Avaliação do comportamento de uma ponte metálica centenária sujeita à ação de tráfego ferroviário ligeiro

A presente dissertação tem como objetivo principal a análise numérica do comportamento dinâmico de uma ponte ferroviária, sob ação de tráfego ligeiro ferroviário. Neste contexto são apresentados alguns fundamentos teóricos a ter em conta nestes domínios, visando uma melhor compreensão dos fenómenos existentes no comportamento dinâmico de pontes ferroviárias quando sujeitas ao tráfego. O caso de estudo teve como foco a ponte Luiz I, uma ponte metálica situada sobre o rio Douro, que liga as cidades do Porto e Vila Nova de Gaia, sob ação de tráfego ligeiro ferroviário no seu tabuleiro superior para a condição anterior aos trabalhos de reabilitação e reforço realizados entre 2004 e 2005. Para o efeito foi desenvolvido um modelo numérico de elementos finitos da ponte realizado com recurso ao programa ANSYS, assim como um modelo numérico do veículo do Metro de Lisboa. Com base nestes modelos foram obtidos os parâmetros modais, nomeadamente as frequências naturais e os modos de vibração de toda a estrutura e do veículo. O estudo do comportamento dinâmico da ponte foi realizado por intermédio de uma metodologia de cargas móveis e de interação veículo-estrutura, através da ferramenta computacional Train-Bridge Interaction (TBI). As análises dinâmicas foram efetuadas para a passagem dos veículos de passageiros das redes de Metros do Porto e Lisboa. Nestas análises é estudada a resposta da estrutura em função da variabilidade ao nível da secção transversal, dependência do tramo, influência do veículo, da sua velocidade de circulação e impacto das frequências de vibração estimadas pelo modelo numérico.

Modelação numérica do galgamento de quebra-mares de talude

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Estruturas

Determinação das forças de impacto num quebra-mar misto utilizando o modelo numérico Smoothed Particle Hydrodynamics

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Influência da forma da superfície de cedência do terreno no comportamento de um túnel e suas consequências na avaliação de danos nas estruturas à superfície

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Geotecnia

Determinação de coeficientes de impulsos sísmicos recorrendo à análise limite numérica

O colapso de muros de suporte de terras em regiões sujeitas a ação de sismos é, em muitos casos, provocada por um insuficiente dimensionamento da estrutura de suporte. Por essa razão, o conhecimento de impulsos sísmicos por detrás de estruturas rígidas de suporte de terras é da máxima importância. Com isto, utilizou-se um software de elementos finitos - Sublim3D, apli-cando um dos teoremas da Análise Limite. Este programa determina limites superiores estritos de cargas de colapso e tem como base de sua formulação o Teorema Cinemático. Explorando as características deste software, analisa-se a qualidade da solução dos coeficientes de impulso ativos sísmicos, comparando com as soluções de Mononobe-Okabe e outras propostas existen-tes. Os efeitos do declive da superfície do aterro, da inclinação do muro com o atrito solo-estrutura, o ângulo de resistência ao corte e a aceleração sísmica horizontal e vertical em função do coeficiente de impulso ativo sísmico também foram analisados.

Método do Perfil Cultural para avaliação do estado físico de solos em condições tropicais

Uma nova abordagem para adoção do método do Perfil Cultural em condições de solos tropicais é aqui tratada. Analisou-se a evolução desse método desde seu início na França, na década de 1960, até a proposta de sua utilização no estudo de manejo de solos tropicais. Tal método mostra-se eficiente no diagnóstico qualitativo do estado físico dos solos no campo, na orientação de amostragem de solos, no estudo dos efeitos da antropização, na visualização das interações físicas, químicas e biológicas dos solos, nos estudos de mecânica do solo no campo e no estudo da organização estrutural de solos agrícolas, além de auxiliar na análise do sistema radicular.

Resistência ao cisalhamento e grau de intemperismo de cinco solos na região de Lavras (MG)

