Modelação e análise não-linear do comportamento dinâmico de um passadiço pedonal

Dissertação para obtencão do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Estruturas

Análise não linear do comportamento dinâmico de passadiços pedonais pré-fabricados

Os terramotos têm sido considerados uma das forças mais destrutivas e violentas da natureza, causando grandes tragédias e perdas económicas significativas. O objetivo principal do presente estudo é avaliar o comportamento global e local de três pontes pedonais, pré-fabricadas, durante a ação sísmica regulamentar. Através destas análises, pretende-se avaliar o risco de colapso das estruturas por “descalçamento” do tabuleiro e, caso necessário, propor soluções para evitar este fenómeno e melhorar o desempenho sísmico dos passadiços. No domínio de pontes, o “descalçamento dos apoios” é um tipo de rotura que pode ocorrer em estruturas com tramos simplesmente apoiados, onde os problemas surgem geralmente na interface de ligação tabuleiro-pilar, podendo conduzir ao derrubamento do primeiro. Este tipo de ligação é geralmente constituído por um conjunto de varões de aço – ferrolhos, chumbados verticalmente ao capitel do pilar e que atravessam placas de neoprene, ficando instalados no negativo das vigas. A selagem dos varões é normalmente realizada com argamassa de alta resistência. Os problemas que surgem neste tipo de ligação estão associados, a maior parte das vezes, à falta de manutenção e ao insuficiente comprimento de entrega do tabuleiro na zona dos aparelhos de apoio. A simulação do comportamento da estrutura durante as várias fases construtivas e aplicação de cargas, até ao colapso total, implica a utilização de uma ferramenta adequada. A modelação numérica foi efetuada com recurso ao programa de cálculo não-linear de estruturas Extreme Loading for Structures, baseado no Método dos Elementos Aplicados. O método considera os efeitos da não-linearidade física e geométrica, permitindo analisar o comportamento das estruturas durante a fase elástica e inelástica, passando pela cedência das armaduras, abertura e propagação de fendas até à separação dos elementos. Com base neste trabalho, foi possível verificar alterações significativas na resposta sísmica da estrutura, nomeadamente devido à eventual degradação dos ferrolhos.

Soldadura por fricção linear assistida por corrente eléctrica das ligas AA 6082-T6 a Ti6Al4V

A ligação dissimilar de ligas de alumínio a ligas de titânio tem elevado potencial para aplicações nas indústrias aeroespacial, automóvel e naval, devido à sua baixa razão peso/resistência mecânica. Contudo, soldar ligas de alumínio a ligas de titânio apresenta-se como um grande desafio, principalmente devido à formação de fases intermetálicas frágeis que têm um efeito negativo nas propriedades mecânicas da junta. Neste estudo, foram realizadas ligações dissimilares das ligas AA6082-T6 a Ti6Al4V, por Fricção Linear assistida por Corrente Eléctrica. Para a utilização de corrente eléctrica na Soldadura por Fricção Linear foram desenvolvidas, produzidas e testadas duas novas ferramentas. A estrutura da ligação foi analisada, por microscopia óptica e electrónica de varrimento. Controlando os parâmetros de soldadura foi possível obter soldaduras topo a topo e sobrepostas com um bom aspecto superficial e com continuidade metálica na interface. Nas ligações topo-a-topo observaram-se defeitos na raiz do cordão. As estruturas na zona soldada dependem fortemente da posição do pino em relação à interface. O uso da corrente eléctrica permitiu reduzir os defeitos na raiz, como vazios e falta de ligação na mesma, sem afectar as características metalúrgicas da interface. A utilização da corrente eléctrica permite aumentar a viscoplasticidade do material e facilitar a deformação plástica à volta do pino.

