguais ao da testemunha. A espessura foliolar média foi de 119,62 µm e mostrou grande variação entre os clones IAC, e destes quanto à testemunha. A área foliar média, de 219,17 cm², foi quase equivalente para todos os clones. A área foliar específica foi, em média, de 198,08 cm² g-1, e neste caso, o maior valor foi observado para o IAC 56, sendo os demais, inferiores ou equivalentes ao da testemunha. Os clones IAC 302 e IAC 303 mostraram-se estatisticamente similares ao RRIM 600 para todos os caracteres analisados, e uma relação com a produtividade foi sugerida para o clone IAC 303.

Avaliação do coeficiente de variação experimental para caracteres de frutos de pimenteiras

O objetivo deste estudo foi formular uma classificação para coeficientes de variação, de experimentos com pimentas do gênero Capsicum, para utilização em seis variáveis morfológicas do fruto. Foram selecionados 38 experimentos com resultados publicados, em que se constaram dados de caracterizações morfológicas do fruto e coeficientes de variação (CV) das seguintes variáveis respostas: peso médio do fruto, comprimento do fruto, comprimento do pedúnculo, maior e menor diâmetro do fruto e espessura do pericarpo. As faixas de classificação dos CV foram baseadas na metodologia proposta por Garcia (1989), que considera a propriedade da distribuição normal do CV. Pelo teste de Lilliefors, a 5% de probabilidade, todas as variáveis satisfizeram a pressuposição de distribuição normal do CV. As faixas de classificação do CV, obtidas para essas seis variáveis, foram distintas daquelas da classificação geral, proposta por Gomes (2000). Ademais, constatou-se que as classificações dos coeficientes de variação de variáveis morfológicas de pimenteiras do gênero Capsicum dependem da variável resposta, sendo que as maiores faixas de classificação de CV ocorreram para menor diâmetro do fruto, espessura do pericarpo e peso médio do fruto.

Desfolha e posição do fruto em meloeiro cv. Don Luis, cultivado em ambiente protegido

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do número de folhas e da posição de fixação do fruto na planta sobre a produção de biomassa e a qualidade de frutos de meloeiro tipo Cantaloupe. O experimento foi constituído de quatro tratamentos, delineamento inteiramente casualizado, com 15 repetições. Os tratamentos foram: 1) 14 folhas/planta, com fruto fixado na posição intermediária da planta; 2) 14 folhas/planta, com fruto fixado no alto da planta; 3) 14 folhas/planta até a fixação do fruto no alto da planta, quando foram retiradas as sete folhas imediatamente abaixo do fruto; e 4) 14 folhas/planta até a fixação do fruto no alto da planta, quando foram retiradas as sete folhas na base da planta. Avaliaram-se: área foliar; área foliar específica; razão de área foliar; dias para colheita; ciclo cultural; diâmetro, comprimento, massa da matéria fresca, espessura do pericarpo, diâmetro da cavidade e teor de sólidos solúveis de fruto; e massa da matéria seca de folhas, caule, pecíolo e fruto. A condução das plantas com maior número de folhas (tratamentos 1 e 2) proporcionou maior área foliar, massa da matéria seca de folhas, massa das matérias fresca e seca de fruto, espessura do pericarpo e sólidos solúveis de fruto, comparado aos tratamentos 3 e 4. Maior área foliar/fruto proporciona frutos com maiores massa, espessura de pericarpo e teor de sólidos solúveis. A fixação do fruto na porção intermediária, comparada à fixação no topo da planta, tem como vantagem o menor ciclo cultural. O meloeiro ajusta a produção de massa dos órgãos à área foliar disponível na planta.

Desenvolvimento do maracujá doce em Viçosa, Minas Gerais

Foram avaliadas as mudanças físicas, químicas e fisiológicas ocorridas durante o desenvolvimento do maracujá doce, da antese até o completo amadurecimento na planta. Os frutos apresentaram formato ligeiramente oblongo, padrão de desenvolvimento sigmoidal simples e padrão climatérico para a respiração. O desenvolvimento do fruto foi dividido em três fases: divisão celular até 4,70 dias após a antese (daa), expansão celular de 4,70 daa até 28,94 daa e maturação, de 28,94 daa a 91 daa. Na primeira fase, há pouco incremento nas dimensões do fruto, altas taxas respiratórias, crescimento acelerado da espessura do pericarpo e coloração do pericarpo verde-claro. Na fase seguinte, há intenso desenvolvimento das dimensões do fruto, ganho acelerado de massa da matéria fresca e coloração do pericarpo verde-intenso. Na terceira fase, há tendência à estabilização das dimensões, desenvolvimento de polpa acentuado, o teor de sólidos solúveis aumenta, os teores de vitamina C e acidez titulável diminuem. O pico do climatério foi registrado aos 63 daa. No último dia de avaliação, aos 91 daa, a polpa (suco + sementes) representava 24,46% da massa da matéria fresca total do fruto, o pericarpo respondia por 74,10% e as sementes isoladas, por 3,14%.

