Estudo da Delaminação em Compósitos de Epóxido Reforçado com Borracha e Fibras Naturais

Nos últimos anos, a utilização dos materiais compósitos tem vindo a tornar-se cada vez mais comum em várias indústrias, onde se verifica uma ascensão na procura pelos mesmos. Características como o baixo peso aliado à sua alta resistência e rigidez permitem que estes materiais possuam diversas aplicações em variadas áreas, desde a medicina, aeronáutica, indústria automóvel e aeroespacial, até à indústria eletrónica. Hoje em dia, o uso de desperdícios sólidos de borracha e fibras naturais na produção de materiais compósitos é, mais que uma opção, uma necessidade ambiental. De forma a reduzir as enormes quantidades de desperdícios, foi criado um material compósito constituído por uma resina termoendurecível reforçada com esses dois tipos de desperdícios. Parâmetros de fabrico como a percentagem de borracha, o tamanho das partículas de borracha, a percentagem de fibras de cana-de-açúcar e o comprimento dessas fibras foram variados, com o objetivo de estudar a influência destes dois materiais nas propriedades mecânicas do compósito. Apesar da maior parte dos compósitos serem fabricados na forma de uma peça funcional quase pronta a ser utilizada, por vezes é necessário recorrer à maquinação de furos. Apesar das muitas técnicas de furação existentes, os defeitos resultantes deste processo aplicado aos materiais compósitos são ainda muito comuns. Desses defeitos o que mais se destaca é sem dúvida a delaminação. Trinta e seis provetes de epóxido reforçado com borracha e fibra de cana-de-açúcar foram fabricados e furados, de modo a possibilitar o estudo das propriedades mecânicas do material compósito, assim como a análise da zona danificada durante a furação. Diferentes condições de furação, como tipos de broca e velocidades de avanço diferentes, foram impostas aos provetes de forma a variar o mais possível a zona de dano de uns furos para os outros. Parâmetros como a área de dano ou ainda o fator de delaminação provam ser muito úteis na caracterização e quantificação do dano na zona periférica de um furo. Recorrendo a técnicas de processamento de imagem foi possível obter esses parâmetros. O processamento e análise de imagem pode ser feito através de vários métodos. O método utilizado neste trabalho foi o software MATLAB® associado a ferramentas de processamento de imagem. Depois de feita a análise dos furos foram realizados ensaios de esmagamento a todos os provetes. Este passo permitiu assim avaliar de que forma os parâmetros de furação influenciam a resistência mecânica do material, e se a avaliação realizada aos furos é um método viável para a avaliação da extensão de dano nesses furos.

Caracterização do betão reforçado com fibras de aço

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

Análise não linear da interacção dinâmica solo - estaca em areias secas: um estudo numérico e experimental

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil

Ligação pavimentos/paredes de edifícios antigos. Ensaios e verificações de projeto

Esta dissertação foi desenvolvida no Departamento de Engenharia Civil (DEC) da Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT) da Universidade Nova de Lisboa (UNL). Tem como objetivo estudar o comportamento da ligação pavimento/parede de edifícios antigos. Primeiramente, foi realizada uma pesquisa bibliográfica sobre alvenaria de pedra, pavimentos de madeira e ligações pavimento/parede em alvenarias antigas. De seguida, foram analisados alguns trabalhos de investigação relacionados com o tema da presente dissertação, sobre alvenarias de pedra, pavimentos de madeira e respetivas ligações. A parte experimental desta dissertação foi desenvolvida no laboratório de estruturas do DEC da FCT da UNL. Teve como objetivo estudar a simulação de duas ligações pavimento/parede: uma, entre um pavimento e o murete de alvenaria de pedra sem reforço; e, outra, entre um pavimento e um murete de alvenaria de pedra reforçado com uma camada de microbetão e rede metálica. Posteriormente aos ensaios de simulação da ligação, foram efetuados ensaios de compressão axial nos dois muretes. A seguir foi determinada a profundidade de carbonatação. A partir dos resultados obtidos foi estudado o mecanismo de ferrolho para alvenaria de pedra e feita a verificação das tensões nos dois muretes. Os resultados obtidos nesta dissertação foram comparados com os resultados de trabalhos anteriormente realizados por outros autores, em especial, com a dissertação anterior a esta (Martins, 2014), a qual deu origem à presente linha de investigação. Uma das principais conclusões do estudo mostrou que, as ligações pavimento/parede realizadas no murete de alvenaria reforçado com lâmina de microbetão resistiu aproximadamente o dobro da resistência que as ligações realizadas no murete de alvenaria não reforçado.