Desenvolvimento experimental e simulação numérica em soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica

A soldadura por fricção linear (SFL) é um processo de ligação no estado sólido com capacidade para soldar materiais dissimilares e ligas metálicas de baixa soldabilidade. Contudo, nas juntas soldadas com uma configuração topo-a-topo é possível o aparecimento de defeitos na raiz do cordão, nomeadamente, de falta de penetração e de alinhamentos de óxidos. Estes defeitos são responsáveis pela diminuição da resistência mecânica das juntas, sobretudo quando sujeitas a esforços de fadiga. Existem variantes do processo para eliminar este tipo de defeitos, no entanto, verificam-se algumas dificuldades tecnológicas e a competitividade do processo é afetada. No âmbito deste trabalho desenvolveu-se uma variante do processo designado soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica (SFLAE). Esta variante consiste em introduzir uma corrente elétrica de elevada intensidade na zona da raiz do cordão, por forma a que o calor gerado por efeito de Joule aqueça o material e aumente o fluxo visco-plástico nessa zona, tendo em vista atenuar ou eliminar os defeitos na raiz. Foram concebidas e produzidas ferramentas de SFL dedicadas, melhorado um modelo analítico do processo, realizadas simulações numéricas para permitir compreender alguns fenómenos físicos envolvidos no processo, e realizados ensaios experimentais de validação. A análise aos cordões permitiu observar uma diminuição da espessura dos defeitos na raiz em três ensaios realizados na liga AA1100 e AA6084-T6 usando intensidades de corrente de 300 A. Dos resultados de microdureza e de medição de condutividade elétrica é possível concluir que a microestrutura do material não é significativamente alterada pela passagem de corrente elétrica.

Avaliação de acessos de milho para resistência a Spodoptera frugiperda (Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) em laboratório

Avaliou-se uma coleção de milho para resistência à lagarta de Spodoptera frugiperda (J.E.Smith) (Lepidóptera: Noctuidae) em testes de laboratório da UFRA. Utilizou-se 25 acessos de milho proveniente do banco de germoplasma da Embrapa Milho e Sorgo, em um experimento inteiramente ao acaso com três repetições. Observou-se diariamente o desenvolvimento dos insetos durante as fases de larva e pupa, para registrar as alterações biológicas promovidas pelos acessos de milho. Os dados observados foram submetidos à ANOVA, as médias foram comparadas pelo teste SNK e através da análise de regressão linear, determinou-se o grau de dependência entre o consumo foliar de S. frugiperda na fase larval e a respectiva biomassa do inseto na fase pupal. Os resultados mostraram que houve influência dos acessos de milho sobre o desenvolvimento da lagarta-do-cartucho do milho. Os acessos que promoveram a menor percentagem de viabilidade de lagartas foram AM 013, RO 009 e MA 002, enquanto RR 168 e PA 110 foram os menos consumidos pelas lagartas de S. frugiperda.

Wear of PEEK-Ti6Al4V systems under micro-abrasion and linear sliding conditions

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica

Obesidade abdominal, resistência à insulina e hipertensão: impacto sobre a massa e a função do ventrículo esquerdo em mulheres

OBJETIVO: Avaliar a relação da obesidade central, hiperinsulinemia e hipertensão arterial (HA) com a massa e a geometria do ventrículo esquerdo em mulheres. MÉTODOS: Foram avaliadas 70 mulheres (35 a 68 anos), divididas em quatro grupos de acordo com a presença de obesidade central e hipertensão arterial. Determinou-se a área de gordura visceral. A glicose e insulina plasmáticas foram determinadas antes e 2 h após uma sobrecarga oral de 75 g de glicose. Realizada avaliação cardiológica. RESULTADOS: Comparado ao grupo NT-OB, o grupo HT-OB apresentou insulinemia mais elevada no TOTG de 2 h (127,5 ± 73,0 vs 86,8 ± 42,7 µU/ml; p = 0,05) e menor relação onda E/A (0,8 ± 0,1 vs 1.2 ± 0,3; p < 0,05). Comparado ao grupo NT-NO, o grupo HT-NO apresentou insulinemia elevada antes da sobrecarga de glicose (7,46 ± 3,1 vs 4,32 ± 2,1 µU/ml; p < 0,05), maior índice HOMA-r (1,59 ± 0,72 vs 0,93 ± 0,48 mmol.mU/l²; p = 0,006), maior leptinemia (19,1 ± 9,6 vs 7,4 ± 3,5 ng/ml; p = 0,028), maior área de GV (84,40 ± 55,7 vs 37,50 ± 23,0 cm²; p = 0,036), maior EDSIV (9,6 ± 1,2 vs 8,2 ± 1,7 mm; p < 0,05) e maior MVE/alt (95,8 ± 22,3 vs 78,4 ± 15,5 g/m; p < 0.05). Uma análise de regressão linear múltipla revelou impacto da idade, IMC e glicemia de jejum sobre MVE/altura (R² = 0,59; p<0,05). CONCLUSÃO: Nossos resultados indicam uma associação entre HA, obesidade central e hipertrofia ventricular esquerda, resultante de ativação simpática e resistência à insulina.