Características físicas e químicas de laranjas 'Natal' e 'Valência' em função da posição na copa

A variação nos estádios de maturação dos frutos, dentro de uma mesma planta, tem sido motivo de estudos e discussões, desde a metade do século passado, pelo fato de a qualidade dos frutos ser influenciada por fatores ambientais e de cultivo. Dessa forma o objetivo deste experimento foi avaliar a influência das diferentes posições dos frutos na copa sobre as características físicas e químicas de frutos de laranjeiras 'Valência' e 'Natal'. O experimento foi disposto em esquema de parcelas subsubdivididas, tendo nas parcelas as três alturas (basal, intermediária e apical), nas subparcelas as duas posições dos frutos na copa (periferia e 30 cm para o interior) e nas subsubparcelas os dois lados (lados opostos da copa, voltados para as entrelinhas - Leste e Oeste ('Natal') e Sudeste e Noroeste ('Valência'). O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado (DIC), com cinco repetições e cinco frutos por unidade experimental. No caso da laranjeira 'Natal', os maiores valores de massa de matéria fresca, diâmetro longitudinal, espessura do albedo, teor de sólidos solúveis e índice de maturação foram observados nos frutos colhidos da periferia e da parte apical da copa. Nessa mesma posição, também foram observados os frutos com as menores concentrações de vitamina C e acidez titulável e coloração da casca mais próxima do amarelo, do que nos frutos do interior da copa. Na laranjeira 'Valência', os frutos colhidos na periferia da copa apresentaram os maiores valores quanto a índice de maturação, teor de sólidos solúveis, menor concentração de vitamina C, cor da polpa mais amarela e coloração da casca mais alaranjada. Na face Noroeste da copa, observou-se que o rendimento de suco, a vitamina C, o teor de sólidos solúveis e o índice de maturação foram maiores, quando comparados com os dos frutos da face Sudeste.

Pré-melhoramento do camucamuzeiro: estudo de parâmetros genéticos e dissimilaridade

O camucamuzeiro pertence à família Myrtaceae e é espécie em processo de domesticação, encontrada na forma extrativa, a partir de plantas crescendo naturalmente nas margens dos rios e lagos, ou cultivadas em pequenas áreas de terra firme. As estimativas e a compreensão dos parâmetros genéticos desta espécie são importantes para o conhecimento da estrutura genética das populações e para a inferência da diversidade genética presente, além de proporcionar subsídios para predizer os ganhos genéticos e o possível sucesso no programa de melhoramento dessa cultura. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi estimar parâmetros genéticos e a dissimilaridade genética, em acessos existentes no Banco Ativo de Germoplasma de camucamuzeiro, da Embrapa Amazônia Oriental. Para o estudo, foram analisados 46 progênies, colhidos 40 frutos por planta matriz em completo estádio de maturação (frutos com epicarpo totalmente roxo), sendo avaliados sete caracteres morfoagronômicos: peso de fruto (g, PFR), comprimento de fruto (cm, CFR), diâmetro de fruto (cm, DFR), peso da casca (g, PCS), espessura da casca (cm, ECS), número de sementes (n, NSE), peso de sementes (g, PSE). Por meio do Programa Genes, estimaram-se os componentes de variância, herdabilidade e a variabilidade. A importância relativa de caracteres e dissimilaridades entre as progênies, bem como as correlações genéticas entres os caracteres avaliados também foram estudadas. Verificou-se que há dissimilaridade entre os acessos do BAG de camucamuzeiro e que, por causa das correlações significativas entre as variáveis, podem-se adotar métodos de seleção indireta como ferramenta auxiliar no processo de domesticação e melhoramento desta espécie.