Influência do efeito de exposições ambientais no comportamento pós-fissurado de um BAC reforçado com fibras de aço

Neste trabalho apresentam-se os principais resultados do estudo da influência de certo tipo de exposições ambientais no comportamento pós-fissurado de betão auto-compactável reforçado com fibras de aço, BACRFA. Para o devido efeito foram produzidos diversos provetes prismáticos de BACRFA. Inicialmente os provetes foram sujeitos a ensaios cíclicos de flexão em três pontos, com o objetivo de se induzir dois níveis de pré-fissuração distintos, respetivamente, com uma abertura de fenda de 0.3 e 1.0 mm. Posteriormente, os provetes pré-fissurados foram submetidos a três tipos de exposição ambiental durante um período de dezoito meses. Por fim caracterizou-se o desempenho mecânico dos provetes após exposição ambiental.

Ensaio à rotura de protótipo de edifício em lajes de betão auto-compactável reforçado com fibras

O presente artigo descreve a investigação experimental realizada para avaliar as potencialidades da utilização de betão auto-compactável reforçado com fibras de aço (BACRFA) na construção de lajes fungiformes de edifícios de habitação e comércio, onde as fibras são o único reforço aplicado nas lajes. Para tal foi construído um protótipo deste tipo de edifícios, à escala 1:4, e ensaiado para condições de carga que permitissem avaliar o seu comportamento em serviço e em rotura. Estes ensaios foram complementados por um extenso programa experimental de caracterização do comportamento mecânico do BACRFA. Os ensaios de fluência no protótipo demonstraram a não ocorrência de fendas, bem como uma deformação dentro dos limites aceitáveis para este tipo de construção até uma sobrecarga de aproximadamente 40 kN/m2. No ensaio à rotura, o protótipo desenvolveu elevada capacidade de carga e rotura dúctil por flexão com formação de padrão difuso de fendas. Os resultados obtidos evidenciaram que o BACRFA desenvolvido demonstra potencial para ser utilizado no tipo de aplicação em causa com benefícios técnico e económicos.

Modelo para calcular a contribuição da fibra na resistência à punção de lajes em concreto reforçado com fibra de aço

Neste artigo, formulações analíticas são desenvolvidas para calcular a resistência à punção de lajes lisas de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) e que também são reforçadas à flexão por barras de aço (reforço convencional). A partir de análises estatísticas sobre um banco de dados que reúne resultados experimentais de caracterização do comportamento pós-fissuração do CRFA, equações são estabelecidas para avaliar parâmetros da resistência residual à tração na flexão (fRi) a partir de informações fundamentais que caracterizam a fibra de aço. O parâmetro de resistência fRi, proposto pelo ModelCode10 foi usado para definir a lei tensão-abertura da fissura (σ-w) que simula o mecanismo de reforço da fibra em um material cimentício. A segunda parte do artigo descreve uma formulação analítica baseada nos conceitos propostos por Muttoni e Ruiz, onde a lei σ-w é convenientemente integrada para simular a contribuição da fibra de aço na resistência à punção de lajes em CRFA. A partir de um banco de dados, composto de 154 ensaios de punção, o bom desempenho da proposta apresentada é demonstrado. O desempenho do modelo também é evidenciado comparando-se os seus resultados a outros modelos.