Resistência insulínica pode prejudicar a redução da espessura mediointimal em adolescentes obesos

FUNDAMENTO: O processo aterosclerótico no nível endotelial começa em idade precoce e parece estar associado com a obesidade e suas comorbidades como a resistência insulínica. OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi verificar a influência da resistência insulínica em marcadores inflamatórios e subclínicos de aterosclerose em adolescentes obesos. MÉTODOS: Sessenta e seis adolescentes obesos pós-púberes foram divididos em dois grupos de acordo com o índice de resistência insulínica estimado pelo Modelo de Avaliação da Homeostase (HOMA-RI): com resistência insulínica (RI) n = 39 e sem resistência insulínica (NRI) n = 27, e foram submetidos a uma intervenção interdisciplinar ao longo de um ano. A espessura mediointimal da artéria carótida comum (EMIC), e o tecido adiposo visceral e subcutâneo foram determinados por ultrassonografia. A composição corporal, pressão arterial, índice HOMA-RI, perfil lipídico e as concentrações de adipocinas [leptina, adiponectina, e inibidor do ativador do plasminogênio-1 (PAI-1)] foram analisados antes e após a terapia. RESULTADOS: Ambos os grupos apresentaram melhoras significativas na composição corporal, estado inflamatório (redução da concentração de leptina e PAI 1; aumento de adiponectina plasmática) e redução da EMIC. Apenas o grupo NRI mostrou correlação positiva entre as alterações na gordura visceral (∆Visceral) e mudanças na EMIC (∆ EMIC) (r = 0,42, p < 0,05). A análise por regressão linear simples revelou o ∆Visceral ser um preditor independente para a redução da EMIC nesse grupo (R2 ajustado = 0,14, p = 0,04). Os valores finais da EIMC permaneceram significativamente maiores no grupo RI, quando comparado com grupo NRI. CONCLUSÃO: A presença de resistência insulínica pode prejudicar mudanças na EMIC levando ao desenvolvimento precoce da aterosclerose em adolescentes obesos submetidos a uma intervenção interdisciplinar.

Modelling of non-linear viscoelastic tissues with bar elements

In this work we develop a viscoelastic bar element that can handle multiple rheo- logical laws with non-linear elastic and non-linear viscous material models. The bar element is built by joining in series an elastic and viscous bar, constraining the middle node position to the bar axis with a reduction method, and stati- cally condensing the internal degrees of freedom. We apply the methodology to the modelling of reversible softening with sti ness recovery both in 2D and 3D, a phenomenology also experimentally observed during stretching cycles on epithelial lung cell monolayers.

Estimativa da capacidade de suporte de carga do solo a partir da avaliação da resistência à penetração

A pressão de preconsolidação, apesar das dificuldades inerentes à sua obtenção, representa uma medida útil do estado mecânico do solo para o seu uso, manejo e planejamento de sistemas de mecanização. A estimativa da pressão de preconsolidação, a partir de propriedades do solo facilmente mensuráveis, é, portanto, uma alternativa que pode ser utilizada para contornar as dificuldades. Os objetivos deste trabalho foram: (a) quantificar a pressão de preconsolidação e a resistência do solo à penetração, em laboratório e em campo, para um Latossolo Vermelho-Amarelo, sob pomar de laranja, e (b) estabelecer a relação entre ambos os indicadores físicos. A amostragem e as avaliações foram realizadas em oito dias consecutivos, acompanhando o secamento natural do solo. Houve relação significativa, positiva e linear entre a pressão de preconsolidação e a resistência do solo à penetração, medida no laboratório e no campo. A similaridade das relações entre resistência à penetração, obtida no campo e em laboratório, e a pressão de preconsolidação permitiu afirmar que a capacidade de suporte de carga pode ser adequadamente estimada a partir da resistência de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico à penetração medida diretamente no campo.