Ractopamina em dietas sem ajustes aminoacídicos para suínos machos castrados em terminação

Este estudo teve o objetivo de avaliar planos de suplementação com ractopamina, em dietas sem ajustes aminoacídicos, para suínos machos castrados, em terminação. Foram utilizados 72 suínos machos castrados, com peso inicial de 68,61 ± 3,89 kg, distribuídos em seis planos de suplementação com duração de 30 dias (0 ppm; 5 ppm; 10 ppm; 20 ppm; 5 ppm, durante 15 dias, seguidos por 10 ppm durante 15 dias; e 10 ppm durante 15 dias seguidos por 20 ppm durante 15 dias), com seis repetições e dois animais por unidade experimental. A suplementação com ractopamina melhorou a conversão alimentar. A suplementação com 5 ppm de ractopamina aumentou o ganho de peso diário. Os níveis de 10 e 20 ppm e as suplementações graduais reduziram o consumo de ração diário e de nutrientes. Não houve influência da suplementação sobre o peso de carcaça quente e o comprimento de carcaça. A ractopamina reduziu a espessura de toucinho e aumentou a profundidade de músculo, o percentual de carne magra, a quantidade de carne magra e o índice de bonificação das carcaças. A suplementação de 5 ppm de ractopamina em dietas sem ajustes aminoacídicos melhora o desempenho e as características de carcaça de suínos em terminação, nos 30 dias pré-abate.

Cristalização de Biomateriais Vitrocerâmicos e Mineralização em Meio Fisiológico Simulado

We propose new theoretical models, which generalize the classical Avrami-Nakamura models. These models are suitable to describe the kinetics of nucleation and growth in transient regime, and/or with overlapping of nucleation and growth. Simulations and predictions were performed for lithium disilicate based on data reported in the literature. One re-examined the limitations of the models currently used to interpret DTA or DSC results, and to extract the relevant kinetic parameters. Glasses and glass-ceramics with molar formulation 0.45SiO2? (0.45-x)MgO?xK2O?0.1(3CaO.P2O5) (0?x?0.090) were prepared, crystallized and studied as potential materials for biomedical applications. Substitution of K+ for Mg2+ were used to prevent devritification on cooling, to adjust the kinetics of crystallization and to modify the in vitro behaviour of resulting biomaterials. The crystallization of the glass frits was studied by DTA, XRD and SEM. Exothermic peaks were detected corresponding to bulk crystallization of whitlockite-type phosphate, Ca9MgK(PO4)7, at approximately 900ºC, and surface crystallization of a predominant forsterite phase (Mg2SiO4) at higher temperatures. XRD also revealed the presence of diopside (CaMgSi2O6 in some samples. The predominant microstructure of the phosphate phase is of the plate-type, seemingly crystallizing by a 2-dimensional growth mechanism. Impedance spectroscopy revealed significant changes in electrical behaviour, associated to crystallization of the phosphate phase. This showed that electrical measurements can be used to study the kinetics of crystallization for cases when DTA or DSC experiments reveal limitations, and to extract estimates of relevant parameters from the dependence of crystallization peak temperature, and its width at half height. In vitro studies of glasses and glass-ceramics in acelular SBF media showed bioactivity and the development of apatite layers The morphology, composition and adhesion of the apatite layer could be changed by substitution of Mg2+ by K+. Apatite layers were deposited on the surface of glass-ceramics of the nominal compositions with x=0 and 0.09, in contact with SBF at 37ºC. The adhesion of the apatite layer was quantified by the scratch test technique, having been related with SBF?s immersion time, with composition and structure of the glass phase, and with the morphology of the crystalline phase of the glass-ceramics. The structure of three glasses (x=0, 0.045 and 0.090) were investigated by MAS-NMR ( 29Si and 31P), showing that the fraction of Q3 structural units increases with the contents of Mg, and that the structure of these glasses includes orthophosphate groups (PO43-) preferentially connected to Ca2+ ions. Mg2+ ions show preference towards the silicate network. Substitution of Mg2+ by K+ allowed one to change the bioactivity. FTIR data revealed octacalcium phosphate precipitation (Ca8H2(PO4)6.5H2O) in the glass without K, while the morphology of the layer acquires the shape of partially superimposed hemispheres, spread over the surface. The glasses with K present a layer of acicular hidroxyapatite, whose crystallinity and needles thickness tend to increase along with K content.

Estudo das tensões interlaminares e rotura de elementos curvos em materiais compósitos