Atualmente os parâmetros da resistência ao cisalhamento dos solos podem ser uma ferramenta muito útil na estabilização de taludes e recuperação de voçorocas, bem como na adoção de práticas mecânicas de conservação para os solos agrícolas. Com o objetivo de avaliar a resistência ao cisalhamento de cinco solos da região de Lavras (MG) e sua relação com o grau de intemperismo, realizou-se um experimento, utilizando uma prensa de cisalhamento direto, a qual permite ensaiar amostras indeformadas de solos. Essas amostras foram coletadas na profundidade de 0-0,03 m e submetidas ao ensaio de cisalhamento, para a definição das envoltórias de resistência e obtenção da coesão aparente (C) e o ângulo de atrito interno (φ). Observou-se que C, de forma geral, foi maior para solos que apresentaram maior densidade, umidade a -0,01 MPa e maior teor de areia. Os valores de (φ) foram maiores nos solos com maiores teores de argila. O Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico (LVAd) e o Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (PVAd), com densidades do solo, teores de areia e umidade a -0,01MPa maiores, apresentaram maiores resistências ao cisalhamento em relação ao Latossolo Vermelho distrófico (LVd), Cambissolo Háplico Tb distrófico (CXbd) e Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf), que apresentaram maiores teores de argila e matéria orgânica. Para a classe dos Latossolos, a resistência ao cisalhamento foi maior onde os índices Ki e Kr foram mais elevados, graças à estrutura em blocos apresentada pelo LVAd, que condicionou maior resistência ao cisalhamento. Do ponto de vista da resistência ao cisalhamento, os solos LVAd e PVAd mostraram-se mais resistentes a voçorocamento e ao preparo do solo.

Avaliação dos atributos físicos de um Nitossolo Vermelho distroférrico sob sistema plantio direto, preparo convencional e mata nativa

Com o aumento do tempo de uso do sistema plantio direto (SPD), atributos físicos do solo são modificados; entretanto, os efeitos ainda não estão bem quantificados. O presente estudo teve como objetivo avaliar o efeito do tempo de adoção do sistema plantio direto, comparativamente com área de mata nativa e preparo convencional, usando atributos físicos do solo em um Nitossolo Vermelho distroférrico. Os sistemas de manejo estudados foram: mata nativa (MN), preparo convencional (PC), plantio direto com um ano (PD1), plantio direto com quatro anos (PD4), plantio direto com cinco anos (PD5) e plantio direto com 12 anos (PD12). Os valores de densidade do solo foram menores na profundidade de 0-5 cm em relação a 10-15 cm para todos os sistemas. Os sistemas de manejo MN e PD12, na profundidade de 0-5 cm, apresentaram densidade do solo inferior à dos demais sistemas. O diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados do solo foi crescente com o tempo de adoção do sistema plantio direto, na profundidade de 0-5 cm, e a mata nativa (MN) apresentou maior DMG em ambas as profundidades. O tempo de adoção do SPD não promoveu diferenciação na porosidade total. O PD12 apresentou aumento da macroporosidade e diminuição da microporosidade na profundidade de 0-5 cm em relação aos demais sistemas. A resistência do solo à penetração não apresentou tendência predominante de variação com o tempo de adoção no SPD, tampouco em relação ao tipo de preparo. Os sistemas PD12 e MN apresentaram maiores velocidades de infiltração tridimensional de água no solo e condutividade hidráulica do solo saturado.

Algumas propriedades físicas e hídricas de três solos na Chapada do Apodi, RN, cultivados com melão

Este trabalho teve o objetivo de caracterizar os principais solos explorados com a cultura do melão na Chapada do Apodi - RN, no qual se refere aos aspectos físicos, visando fornecer subsídios para adequado manejo da cultura e do solo. Foram estudados, em setembro de 2003, três solos: Cambissolo Háplico Ta eutrófico típico - CXve (Typic Haplocambids), Latossolo Vermelho-Amarelo eutrófico típico - LVAe (Typic Eutrotorrox) e Argissolo Vermelho distrófico arênico - PVd (Arenic Kandiustults). Uma análise geral dos atributos físicos revelou que os perfis apresentam densidade acima dos valores normais para solos afins, com maiores agravantes para os perfis 2 (LVAe) e 3 (PVd), que se refletem na porosidade total e no desbalanço da proporção macro:microporosidade; o manejo da irrigação dos três solos deve ser diferenciado, obedecendo às relações macro:microporo-sidade; a estabilidade de agregados em água é relativamente boa em todos os perfis; a capacidade de água disponível para a profundidade de 30 cm (profundidade efetiva para as raízes do meloeiro) é decrescente do perfil 1 (CXve) para o perfil 3 (PVd); o uso e manejo do solo diminuiu o grau de floculação dos horizontes superficiais dos perfis 1 (CXve) e 2 (LVAe); e, considerando o índice de plasticidade, o risco de degradação pelo uso de máquinas e implementos é acentuado no perfil 1 (CXve) e baixo nos perfis 2 (LVAe) e 3 (PVd).