Quantificação da degradação física do solo por meio da curva de resistência do solo à penetração

A resistência do solo à penetração (RP) é uma das propriedades físicas que freqüentemente impõe restrições ao crescimento das raízes das plantas. A RP varia positivamente com a densidade do solo (Ds) e negativamente com o conteúdo de água do solo (θ), e a descrição matemática das relações da RP com Ds e θ estabelece a curva de resistência do solo à penetração (CRS). O objetivo deste trabalho foi quantificar a CRS em um Latossolo Vermelho distrófico sob diferentes sistemas de uso e manejo do solo e utilizá-la na descrição da degradação física do solo. Foram selecionadas quatro áreas: (a) solo sob mata nativa; (b) solo sob pastagem cultivada com Brachiaria humidicola por mais de 20 anos; (c) solo de uma área cultivada com citros por mais de 10 anos, e (d) solo cultivado com culturas anuais por mais de 15 anos. Em cada sistema de uso e manejo, foram coletadas 48 amostras indeformadas de solo no centro da camada de 0-0,10 m de profundidade. Conjuntos de 16 amostras (quatro amostras por tratamento) foram submetidos aos potencias matriciais (Ψ) de -10 a -15.000 hPa. Nessas amostras, determinaram-se a RP, Ds e θ. A CRS foi ajustada por um modelo não-linear (RP = a Ds b θc), no qual a, b e c são coeficientes de ajuste do modelo. O modelo ajustado explicou acima de 83 % da variabilidade da RP em todos os sistemas de uso e manejo. Em solo compactado, para a manutenção da RP em valores não-impeditivos às plantas (RP < 2,0 MPa), é necessário manter maiores valores de θ. Nos solos cultivados com citros e culturas anuais, verificaram-se valores excessivamente elevados de RP em θ equivalente à capacidade de campo (Ψ = -100 hPa), indicando maior degradação da qualidade física do solo.

Análise de trilha no estudo dos efeitos de atributos físicos e matéria orgânica sobre a compressibilidade e resistência à penetração de um Argissolo cultivado com cana-de-açúcar

Uma das formas de avaliar a condição estrutural do solo é por meio da pressão de pré-compactação e da resistência do solo à penetração. Considerando que o conhecimento da associação entre duas variáveis é de grande importância na ciência do solo, o objetivo deste trabalho foi estudar o desdobramento dos efeitos diretos e indiretos, por meio da análise de correlação de trilha ou "path coefficient analysis", de atributos físicos e teor de matéria orgânica sobre a pressão de pré-compactação média (σpm) e resistência à penetração média em laboratório (RPLm) de um Argissolo Amarelo Distrocoeso cultivado com cana-de-açúcar nos Tabuleiros Costeiros do Estado de Alagoas. O trabalho foi desenvolvido na Fazenda Progresso, de propriedade da Usina Coruripe (AL), onde foram selecionadas cinco áreas cultivadas com cana-de-açúcar com diferentes tempos de uso e dois tipos de cultivo: 4 anos com cultivo de inverno (4 anos I); 14 anos com cultivo de inverno (14 anos I); 14 anos com cultivo de verão (14 anos V); 30 anos com cultivo de inverno (30 anos I); 30 anos com cultivo de verão (30 anos V); e uma área de mata (mata), tipo floresta subperenifólia, que foi considerada como testemunha-padrão. As avaliações foram realizadas nas profundidades de 0 a 0,20, 0,20 a 0,40 e 0,40 a 0,60 m, correspondentes aos horizontes A (mata) ou Ap (áreas cultivadas), AB e Bt, respectivamente, para as quais foram realizadas análises de correlação de "trilha" ("path coefficient analysis"), para determinação do grau de associação entre os atributos físicos e o teor de matéria orgânica do solo com a σpm e a RPLm (variáveis dependentes). Nas três profundidades, o grau de compactação e a densidade do solo foram os atributos que mostraram maior relação causa e efeito com a pressão de pré-compactação e resistência à penetração do Argissolo estudado. Nos horizontes A (mata) ou Ap (áreas cultivadas), o teor de matéria orgânica e a estabilidade de agregados em água apresentaram efeito direto sobre as variações da pressão de pré-compactação e resistência à penetração; a mata apresentou maior teor de matéria orgânica, maior porcentagem de agregados estáveis e maior compressibilidade, em relação às áreas cultivadas.