Produção de protease colagenolítica por Bacillus stearothermophillus de solo amazônico

As proteases colagenolíticas são enzimas capazes de hidrolisar as ligações peptídicas de vários tipos de colágeno e têm grande importância na medicina e em aplicações terapêuticas. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a produção de proteases colagenolíticas por Bacillus stearothermophilus. Os tratamentos foram realizados por meio de um planejamento fatorial completo 2³, a fim de avaliar a significância dos efeitos e interações das variáveis - pH inicial, concentração de substrato e temperatura - sobre a produção de protease colagenolítica. O ponto central foi executado em quadruplicata para fornecer uma estimativa dos erros experimentais. Ensaios enzimáticos com colágeno e azocaseína como substratos foram realizados para determinação das atividades colagenolítica e proteolítica respectivamente. A maior atividade enzimática colagenolítica foi 79,38 U mL-1, correspondendo a atividade específica de 136,86 U mg-1, em condições iniciais de fermentação, na concentração de substrato a 1% (p/v), pH 7,2 e 25 °C. A atividade proteolítica da enzima foi mais ativa em pH 9,0 e 50 °C e foi estável nas faixas de pH (6,0 - 9,0) e temperatura (45 °C - 50 °C). Bacillus stearothermophilus apresenta viabilidade para a produção de proteases colagenolíticas e a obtenção dessas enzimas tem grande importância para aplicações biotecnológicas.

Efeito da velocidade de operação do arado de discos, de arrasto, na componente longitudinal do esforço tratório, em solo de classe textural areia

O presente trabalho foi realizado com o propósito de estudar o efeito do aumento de velocidade sobre os valores da componente longitudinal do esforço tratório. Foi usado um arado de discos, de arrasto. Para a medição da componente longitudinal do esforço tratório foi utilizado um dispositivo de acoplamento na barra do trator, onde foi inserido um dinamômetro eletromecânico PIAB. Os ensaios foram realizados, em condições de campo, em um solo de classe textural areia. As velocidades de deslocamento foram em número de 4:2,86 km/h, 3,61 km/h, 4,74 km/h e 6,64 km/h. Nas condições em que foram realizados os ensaios, determinou-se a seguinte equação: K = 2,64 v + 62,88, sendo K = força específica média em kgf/dm² e v = velocidade de deslocamento em km/h.

Influência varietal e do solo no estado nutricional na cana-de-açúcar (Saccharum spp) pela análise foliar

Com o objetivo de se estudar o comportamento varietal e do solo na concentração de macronutrientes nas folhas de cana-de--açúcar e, ao mesmo tempo, executar o levantamento do estado nutricional das variedades através da análise foliar, instalaram-se ensaios em quatro Grandes Grupos de Solos cultivando 16 plantadas sob idênticas condições de clima, adubação, tratos culturais, idade, estado de sanidade e procedência de mudas. O delineamento estatístico foi o de blocos ao acaso com 16 tratamentos (variedades) e 4 repetições. Realizou-se a amostragem foliar aos 4 meses de idade, tomando-se os 20 cm centrais da folha +3 (20 por parcela), desprezando-se a nervura principal. Determinaram-se os macronutrientes (nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre) os quais foram expressos em percentagem de matéria seca. Os ensaios foram colhidos aos 18 meses de idade, sendo que para cada um deles determinou-se as produtividades em toneladas por pol/ha.