Influência da qualidade da água de irrigação na dispersão da argila de Latossolos

O fenômeno de dispersão da argila do solo pode ser provocado pela qualidade da água de irrigação. Objetivou-se estudar o efeito da irrigação com água com diferentes condutividades elétricas (CE), combinadas com diferentes valores de Relação de Adsorção de Sódio (RAS), na dispersão da argila de solos, de diferentes mineralogias, do Estado de Minas Gerais. As amostras foram coletadas no horizonte B de solos das cidades de Viçosa, Belo Horizonte e Barroso, classificados como Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVA), Latossolo Vermelho perférrico típico (LV) e Latossolo Vermelho distroférrico típico (LVd) destacados, respectivamente, pela presença de argilominerais caulinita, hematita e gibbsita. Os tratamentos corresponderam à percolação, nos três solos, de soluções de NaCl e CaCl2 preparadas de forma a se obter seis diferentes valores de CE (20; 50; 100; 200; 400 e 800 mS m-1) e cinco de RAS (0, 5, 10, 20 e 40 mmol c L-1), em três repetições, dispostos em um delineamento em blocos casualizados. A aplicação das soluções foi feita em permeâmetros de coluna vertical e carga constante. A solução foi aplicada até o momento em que a CE do efluente se aproximou daquela da solução aplicada (C/C0 = 1,0). Para avaliar o efeito das soluções aplicadas na estrutura do solo, foram quantificados os teores de argila dispersa em água (ADA). Os valores de ADA nas amostras de solo submetido à percolação das diferentes soluções salino-sódicas (ADA-S) foram relacionados com a CE e a RAS da solução percolada, ajustando-se superfícies de resposta com este fim. O comportamento dos solos foi diferenciado, no que se refere à dispersividade da argila, o que estava associado à mineralogia, mas, também, ao grau de intemperismo do solo. O LVA apresentou comportamento não dispersivo em todos os tratamentos e, no geral, todas as soluções de percolação, notadamente as de maiores CE, independentemente dos valores de RAS, proporcionaram diminuição no teor de argila dispersa (ADA-S) nos solos LV e LVd.

Estabilidade de agregados de um latossolo vermelho degradado em recuperação com adubos verdes, calcário e gesso

A utilização incorreta dos solos e as grandes construções no meio rural vêm causando alterações no ambiente edafoclimático, o que torna os solos menos produtivos, aumentando assim as áreas degradadas. Tendo em vista esse problema, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a recuperação de um Latossolo Vermelho que se encontra há 17 anos com o uso de adubos verdes, calcário, gesso e braquiária. Foi utilizada a qualidade da estrutura como indicadora da recuperação do solo. O trabalho foi desenvolvido em delineamento experimental inteiramente casualizado, com nove tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos foram: testemunha (solo mobilizado) até 1999, sendo depois implantada Brachiaria decumbens; mucuna-preta (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy) até 1999, substituída por B. decumbens; guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp) até 1994, substituído por feijão-de-porco (Canavalia ensiformis (L.)) e, a partir de 1999, por B. decumbens; calcário+mucuna-preta até 1999, substituído por B. decumbens; calcário+guandu até 1994, substituído por feijão-de-porco e, a partir de 1999, por B. decumbens; calcário+gesso+mucuna-preta até 1999, substituído por B. decumbens; calcário+gesso+guandu até 1994, substituído por feijão-de-porco e, partir de 1999, por B. decumbens; e duas testemunhas: solo exposto (sem técnica de recuperação) e vegetação nativa de Cerrado. Foi avaliada a estabilidade de agregados em água e o conteúdo de matéria orgânica nas camadas de 0-10, 10-20 e 20-40 cm. O solo vem sendo recuperado, e a qualidade da estrutura, comparada à condição natural de Cerrado, na camada de 0-10 cm foi mais alterada positivamente; os tratamentos que receberam calcário e gesso foram os melhores, e o teor de matéria orgânica nessa camada foi superior ao das demais. Abaixo da camada superficial do solo, os tratamentos estão agindo de forma semelhante. O solo exposto, em todas as camadas, apresentou-se com má qualidade da estrutura, avaliada pela estabilidade de agregados e pelo diâmetro médio ponderado.

Intervalo hídrico ótimo e grau de compactação de um latossolo vermelho após 30 anos sob plantio direto

A qualidade física do solo é um dos fatores determinantes da sustentabilidade agronômica, econômica e ambiental no sistema plantio direto (SPD). A compactação do solo tem sido apontada como um dos fatores de redução da qualidade física em solos sob SPD. Contudo, com a utilização do SPD, pode haver o incremento de matéria orgânica do solo e o desenvolvimento de um sistema poroso contínuo e estável, que atenuam os impactos negativos da compactação. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade física de um Latossolo Vermelho distroférrico sob SPD durante 30 anos, utilizando o intervalo hídrico ótimo (IHO) e o grau de compactação do solo (GC). Em uma área comercial com histórico de altas produtividades sob SPD, foram coletadas amostras de solo com estrutura preservada e deformada, para determinação da densidade do solo (Ds), do IHO e do GC. As amostras com estrutura preservada foram obtidas em três posições, relativas às linhas (L), entrelinhas (E) e posição intermediária entre as linhas e entrelinhas (PI) da cultura do milho. Foram determinadas as curvas de retenção de água e resistência do solo à penetração, bem como a Ds. A amostra de solo com estrutura deformada foi usada para obter a curva de compactação, utilizando o teste de Proctor. A Dmax foi obtida a partir da curva de compactação, e o GC foi determinado pela razão entre a Ds e a Dmax. Independentemente dos limites críticos de resistência à penetração (RP), verifica-se redução do IHO com o aumento da Ds. Os maiores valores do IHO foram verificados na posição de amostragem L, e a utilização de RP crítica maior que 2,0 MPa resultou em IHO condizente com a qualidade física desse solo sob SPD de longo tempo. A Dmax foi de 1,52 kg dm-3, e o GC variou de 64 a 87 %, sendo os maiores valores obtidos nas posições E e PI. Os valores de IHO e GC obtidos neste estudo indicam que a qualidade física desse solo não é limitante à produção das culturas após 30 anos de utilização do SPD.