Este trabalho aborda o comportamento mecânico de elementos curvos em materiais compósitos aquando sujeitos a forças e momentos nas extremidades. Os modos de falha mais comuns são estudados em detalhe: falha transversal na matriz devido a tensões de flexão (tensões circunferenciais), ou falha por delaminagem devido as tensões interlaminares de tracção verificadas ao longo da espessura na região curva (tensões radiais). Inicialmente, faz-se uma abordagem sobre a influência de Z-Pins na resistência interlaminar, uma abordagem sobre os efeitos de bordo, e sobre tensões interlaminares com base em teorias Layerwise de ordem superior. Salienta-se, ainda, a importância do estudo feito com o World-Wide Failure Exercise (WWFE) (Hinton et al. 2004) na comunidade científica relacionada com o tema dos materiais compósitos. O presente trabalho, é essencialmente dividido em duas partes: modelos analíticos e modelos numéricos. São estudados provetes curvos, em forma de C (semicircular), geometria analisada por Ko e Jackson (1989); e em forma de L (cantoneira de abas iguais), analisados por Sun e Kelly (1988). Começa-se por fazer uma análise teórica, através da Teoria Multicamada, ao trabalho Ko e Jackson, autores da mesma. Analisou-se também, através desta teoria, a parte em quarto de círculo da viga estudada por Sun e Kelly. Após ter a solução analítica bem compreendida, essa teoria é aplicada ao principal estudo deste trabalho, um provete semicircular, usando os empilhamentos de Sun e Kelly. É ainda estudado, e aplicado a este último, o critério de falha em três dimensões (3D) proposto por Hashin (1980). Na segunda parte, é feita uma validação numérica dos três casos anteriores, com recurso ao software comercial de elementos finitos (EF), ANSYS. Estes estudos de EF têm a diferença, relativamente aos originais, de serem em 3D, podendo assim ser retiradas todas as tensões necessárias para se aplicar o critério de falha. No final, é feita uma comparação geral entre os resultados analíticos e numéricos.

Comportamento e mecanismos de falha à fluência em aços P91 e juntas soldadas

A presente dissertação expõe os conhecimentos adquiridos ao longo da experiência acumulada a nível profissional na Alstom Portugal, conjuntamente com os que foram transmitidos durante a frequência do curso de Mestrado de Engenharia Mecânica – Perfil de Manutenção e Produção. O tema da tese aborda o estudo do aço X10CrMoVNb9-1 (P91), com particular incidência em juntas soldadas, que têm estado associadas nos últimos anos ao aparecimento de falhas em centrais termoeléctricas numa fase prematura do seu funcionamento, designadas por fissuração do tipo IV, que ocorrem na zona termicamente afectada pela soldadura onde o grão é mais refinado. A optimização de parâmetros de soldadura e tratamento térmico é essencial para que se consigam obter tempos de resistência à rotura por fluência que estejam em consonância com o definido em fase de projecto. Tendo em consideração a durabilidade dos ensaios de fluência, optou-se para este estudo por efectuar-se uma recolha de dados relativos a estes ensaios realizados em materiais base e juntas soldadas nos últimos quinze anos, com o objectivo de optimização de parâmetros de soldadura e tratamentos térmicos associados. Como conclusões, verificou-se que os diferentes processos de soldadura utilizados não têm uma influência significativa no que corresponde à variação do tempo de rotura por fluência. A utilização de um tratamento térmico de normalização e revenido após soldadura permite uma melhoria de valores de resistência à fluência comparativamente ao tratamento térmico convencional, que é normalmente aplicado em fabrico de componentes sob pressão que utilizam este material. Dada a dimensão e complexidade da maioria destes componentes, estes tratamentos térmicos só podem ser utilizados quando as dimensões dos mesmos possibilitarem a sua colocação em fornos de tratamento térmico habitualmente existentes nos fabricantes. Uma opção viável a ser tomada , no caso de utilização destes materiais, passa por uma redução da tensão de serviço por aumento de espessura dos respectivos componentes. No entanto, este aumento de espessura deve ter em consideração mecanismos de fadiga térmica que devem ser equacionados conjuntamente com os mecanismos de fluência, com o objectivo de se obter os melhores compromissos para cada situação.

Estágio no âmbito do projecto de execução de um viaduto de ligação entre a E.M. 575 e a E.M. 533-1 situado no Pinhal Novo

O presente relatório tem como objectivo descrever o trabalho desenvolvido ao longo de um estágio, realizado na empresa Professor Edgar Cardoso - Engenharia e Laboratório de Estruturas, durante o período de Fevereiro de 2009 a Maio de 2010. Durante este período, foi realizado um projecto de execução de um viaduto situado no Pinhal Novo. Este possui um comprimento total de 233,0 metros, suporta duas vias de trânsito em sentidos opostos e é constituído por 7 vãos com a seguinte distribuição: 20,0 m – 30,0 m – 35,0 m – 58,0 m – 40,0 m – 30,0 m – 20,0 m Além de compreender um vão central de 58,0 metros, existe ainda a particularidade de o viaduto atravessar um complexo feixe de linhas férreas e a sua directriz ser completamente curva. O tabuleiro é composto por betão armado, pré-esforçado na direcção longitudinal, encontra-se apoiado sobre os encontros e rigidamente ligado a 6 pilares de secção circular. A secção transversal do tabuleiro é constituída por uma nervura de secção trapezoidal, com 12 metros de largura, espessura variável e vazada no 2º, 4º e 6º vão. O dimensionamento respeitou os regulamentos nacionais em vigor, nomeadamente o Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado (REBAP), o Regulamento de Segurança e Acções para Edifícios e Pontes (RSA) e o Eurocódigo 1, 2 e 8.