Tecnologias de gestão e uso do solo para melhoria da eficiência no uso da água pluvial na Bacia Hidrográfica de Ribeira Seca

A produção de alimentos em ambientes secos, como Cabo Verde, é severamente afectada pela chuva insuficiente e irregular, secas recorrentes, eventos de alta intensidade, perdas de água através de escoamento rápido e altas taxas de evaporação do solo, resultando em baixa eficiência na utilização da água pluvial. Apesar dos investimentos em técnicas de conservação do solo e da água em Cabo Verde, a produtividade das culturas pluviais permanece baixa. O projecto de pesquisa propõe investigar tecnologias de gestão e uso da terra para condições de sequeiro de Cabo-Verde para aumentar a eficiência do uso da água de chuva e rendimento das culturas, combinando conhecimentos científicos e tradicionais numa abordagem participativa no campo. Ensaios de campo a escala de parcelas foram instalados para testar os efeitos de técnicas integradas no rendimento das culturas, nutrientes do solo e no balanço hídrico. As experiencias de campo foram concebidas e estão a ser executadas em estreita colaboração com os agricultores locais e os resultados avaliados utilizando indicadores biofísicos e económicos. O enfoque recai sobre as técnicas acessíveis de gestão e uso da terra que sejam viáveis e eficientes, aumentando a eficiência no uso da água pluvial e o rendimento das culturas de sequeiro.

Níveis críticos de fósforo no solo e na planta para gramíneas forrageiras tropicais, em diferentes idades

Dois experimentos foram realizados simultaneamente, em casa de vegetação, para avaliar os efeitos da idade das plantas e de períodos de rebrotação sobre os valores dos níveis críticos de fósforo no solo e na planta para duas gramíneas forrageiras tropicais. Os tratamentos corresponderam aos arranjos fatoriais 2x5x5, no estudo de crescimento inicial, e 2x2x5, no estudo de rebrotação. Os fatoriais consistiram de duas espécies (Brachiaria decumbens cv. Basilisk e Panicum maximum cv. Mombaça); cinco idades (14, 28, 42, 56 e 70dias após a emergência), durante o crescimento inicial e em dois períodos do estudo da rebrotação (28 e 42dias) após um crescimento inicial de 42dias, e cinco doses de fósforo (0, 64, 128, 320 e 640mgdm-3). Os tratamentos, com três repetições, foram distribuídos em blocos ao acaso. Nos ensaios, utilizou-se amostra de Latossolo Vermelho-Amarelo. Para determinação dos teores de fósforo disponível no solo, foi utilizado o extrator Mehlich-1. Os níveis críticos (NíCrí) de fósforo no solo para B. decumbens foram maiores do que para P. maximum Os NíCrí no solo decresceram exponencialmente com a idade das plantas de 95,1 e 75,6mgdm-3, aos 14dias, para 38,1 e 28,4mgdm-3, aos 70dias, com relação a B. decumbens e P. maximum, respectivamente. Na fase de rebrotação, os NíCrí no solo foram semelhantes nos dois períodos, com valores próximos aos estimados para as plantas aos 70dias. Os NíCrí de fósforo na parte aérea das plantas decresceram exponencialmente de 0,57 e 0,60dagkg-1, aos 14dias, para 0,08 e 0,07dagkg-1, aos 70 dias, com relação a B. decumbens e P. maximum, respectivamente. B. decumbens apresentou maiores valores de NíCrí de fósforo na parte aérea das plantas, exceto na idade de 14dias. Na fase de rebrotação, os NíCrí na parte aérea foram maiores aos 28dias, diminuindo, aos 42dias, para valores similares aos estimados nas idades de 56 e 70dias, no crescimento inicial. Assim, para avaliação criteriosa do estado nutricional da planta em termos de fósforo e recomendação de fertilização, recomenda-se considerar a idade das plantas após o plantio da forrageira e a cada ciclo de crescimento.

Compressibilidade de um Latossolo Vermelho argiloso de acordo com a tensão de água no solo, uso e manejo

