Análise numérica de uma escavação de grande porte em Porto Alegre/RS: caso de obra

Neste trabalho, apresenta-se um estudo numérico, através do Método dos Elementos Finitos, do efeito de instalação de uma parede diafragma com tirantes, seguida de uma grande escavação em solo residual de Granito Independência. As simulações numéricas são comparadas a deslocamentos medidos em uma obra localizada no Bairro Moinhos de Vento, na cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul - Brasil. Para realizar esta análise utilizou-se o programa computacional Plaxis. Este programa se destina especificamente a análises da deformabilidade e estabilidade de projetos de engenharia geotécnica, cuja simulação requer o uso de métodos numéricos que consideram linearidade e não-linearidade constitutiva, bem como dependência do tempo. Foi utilizado nas simulações o Modelo Elástico-Perfeitamente Plástico com Superfície de Ruptura de Mohr- Coulomb. Os parâmetros do solo foram determinados a partir de ensaios de SPT e CPT, e balizados através de dados obtidos na literatura. Os resultados das análises numéricas são comparados com os resultados medidos in situ, durante a execução da escavação. Foram feitas duas análises distintas, uma chamada Classe A, onde os parâmetros estimados através dos ensaios SPT e CPT foram adotados como padrão e utilizados na simulação da obra Na segunda análise, denominada análise Classe C, correspondente a uma avaliação dos valores de ângulo de atrito (φ), coesão (c) e Módulo de Elasticidade (E), procurando-se avaliar a sensibilidade das previsões. Os resultados da análise numérica Classe A apresentam uma boa aproximação dos resultados medidos em 3 dos 5 perfis analisados, sendo que as simulações reproduziram de forma qualitativa a tendência das curvas experimentais. Parâmetros de resistência e deformabilidade têm um grande influência no comportamento do modelo numérico. A variação de parâmetros de projeto, como a força de ancoragem nos tirantes e a rigidez da parede diafragma também foram testadas. Os resultados demonstram que a influência destes parâmetros é significativa na medida dos deslocamentos.

Comportamento mecânico de britas empregadas em pavimentação

Camadas granulares têm um importante papel no comportamento global de estruturas de pavimentos, especialmente quando possuem revestimentos delgados ou não possuem revestimento. Para estabelecer métodos de projeto mais eficientes e critérios construtivos, é necessário que a resposta das camadas granulares sob a ação do tráfego seja bem compreendida e levada em consideração. Assim, esta dissertação relata resultados de uma pesquisa sobre o comportamento quanto à resistência ao cisalhamento e deformações permanentes de três britas (uma graduada e duas uniformes com diferentes tamanhos máximos de partícula). Foram realizados ensaios triaxiais estáticos e dinâmicos obtendo-se os parâmetros de resistência de Mohr-Coulomb, módulos de Young, módulos de resiliência e o comportamento quanto a deformações permanentes. Para a brita graduada, desenvolveu-se um estudo complementar sobre o efeito do grau de compactação (90% e 100%) no seu comportamento mecânico. Uma observação conjunta dos resultados estáticos e dinâmicos associada a uma análise mecanística proporciona uma visão global dos resultados obtidos. A brita graduada, com grau de compactação de 100%, mostrou-se um agregado de excelente qualidade, apresentando bom comportamento quanto a deformações permanentes e elevada resistência ao cisalhamento, porém os seu módulos de resiliência foram apenas razoáveis Surpreendentemente, a granulometria uniforme com menor “tamanho máximo de agregado” apresentou um bom comportamento mecânico, porém devido aos seus baixos módulos de resiliência, não pode ser utilizada como camada de base. O seu uso fica restrito a pavimentos permeáveis sob tráfego de veículos leves, conforme demonstrado pelos resultados do monitoramento de um estacionamento experimental analisado nesta dissertação. As britas: uniforme com maior “tamanho máximo de agregado”(GU2) e graduada (GG1) com grau de compactação de 90%, apresentaram baixa resistência ao cisalhamento e alta deformabilidade plástica, comprometendo o seu uso como camada de base. De forma geral, foi confirmada a influência do grau de compactação e da granulometria no comportamento mecânico de materiais granulares. Nem o Índice de Suporte Califórnia e nem a resistência ao cisalhamento mostraram-se bons indicativos do comportamento de materiais granulares quanto a deformações permanentes.