Reservatório de pressão horizontal para transporte de mercadorias perigosas

O presente trabalho consiste na análise estática e dinâmica de um reservatório de pressão horizontal aplicado ao transporte de mercadorias perigosas por estrada (Cisterna). Inicialmente fez-se um enquadramento do tema e relatou-se os resultados das pesquisas bibliográficas. De seguida, procedeu-se a uma análise estática, onde se definiu a mercadoria a transportar, a capacidade da cisterna, dimensões, tipo de topo e de secção, material de construção, pressões, temperaturas e calculou-se a espessura e tensões. Posteriormente, efectuou-se uma análise dinâmica simplificada. Por fim, reuniu-se os resultados, comparando-os e retirando conclusões. Os conteúdos aqui expostos são uma abordagem teórica e não um projecto, onde apenas se fez recurso a estudos analíticos e computacionais deixando de parte qualquer investigação experimental, não podendo existir responsabilidade pela aplicação prática destes conteúdos sem recurso a estudos mais profundos.

Wells turbine: fiberglass flanges

A introdução desta tese começa por realizar um enquadramento do projecto em mão, apresentando a central de energia das ondas em que se encontram os componentes em fibra de vidro a projectar. Esta central usa o princípio de variação de coluna de água, e encontra-se localizada na ilha do Pico, Açores. São de seguida apresentados os objectivos deste trabalho, que consistem na selecção de materiais de fabrico dos componentes, desenvolvimento de uma metodologia para projectar juntas aparafusadas em materiais compósitos, dimensionamento e comparação de duas juntas concorrentes em materiais compósitos: junta solicitada à tracção e junta solicitada ao corte, validação da análise e estudo das causas dos vários tipos de falha destas juntas. A parte I deste trabalho é o resultado da pesquisa bibliográfica efectuada para levar a cabo os objectivos definidos. Assim, começa por se fazer uma descrição dos materiais e processos de fabrico que mais se adequam ao presente projecto, nomeadamente fibra de vidro, resinas, tecidos, impregnação manual, RTM e infusão por vácuo. Daqui resultou que os materiais mais adequados para esta aplicação são fibra de vidro do tipo E e resina polyester devido ao seu baixo custo e larga utilização em aplicações estruturais marinhas. O processo de fabrico mais eficiente é a infusão por vácuo devido á sua vocação para pequenas séries de produção, a poupança que permite em termos de mão-de-obra, a complacência com normas de emissão de voláteis e as boas propriedades das partes produzidas. No capítulo II da parte I são discutidos os tópicos relacionados com juntas em materiais compósitos. Da pesquisa levada a cabo conclui-se que as grandes vantagens das juntas aparafusadas são a sua facilidade de montagem e desmontagem, facilidade de inspecção e capacidade de ligar quaisquer tipos de materiais. Quanto à furação de compósitos é importante referir a necessidade de utilizar ferramentas resistentes e parâmetros de maquinação que minimizem o dano infligido aos laminados. Isto é possível através da selecção de ferramentas com passos baixos que reduzam igualmente a dimensão do seu centro estático responsável pela força axial exercida sobre o laminado - principal factor causador de dano. Devem-se igualmente utilizar baixas velocidades de avanço e elevadas velocidades de rotação. É importante salientar a importância da realização de pré-furação, de utilização de um prato de suporte na superfície de saída do laminado e a existência de ferramentas especialmente concebidas para a furação de compósitos. Para detectar e quantificar o dano existente num furo destacam-se os métodos de inspecção ultrasónica e a radiografia. Quanto aos parâmetros que influenciaram o comportamento de juntas aparafusadas destacam-se os rácios largura/diâmetro, distância ao bordo/diâmetro, espessura/diâmetro, pré-tensão, fricção, sequência de empilhamento e respectivas proporções, dimensão das anilhas e folga entre o parafuso e o furo. A pesquisa efectuada visando metodologias de projecto fiáveis ditou a necessidade de utilizar métodos que permitiram determinar o parafuso mais carregado de uma junta, efectuar o cálculo de tensões no mesmo, e ainda métodos que permitam determinar a primeira falha que ocorre no laminado bem como a falha final no mesmo. O capítulo III da primeira parte descreve os métodos de análise de tensões necessários para as metodologias de projecto utilizadas. Aqui é apresentada a teoria clássica da laminação, um método para determinação do parafuso mais carregado, um método analítico baseado na teoria da elasticidade anisotrópica de um corpo e o método dos elementos