Método alternativo para quantificação do intervalo hídrico ótimo em laboratório

O intervalo hídrico ótimo (IHO) é definido pela amplitude do teor de água (θ) no solo em que são mínimas as limitações ao crescimento vegetal, associadas à disponibilidade de água, aeração e resistência do solo à penetração (RP). Em geral, a determinação do IHO exige equipamentos de elevado custo, sendo laboriosa a obtenção dos dados de retenção de água e RP. O uso de membranas de pressão e placas porosas de Richards exige longo tempo para definir a curva de retenção de água no solo (CRA) em função do tempo de equilíbrio hidráulico, o qual depende das dimensões da amostra, do tipo de solo e da pressão aplicada. Atualmente, há disponibilidade de equipamentos para determinar o potencial de água do solo (ψ) com rapidez e menor custo como tensiômetros e equipamentos psicrométricos. O objetivo deste trabalho foi quantificar o IHO a partir do secamento de amostras indeformadas de solo em estufa elétrica com ventilação de ar e temperatura de 40 ºC (tempos de secamento de 20, 40, 60, 80, 100, 120, 180, 240, 300, 360 e 420 min), com subsequentes medições de ψ, utilizando tensiômetro ou psicrômetro, e medidas de RP, usando um penetrômetro eletrônico com aquisição automatizada de dados. A CRA e a curva de resistência do solo à penetração (CRS) foram adequadamente descritas utilizando o método proposto, que permitiu obter dados de θ e de RP em 10 dias e possibilitou ajuste acurado dos dados para descrever o IHO e alcançar a densidade crítica do solo (Dsc).

Demanda de tração e propriedades físicas de um Argissolo em diferentes manejos e intensidades de tráfego

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da intensidade de tráfego e do sistema de manejo na demandade tração de umahaste sulcadora deadubo,e naspropriedadesfísicas de umArgissoloVermelho-Amarelo. Os tratamentos foram: semeadura direta com tráfego natural, semeadura direta com tráfego adicional de intensidade de 24,79 Mg km ha-1, semeadura direta com tráfego adicional de intensidade de 49,59 Mg km ha-1, cultivo mínimo e cultivo mínimo em solo compactado com tráfego de 24,67 Mg km ha-1. Foram coletados dados de: porosidade total; densidade do solo; resistência mecânica do solo à penetração; e de esforço horizontal, vertical e de tração da haste sulcadora de adubo da semeadora. A subsolagem do cultivo mínimo, utilizada como técnica isolada, não reduziu os efeitos da compactação ocasionados pela intensidade de tráfego de 24,67 Mg km ha-1. O tráfego afeta a estrutura do solo, sem alterar, porém, a demanda de tração. A mudança da intensidade de tráfego, de 24,79 para 49,59 Mg km ha-1, não ocasionou maiores alterações nas propriedades avaliadas.

Geotecnologias aplicadas à avaliação de parâmetros biofísicos do Pantanal

O objetivo deste trabalho foi avaliar parâmetros biofísicos de superfície do Bioma Pantanal com a aplicação de geotecnologias. Foram utilizados o algoritmo Sebal ("surface energy balance algorithm for land"), imagens do sensor Modis ("moderate‑resolution imaging spectroradiometer") e o mapa de classes de uso e cobertura da terra. Os resultados obtidos para NDVI, temperatura da superfície, albedo, fluxo de calor sensível diário, saldo de radiação diário e evapotranspiração real diária foram consistentes com dados de literatura para os diferentes usos e cobertura da terra, e corroboram a eficiência da capacidade analítica e sinóptica das estimativas do Sebal. Tais resultados mostram o potencial de geotecnologias na implementação de modelos ou algoritmos voltados para a compreensão da dinâmica de processos biofísicos de interação solo‑planta‑atmosfera do Pantanal.