Resistência de cultivares de arroz a Rhizoctonia solani e Rhizoctonia oryzae

Isolados de Rhizoctonia solani e Rhizoctonia oryzae, agentes causais da queima-da-bainha e mancha-da-bainha, respectivamente, foram coletados em lavouras de arroz irrigado no Estado do Tocantins. O objetivo deste trabalho foi avaliar a resistência de 12 cultivares de arroz a essas doenças, sob condições artificiais de inoculação, em casa de vegetação. Não houve correlação entre resistência das cultivares a R. oryzae e R. solani quanto ao comprimento da lesão na bainha infectada pelo método de palito de dentes. A relação entre tamanho da lesão na bainha e folha foi linear e significativamente negativa (r = -0,66, P<=0,05), indicando que não há relação entre resistência das cultivares na bainha e nas folhas a R. solani. Entre as cultivares precoces, Labelle apresentou maior grau de suscetibilidade em todos os métodos de inoculação. A área sob a curva de progresso da doença baseada na altura da lesão no colmo e o método de inoculação utilizando casca e grão de arroz foram mais adequados para a determinação da resistência entre as cultivares. Diferenças significativas entre as cultivares de ciclo médio não foram observadas. As folhas apresentaram resistência à infecção por R. oryzae nos testes de inoculação utilizando discos de micélio.

Validação de marcadores moleculares para resistência à giberela em genótipos brasileiros de trigo

O objetivo deste trabalho foi validar 19 marcadores microssatélites para resistência do trigo à giberela, em uma população não estruturada. Foram utilizados marcadores moleculares descritos na literatura como flanqueando QTLs de resistência à giberela em trigo, nos cromossomos 3B, 5A e 6B. Foram avaliadas 96 linhagens e cultivares de trigo quanto à severidade da infecção por giberela, em dois anos de avaliação. As linhagens e as cultivares foram genotipadas com 19 marcadores microssatélites. Os dados obtidos foram analisados pelo teste de Tukey e pelas análises de correlação, regressão linear simples e regressão múltipla; também foi estimada a eficiência de seleção dos marcadores moleculares. A severidade da doença variou de 1,95 a 41,3%, na média dos dois anos. Foram validados os QTLs nos três cromossomos avaliados. Os marcadores Xgwm389, Xgwm533, Xbarc180, Xbarc24, Wmc397, Xbarc101 e Wmc398 foram associados significativamente à resistência do trigo à giberela, tendo sido identificados alelos de resistência e de suscetibilidade. Os marcadores Wmc397, Xbarc101 (cromossomo 6B) e Xbarc180 (cromossomo 5A) têm potencial para uso na seleção assistida por marcadores moleculares, para resistência do trigo à giberela.

Técnicas de avaliação da resistência de ameixeira à Xanthomonas arboricola pv pruni

A bacteriose da ameixeira e de outras frutíferas de caroço, causada pela bactéria Xanthomonas arboricola pv. pruni (Smith), é uma doença grave em climas quentes e úmidos. O controle químico é oneroso, de baixa eficiência e danoso ao meio ambiente. Por outro lado, em áreas de ocorrência da doença, o uso de cultivares resistentes é muito importante, dentro de um programa de manejo, para reduzir os riscos de perdas. Porém, a seleção de genótipos resistentes tem sido dificultada pela ausência de métodos rápidos e eficientes de avaliar a doença nas plantas, especialmente nas folhas e ramos. O objetivo deste trabalho foi testar diferentes técnicas de avaliação da intensidade da bacteriose em folhas e ramos de ameixeira e classificar as cultivares Amarelinha, XV de Novembro e Irati quanto ao grau de resistência à X. arboricola pv. pruni. Das técnicas de avaliação utilizadas, a severidade da doença nas folhas foi mais eficiente que o número médio de lesões por folha. Para os ramos, as técnicas que consideram o número de cancros por metro linear e o número médio de cancros dos 10 cm da base dos ramos eficientes. Porém, esta última tem a vantagem de ser mais rápida e facilmente empregada. Das cultivares avaliadas, 'Irati' apresentou maior resistência.