finitos. O método para determinar o parafuso mais carregado - análise global - consiste num modelo bidimensional de elementos finitos em que 2 laminados coincidentes são modelados com elementos lineares de casca com 4 nós, sendo a extremidade de um laminado restringida em todos os graus de liberdade e a extremidade oposta do segundo laminado carregada com a carga pretendida. Os laminados são ligados através de elementos mola que simulam os parafusos, sendo a sua constante de rigidez previamente calculada para este fim. O método analítico modela o contacto assumindo uma distribuição de pressão cosinoidal ao longo de metade do furo, e é válido para laminados simétricos e quasi-isotrópicos. O método dos elementos finitos é o que mais factores permite ter em conta, sendo os modelos tridimensionais com um elemento por camada os que melhor modelam o estado de tensões experienciado por uma junta aparafusada em materiais compósitos. O tópico de análise de falha é abordado no capítulo 4 da primeira parte. Aqui são apresentados os resultados do world wide failure exercice que compara vários critérios de falha existentes até 2004, fazendo-se referência a desenvolvimentos recentes que têm ocorrido nesta área. O critério de Puck surge como aquele que permite previsões de falha mais exactas. O critério de falha de Hashin 3D foi o escolhido para o presente trabalho, devido à sua facilidade de implementação num modelo de elementos finitos, à sua capacidade para detectar modos de falha subcríticos e à sua utilização em trabalhos anteriores que apresentaram previsões de falha muito próximas dos dados experimentais. Também neste capítulo se apresentaram os vários tipos de falha de uma junta aparafusada em materiais compósitos, apresentando as causas de cada uma. Por fim, na última secção, apresenta-se o método de dano progressivo que se desenvolveu para prever a primeira falha final do laminado. Este é muito interessante tendo permitido previsões de falha muito próximas dos resultados experimentais em trabalhos anteriores. Este método é iterativo e encontra-se dividido em 3 passos: Análise de tensões, análise de falha utilizando o critério de Hashin 3D e degradação de propriedades, de acordo com o tipo de falha detectada. Para além dos passos referidos, existe ainda um quarto responsável pelo fim da análise que consiste na aferição da existência ou não de falha final e respectivo tipo de falha (por pressão de contacto, por tensão ou por esforços de corte). No capítulo V da primeira parte é apresentado o resultado de uma pesquisa das normas de teste necessárias para obter as propriedades dos materiais requeridas para a aplicação dos métodos descritos neste trabalho. A parte II deste trabalho consiste na aplicação dos métodos apresentados na parte I ao caso concreto em estudo. Os softwares Microsoft Excel, Matlab e ANSYS foram utilizados para este fim. A junta começa por ser dimensionada estimando a espessura necessária do componente e o número e características dos parafusos. De seguida foi feita uma análise global à flange em estudo determinando a força suportada pelo parafuso mais carregado. Após esta análise desenvolveu-se um modelo tridimensional de elementos finitos da zona em que se encontra o parafuso mais carregado, utilizando elementos sólidos lineares e isoparamétricos de 8 nós e uma malha gerada pelo método directo. Aplicou-se a este modelo o algoritmo de dano progressivo descrito na primeira parte. Começou por se incluir explicitamente o parafuso, anilhas, pré-tensão e a modelação dos vários contactos com fricção posteriormente simplificado o modelo restringindo radialmente os nós da porção carregada do furo, excluindo os factores mencionados inicialmente. Procurou-se validar o modelo utilizando o método de cálculo de tensões descrito na primeira parte, desenvolvendo um programa em Matlab para o efeito. Tal não foi possível tendo-se incluído a tentativa realizada em anexo. Para efeitos de dimensionamento, desenvolveu-se um modelo de elementos finitos de duas dimensões da junta em causa, utilizando elementos de casca lineares de quatro nós isoparamétricos com uma espessura unitária. Através da análise de tensões efectuada com este modelo, e utilizando um método combinado programado em linguagem paramétrica, foi possível dimensionar as duas juntas concorrentes pretendidas. Este método combinado consistiu no cálculo de tensões em pontos localizados sobre uma curva característica e utilização de um critério de falha quadrático para cálculo da espessura necessária para a junta. O dimensionamento ditou que a junta solicitada à tensão necessita de pelo menos 127% das camadas e do custo de uma junta solicitada ao corte equivalente.