Aplicação de retroanálise na escavação de um túnel na Ilha da Madeira

Pretende-se determinar os parâmetros geomecânicos de um maciço atravessado por um túnel construído na ilha da Madeira, através de retroanálise. Para tal, recorre-se a um modelo numérico tridimensional para simular o avanço da escavação e a dados obtidos a partir da instrumentação da obra, nomeadamente, através da medição de convergências e deslocamentos superficiais. A análise numérica é aplicada a um problema de identificação de parâmetros geomecânicos, em três secções localizadas muito próximas do emboquilhamento do Faial, do túnel do Faial/Cortado. Este problema rege-se por um comportamento elástico perfeitamente plástico e um critério de rotura de Mohr-Coulomb. Para a resolução do problema recorreu-se à utilização do software de diferenças finitas, FLAC3D, tendo-se usufruído da sua base de programação para modelar o processo complexo de escavação e suporte do túnel. A modelação tridimensional no FLAC3D é conseguida através da sua linguagem de programação interna, FISH, criando funções capazes de simular o processo da escavação parcial, instalação dos elementos de suporte, e monitorizar e extrair as variáveis pretendidas. Numa primeira fase realizou-se uma análise paramétrica relativamente ao comportamento do maciço fazendo variar alguns parâmetros geomecânicos deste. Numa segunda fase do estudo, procedeu-se à otimização de um conjunto de parâmetros elásticos e resistentes, intrínsecos ao material envolvente do túnel, através de retroanálise. A otimização dos parâmetros foi realizada por meio da utilização de expressões de cálculo de medida de dispersão estatística entre os dados obtidos a partir da instrumentação em obra e os resultados correspondentes obtidos a partir da análise numérica. Os valores obtidos para os diferentes parâmetros do maciço rochoso foram comparados com os respetivos valores recolhidos na bibliografia para maciços da ilha da Madeira, bem como com os valores previstos pela caracterização geomecânica efetuada durante a fase de construção do túnel objeto de estudo.

Modelagem numérica de estruturas de contenção atirantadas em areia

A numerical study on the behavior of tied-back retaining walls in sand, using the finite element method (FEM) is presented. The analyses were performed using the software Plaxis 2D, and were focused on the development of horizontal displacements, horizontal stresses, shear forces and bending moments in the structure during the construction process. Emphasis was placed on the evaluation of wall embedment, tie-back horizontal spacing, wall thickness, and free anchor length on wall behavior. A representative soil profile of a specific region at the City of Natal, Brazil, was used in the numerical analyses. New facilities built on this region often include retaining structures of the same type studied herein. Soil behavior was modeled using the Mohr-Coulomb constitutive model, whereas the structural elements were modeled using the linear elastic model. Shear strength parameters of the soil layers were obtained from direct shear test results conducted with samples collected at the studied site. Deformation parameters were obtained from empirical correlations from SPT test results carried out on the studied site. The results of the numerical analyses revealed that the effect of wall embedment on the investigated parameters is virtually negligible. Conversely, the tie-back horizontal spacing plays an important role on the investigated parameters. The results also demonstrated that the wall thickness significantly affects the wall horizontal displacements, and the shear forces and bending moments within the retaining structure. However, wall thickness was not found to influence horizontal stresses in the structure

Estimation and evaluation of dynamic properties as indicators of changes on soil structure in sugarcane fields of São Paulo State - Brazil

The indiscriminate management and use of soils without moisture control has changed the structure of it due to the increment of the traffic by agricultural machines through the years, causing in consequence, a soil compaction and yield reduction in the areas of intensive traffic. The purpose of this work was to estimate and to evaluate the performance of preconsolidation pressure of the soil and shear stress as indicators of changes on soil structure in fields cropped with sugarcane, as well as the impact of management processes in an Eutrorthox soil structure located in São Paulo State. The experimental field was located in Piracicaba's rural area (São Paulo State, Brazil) and has been cropped with sugarcane, in the second harvest cycle. The soil was classified by Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) [Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), 1999. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema Brasileiro de Classificao de Solos, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), Brasilia, 412 pp.] as an Eutrorthox. Undisturbed samples were collected and georeferenced in a grid of 60 m x 60 m from two depths: 0-0.10 m (superficial layer - SL) and in the layer of greatest mechanical resistance (LGMR), previously identified by cone index (CI). The investigated variables were pressure preconsolidation (sigma(p)), apparent cohesion (c) and internal friction angle (phi). The conclusions from the results were that the SLSC was predicted satisfactorily from up as a function of soil moisture; thus, decisions about machinery size and loading (contact pressures) can be taken. Apparent cohesion (c), internal friction angle (phi) and the Coulomb equation were significantly altered by traffic intensity. The sigma(p), c and phi maps were shown to be important tools to localize and visualize soil compaction and mechanical resistance zones. They constitute a valuable resource to evaluate the traffic impact in areas cropped with sugarcane in State of São Paulo, Brazil. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Orthogonality criterion for banishing hydrino states from standard quantum mechanics