Uma das principais conseqüências do manejo inadequado do solo é a sua compactação, que leva à perda da sustentabilidade agrícola. O objetivo deste trabalho foi o de estudar o comportamento compressivo de um Latossolo Vermelho argiloso, sob quatro tensões de água no solo, sob cerrado, sob plantio direto e cultivo convencional, utilizando-se o arado de discos, após duas décadas de uso. Amostras não deformadas foram utilizadas na caracterização da porosidade do solo e nos ensaios de compressão uniaxial. As pressões de preconsolidação e os índices de compressão foram obtidos das curvas de compressão do solo. A densidade do solo foi também avaliada. Amostras deformadas foram utilizadas nas análises físicas e químicas do solo. As tensões de água no solo dentro da faixa compreendida entre capacidade de campo e ponto de murcha permanente e os sistemas de uso e manejo influíram na intensidade de deformação do solo, sendo os valores mais elevados na capacidade de campo do solo (6 kPa) e no cerrado. Os valores de pressões que podem reduzir a porosidade do solo a níveis críticos ao crescimento de plantas variaram em todos os sistemas de manejo, mas apresentaram os menores valores para as condições mais úmidas, sendo função também da porosidade inicial do solo. Independentemente do sistema de manejo, tensão de água e profundidade do solo, os valores percentuais da redução do volume total de poros nas pressões que não provocam compactação adicional do solo (pressão de preconsolidação) foram praticamente constantes e, em geral, abaixo de 10 %.

Modelagem numérica para o processo da evaporação da água do solo

Foram realizados vários ensaios laboratoriais para avaliar o desempenho de um modelo numérico em simular o processo unidimensional da evaporação da água do solo. Este modelo foi desenvolvido a partir da linearização da equação de Richards no espaço e do uso da técnica iterativa de Newton-Raphson, para resolver essa equação não-linear no tempo, e leva em conta o fluxo de vapor dentro do perfil de solo e a taxa de evaporação na sua superfície. Os resultados mostraram que o modelo foi capaz de simular satisfatoriamente o processo, tanto em meios porosos homogêneos quanto estratificados

Simulação do transporte e da sorção de imazaquin em colunas de solo

Dentre os métodos disponíveis para avaliar o comportamento de agrotóxicos no solo, destacam-se o método "batch" (análise em batelada) e o deslocamento miscível. O objetivo deste estudo foi avaliar a sorção e a mobilidade do imazaquin em solos com diferentes características químicas, físicas e mineralógicas, utilizando as técnicas de deslocamento miscível e "batch". Os ensaios foram realizados no laboratório de Ecotoxicologia do Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo (CENA/USP), Piracicaba, São Paulo. Os solos utilizados, classificados como Neossolo Quartzarênico (RQ), Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) e Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf), foram secos ao ar e peneirados em malha 2 mm, sendo então procedida a caracterização química, física e mineralógica das amostras. Foi selecionada para o estudo a molécula do Imazaquin. No ensaio do deslocamento miscível, foi aplicada uma solução de CaCl2, obtendo-se uma curva de eluição do Cl-, utilizado como traçador. As curvas de eluição do Cl- foram ajustadas a um modelo baseado na equação de convecção-dispersão para transporte ideal. Após a eluição do Cl-, aplicou-se a solução que continha 14C-imazaquin que gerou as curvas de eluição para esta molécula. A curva foi ajustada a um modelo bicontínuo que considera o não-equilíbrio durante o transporte. No ensaio de sorção com o método "batch", foram utilizadas soluções de imazaquin radiomarcado variando de 0,67 a 10,72 mmol L-1 para obtenção das isotermas ajustadas pela equação de Freundlich. A taxa de lixiviação foi alta para todos os solos, sendo maior para o RQ. As curvas de eluição do Cl- foram simétricas para todos os solos e apresentaram um bom ajuste ao modelo que considera o transporte ideal, indicando que não houve não-equilíbrio relacionado com o transporte. Para o imazaquin, as curvas de eluição foram assimétricas, com prolongamento da parte posterior da curva, e apresentaram bom ajuste ao modelo bicontínuo, evidenciando que ocorreu não-equilíbrio no processo de sorção. A comparação dos dois métodos empregados mostrou que o coeficiente de sorção determinado no método "batch" foi maior. Tal resultado evidencia que a sorção, durante o processo de lixiviação, pode ser superestimada por métodos que consideram a sorção sob condições de equilíbrio químico.