Application of neural networks for pavement evaluation

As vias de comunicação são indispensáveis para o desenvolvimento de uma nação, económica e socialmente. Num mundo globalizado, onde tudo deve chegar ao seu destino no menor espaço de tempo, as vias de comunicação assumem um papel vital. Assim, torna-se essencial construir e manter uma rede de transportes eficiente. Apesar de não ser o método mais eficiente, o transporte rodoviário é muitas vezes o mais económico e possibilita o transporte porta-a-porta, sendo em muitos casos o único meio de transporte possível. Por estas razões, o modo rodoviário tem uma quota significativa no mercado dos transportes, seja de passageiros ou mercadorias, tornando-o extremamente importante na rede de transportes de um país. Os países europeus fizeram um grande investimento na criação de extensas redes de estradas, cobrindo quase todo o seu território. Neste momento, começa-se a atingir o ponto onde a principal preocu+ação das entidades gestoras de estradas deixa de ser a construção de novas vias, passando a focar-se na necessidade de manutenção e conservação das vias existentes. Os pavimentos rodoviários, como todas as outras construções, requerem manutenção de forma a garantir bons níveis de serviço com qualidade, conforto e segurança. Devido aos custos inerentes às operações de manutenção de pavimentos, estas devem rigorosamente e com base em critérios científicos bem definidos. Assim, pretende-se evitar intervenções desnecessárias, mas também impedir que os danos se tornem irreparáveis e economicamente prejudiciais, com repercussões na segurança dos utilizadores. Para se estimar a vida útil de um pavimento é essencial realizar primeiro a caracterização estrutural do mesmo. Para isso, torna-se necessário conhecer o tipo de estrutura de um pavimento, nomeadamente a espessura e o módulo de elasticidade constituintes. A utilização de métodos de ensaio não destrutivos é cada vez mais reconhecida como uma forma eficaz para obter informações sobre o comportamento estrutural de pavimentos. Para efectuar estes ensaios, existem vários equipamentos. No entanto, dois deles, o Deflectómetro de Impacto e o Radar de Prospecção, têm demonstrado ser particularmente eficientes para avaliação da capacidade de carga de um pavimento, sendo estes equipamentos utilizados no âmbito deste estudo. Assim, para realização de ensaios de carga em pavimentos, o equipamento Deflectómetro de Impacto tem sido utilizado com sucesso para medir as deflexões à superfície de um pavimento em pontos pré-determinados quando sujeito a uma carga normalizada de forma a simular o efeito da passagem da roda de um camião. Complementarmente, para a obtenção de informações contínuas sobre a estrutura de um pavimento, o equipamento Radar de Prospecção permite conhecer o número de camadas e as suas espessuras através da utilização de ondas electromagnéticas. Os dados proporcionam, quando usados em conjunto com a realização de sondagens à rotação e poços em alguns locais, permitem uma caracterização mais precisa da condição estrutural de um pavimento e o estabelecimento de modelos de resposta, no caso de pavimentos existentes. Por outro lado, o processamento dos dados obtidos durante os ensaios “in situ” revela-se uma tarefa morosa e complexa. Actualmente, utilizando as espessuras das camadas do pavimento, os módulos de elasticidade das camadas são calculados através da “retro-análise” da bacia de deflexões medida nos ensaios de carga. Este método é iterativo, sendo que um engenheiro experiente testa várias estruturas diferentes de pavimento, até se obter uma estrutura cuja resposta seja o mais próximo possível da obtida durante os ensaios “in Situ”. Esta tarefa revela-se muito dependente da experiência do engenheiro, uma vez que as estruturas de pavimento a serem testadas maioritariamente do seu raciocínio. Outra desvantagem deste método é o facto de apresentar soluções múltiplas, dado que diferentes estruturas podem apresentar modelos de resposta iguais. A solução aceite é, muitas vezes, a que se julga mais provável, baseando-se novamente no raciocínio e experiência do engenheiro. A solução para o problema da enorme quantidade de dados a processar e das múltiplas soluções possíveis poderá ser a utilização de Redes Neuronais Artificiais (RNA) para auxiliar esta tarefa. As redes neuronais são elementos computacionais virtuais, cujo funcionamento é inspirado na forma como os sistemas nervosos biológicos, como o cérebro, processam a informação. Estes elementos são compostos por uma série de camadas, que por sua vez são compostas por neurónios. Durante a transmissão da informação entre neurónios, esta é modificada pela aplicação de um coeficiente, denominado “peso”. As redes neuronais apresentam uma habilidade muito útil, uma vez que são capazes de mapear uma função sem conhecer a sua fórmula matemática. Esta habilidade é utilizada em vários campos científicos como o reconhecimento