Orthogonality criterion is used to show in a very simple and general way that anomalous bound-state solutions for the Coulomb potential (hydrino states) do not exist as bona fide solutions of the Schrodinger, Klein-Gordon and Dirac equations. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Monte Carlo investigations of intermolecular interactions in water-amide mixtures

Monte Carlo simulations of water-amides (amide=fonnamide-FOR, methylfonnamide-NMF and dimethylformamide-DMF) solutions have been carried out in the NpT ensemble at 308 K and 1 atm. The structure and excess enthalpy of the mixtures as a function of the composition have been investigated. The TIP4P model was used for simulating water and six-site models previously optimized in this laboratory were used for simulating the liquid amides. The intermolecular interaction energy was calculated using the classical 6-12 Lennard-Jones potential plus a Coulomb term. The interaction energy between solute and solvent has been partitioned what leads to a better understanding of the behavior of the enthalpy of mixture obtained for the three solutions experimentally. Radial distribution functions for the water-amides correlations permit to explore the intermolecular interactions between the molecules. The results show that three, two and one hydrogen bonds between the water and the amide molecules are formed in the FOR, NMF and DMF-water solutions, respectively. These H-bonds are, respectively, stronger for DMF-water, NMF-water and FOR-water. In the NMF-water solution, the interaction between the methyl group of the NMF and the oxygen of the water plays a role in the stabilization of the aqueous solution quite similar to that of an H-bond in the FOR-water solution. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

A Monte Carlo Revisiting of N-Methylformamide and Acetone

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Monte Carlo studies of N-methylformamide-dimethyl sulfoxide mixtures

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Scanning tunneling microscope operating as a spin diode

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Non-Zeeman splitting for a spin-resolved STM with a Kondo adatom in a spin-polarized two-dimensional electron gas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

eta ->gamma gamma decay width via the Primakoff cross section

Incoherent eta photoproduction in nuclei is evaluated at forward angles within 4 to 9 GeV using a multiple scattering Monte Carlo cascade calculation with full eta-nucleus final-state interactions. The Primakoff, nuclear coherent and nuclear incoherent components of the cross sections fit remarkably well previous measurements for Be and Cu from Cornell, suggesting a destructive interference between the Coulomb and nuclear coherent amplitudes for Cu. The inelastic background of the data is consistently attributed to the nuclear incoherent part, which is clearly not isotropic as previously considered in Cornell's analysis. The respective Primakoff cross sections from Be and Cu give Gamma(eta ->gamma gamma)=0.476(62) keV, where the quoted error is only statistical. This result is consistent with the Particle Data Group average of 0.510(26) keV and in sharp contrast (similar to 50%) with the value of 0.324(46) keV obtained at Cornell.

General structures of Hamiltonian hierarchies

Three dimensional exactly solvable quantum potentials for which an extra term of form 1/r(2) has been added are shown to maintain their functional form which allows the construction of the Hamiltonian hierarchy and the determination of the spectra of eigenvalues and eigenfunctions within the Supersymmetric Quantum Mechanics formalism. For the specific cases of the harmonic oscillator and the Coulomb potentials, known as pseudo-harmonic oscillator and pseudo-Coulomb potentials, it is shown here that the inclusion of the new term corresponds to rescaling the angular momentum and it is responsible for maintaining their exact solvability.

Atomic radiative transitions in thermo field dynamics

In this work we rederive the Lamb-Retherford energy shift for an atomic electron in the presence of a thermal radiation. Using the Dalibard, Dupont-Roc and Cohen-Tannoudji (DDC) formalism, where physical observables are expressed as convolutions of suitable statistical functions, we construct the electromagnetic field propagator of thermo field dynamics in the Coulomb gauge in order to investigate finite temperature effects on the atomic energy levels. In the same context, we also analyze the problem of the ground state stability.

Low-energy muon-transfer reaction from hydrogen isotopes to helium isotopes

Direct muon transfer in low-energy collisions of the muonic hydrogen H-mu and helium (He++) is considered in a three-body quantum-mechanical framework of coordinate-space integro-differential Faddeev-Hahn-type equations within two- and six-state close coupling approximations. The final-state Coulomb interaction is treated without any approximation employing appropriate Coulomb waves in the final state. This procedure of treating Coulomb interaction leads to much improved results for low-energy transfer rates. The present results agree reasonably well with previous semiclassical calculations. (C) 2002 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.