de padrões, classificação ou compactação de dados. De forma a possibilitar o uso desta característica, a rede deverá ser devidamente “treinada” antes, processo realizado através da introdução de dois conjuntos de dados: os valores de entrada e os valores de saída pretendidos. Através de um processo cíclico de propagação da informação através das ligações entre neurónios, as redes ajustam-se gradualmente, apresentando melhores resultados. Apesar de existirem vários tipos de redes, as que aparentam ser as mais aptas para esta tarefa são as redes de retro-propagação. Estas possuem uma característica importante, nomeadamente o treino denominado “treino supervisionado”. Devido a este método de treino, as redes funcionam dentro da gama de variação dos dados fornecidos para o “treino” e, consequentemente, os resultados calculados também se encontram dentro da mesma gama, impedindo o aparecimento de soluções matemáticas com impossibilidade prática. De forma a tornar esta tarefa ainda mais simples, foi desenvolvido um programa de computador, NNPav, utilizando as RNA como parte integrante do seu processo de cálculo. O objectivo é tornar o processo de “retro-análise” totalmente automático e prevenir erros induzidos pela falta de experiência do utilizador. De forma a expandir ainda mais as funcionalidades do programa, foi implementado um processo de cálculo que realiza uma estimativa da capacidade de carga e da vida útil restante do pavimento, recorrendo a dois critérios de ruína. Estes critérios são normalmente utilizados no dimensionamento de pavimentos, de forma a prevenir o fendilhamento por fadiga e as deformações permanentes. Desta forma, o programa criado permite a estimativa da vida útil restante de um pavimento de forma eficiente, directamente a partir das deflexões e espessuras das camadas, medidas nos ensaios “in situ”. Todos os passos da caracterização estrutural do pavimento são efectuados pelo NNPav, seja recorrendo à utilização de redes neuronais ou a processos de cálculo matemático, incluindo a correcção do módulo de elasticidade da camada de misturas betuminosas para a temperatura de projecto e considerando as características de tráfego e taxas de crescimento do mesmo. Os testes efectuados às redes neuronais revelaram que foram alcançados resultados satisfatórios. Os níveis de erros na utilização de redes neuronais são semelhantes aos obtidos usando modelos de camadas linear-elásticas, excepto para o cálculo da vida útil com base num dos critérios, onde os erros obtidos foram mais altos. No entanto, este processo revela-se bastante mais rápido e possibilita o processamento dos dados por pessoal com menos experiência. Ao mesmo tempo, foi assegurado que nos ficheiros de resultados é possível analisar todos os dados calculados pelo programa, em várias fases de processamento de forma a permitir a análise detalhada dos mesmos. A possibilidade de estimar a capacidade de carga e a vida útil restante de um pavimento, contempladas no programa desenvolvido, representam também ferramentas importantes. Basicamente, o NNPav permite uma análise estrutural completa de um pavimento, estimando a sua vida útil com base nos ensaios de campo realizados pelo Deflectómetro de Impacto e pelo Radar de Prospecção, num único passo. Complementarmente, foi ainda desenvolvido e implementado no NNPav um módulo destinado ao dimensionamento de pavimentos novos. Este módulo permite que, dado um conjunto de estruturas de pavimento possíveis, seja estimada a capacidade de carga e a vida útil daquele pavimento. Este facto permite a análise de uma grande quantidade de estruturas de pavimento, e a fácil comparação dos resultados no ficheiro exportado. Apesar dos resultados obtidos neste trabalho serem bastante satisfatórios, os desenvolvimentos futuros na aplicação de Redes Neuronais na avaliação de pavimentos são ainda mais promissores. Uma vez que este trabalho foi limitado a uma moldura temporal inerente a um trabalho académico, a possibilidade de melhorar ainda mais a resposta das RNA fica em aberto. Apesar dos vários testes realizados às redes, de forma a obter as arquitecturas que apresentassem melhores resultados, as arquitecturas possíveis são virtualmente ilimitadas e pode ser uma área a aprofundar. As funcionalidades implementadas no programa foram as possíveis, dentro da moldura temporal referida, mas existem muitas funcionalidades a serem adicinadas ou expandidas, aumentando a funcionalidade do programa e a sua produtividade. Uma vez que esta é uma ferramenta que pode ser aplicada ao nível de gestão de redes rodoviárias, seria necessário estudar e desenvolver redes similares de forma a avaliar outros tipos de estruturas de pavimentos. Como conclusão final, apesar dos vários aspectos que podem, e devem ser melhorados, o programa desenvolvido provou ser uma ferramenta bastante útil e eficiente na avaliação estrutural de pavimentos com base em métodos de ensaio não destrutivos.