Modelizado molecular de nanocomposites de matriz polimérica reforzados con nanotubos de carbono

135 p.

Tirantes de betão armado com varões de fibra de vidro

O aparecimento da fibra de vidro deve-se à pesquisa de novos materiais. No século XIX, as fibras de vidro foram pela primeira vez tecidas. Só mais tarde, durante o século XX, com o desenvolvimento de resinas foi possível produzir a fibra de vidro como material compósito. Ainda durante a 2ª Guerra Mundial foi construído um avião de combate em fibra de vidro. Desde então sofreu um grande desenvolvimento, tendo sido aplicada nas mais diversas indústrias. Recentemente, a fibra de vidro tem sido também aplicada em estruturas na construção civil. Nos últimos anos tem havido uma crescente investigação acerca das estruturas de betão armado com armaduras de fibra de vidro (GFRP). A análise de parâmetros como a fendilhação, a deformação e a contribuição do betão entre fendas, é fundamental para a compreensão do comportamento desse material compósito. A aderência entre os varões e o betão é condicionada pela resistência do betão e pela superfície das armaduras, podendo estas propriedades influenciarem a evolução dos parâmetros atrás referidos. Contudo, a investigação neste domínio ainda está pouco desenvolvida e carece de mais estudo, para que seja possível a sua aplicação em estruturas de uma forma mais criteriosa e abrangente. Pretendeu-se conjugar as vantagens do betão estrutural de agregados leves (BEAL), bom desempenho de resistência e a reduzida densidade, com as dos varões de GFRP, sendo necessário estudar o seu comportamento em conjunto para uma boa compreensão dos fenómenos inerentes a esta combinação de materiais. Neste trabalho analisam-se vários parâmetros fundamentais ao comportamento de elementos de BEAL reforçado com varões de GFRP, nomeadamente: a aderência da interface betão-armadura, a fendilhação, tension stiffening effect e a deformação. Para esta análise, considerou-se a variação da resistência mecânica do BEAL, do tipo de armadura de reforço (aço e GFRP) e o diâmetro dos varões. Foi desenvolvido um programa experimental que contempla um total de doze tirantes de betão armado, seis com varões de GFRP e seis com varões de aço, de forma a poder efectuar-se uma comparação directa. Foram também incluídos no programa experimental trinta e seis provetes de ensaios pull out, dezoito com armaduras de fibra de vidro e dezoito com armaduras de aço, igualmente com o objectivo de comparação dos resultados. Na análise dos resultados foi possível verificar as diferenças entre o uso de armaduras de GFRP e de aço nos parâmetros em estudo, assim como a influência da resistência dos BEAL e dos diâmetros das armaduras. Verificou-se que a largura de fendas, bem como as deformações nos tirantes com armaduras de GFRP foram superiores às observadas com armaduras de aço. No que diz respeito à aderência foram observadas menores tensões nas armaduras de GFRP.

Estudo da aderência e fendilhação em elementos de betão incorporando nanopartículas

Com o crescimento progressivo da preocupação quanto ao consumo energético a nível global e a sua redução, por consequência das alterações climáticas, tem havido uma tentativa de adaptação do setor da construção para dar um contributo neste campo. O betão armado, pelas suas características e pela facilidade com que é moldado, estabeleceu com o Homem uma “amizade” duradoura. Atualmente é o material mais consumido a nível mundial, com uma produção de, aproximadamente, 10km3/ano, prevendo-se que este número venha a aumentar nos próximos anos. A sua produção necessita de um elevado consumo energético, principalmente na produção de um dos seus constituintes, o cimento. Mantendo-se a utilização generalizada do betão, uma potencial solução para este problema passa então pela redução do consumo deste elemento. Uma alternativa possível e que, nos últimos anos, ganhou relevo, prende-se com a introdução de nanotecnologia na produção do betão. A progressiva substituição do cimento Portland, por outro elemento capaz de fornecer as mesmas características às peças de betão, é uma necessidade, surgindo a introdução de nanopartículas como um caminho possível para esse objetivo. A alteração da composição do betão com a introdução de nanopartículas, acarreta consigo uma possível alteração do comportamento estrutural de elementos de betão armado, devido às alterações das propriedades do próprio betão. Este trabalho teve como motivação principal o estudo da influência deste “novo” betão na aderência aço-betão. Para a análise deste fenómeno, foram definidas duas etapas de estudo, sendo a primeira a produção de ensaios de arrancamento (Pull Out) para medir a tensão de aderência máxima e a segunda a realização de testes em tirantes com o objetivo de medir o padrão de fendilhação nestes elementos. Foram produzidas várias misturas de betão contendo dois tipos de nanopartículas (nano-sílica e nano-alumínio), incorporando também fibras metálicas. O estudo da aderência através do programa experimental apresentado, teve ainda como variáveis o uso de varões lisos e nervurados. No total foram realizados trinta e dois ensaios de arrancamento e dezasseis ensaios de tração com tirantes de betão armado. Os resultados obtidos demonstraram que a introdução de nanopartículas na composição do betão origina algumas diferenças de comportamento, relativamente ao betão normal. Nalguns casos os resultados foram algo inesperados. O trabalho desenvolvido no âmbito desta tese estava enquadrado num projeto mais amplo, designado por Nanobetão, promovido por um consórcio estabelecido entre o Instituto Superior de Engenharia de Coimbra e a empresa Smart Inovation.

Graphene NanoPlatelets Reinforced Tantalum Carbide consolidated by Spark Plasma Sintering

Hypersonic aerospace vehicles are severely limited by the lack of adequate high temperature materials that can withstand the harsh hypersonic environment. Tantalum carbide (TaC), with a melting point of 3880°C, is an ultrahigh temperature ceramic (UHTC) with potential applications such as scramjet engines, leading edges, and zero erosion nozzles. However, consolidation of TaC to a dense structure and its low fracture toughness are major challenges that make it currently unviable for hypersonic applications. In this study, Graphene NanoPlatelets (GNP) reinforced TaC composites are synthesized by spark plasma sintering (SPS) at extreme conditions of 1850˚C and 80-100 MPa. The addition of GNP improves densification and enhances fracture toughness of TaC by up to ~100% through mechanisms such as GNP bending, sliding, pull-out, grain wrapping, crack bridging, and crack deflection. Also, TaC-GNP composites display improved oxidation behavior over TaC when exposed to a high temperature plasma flow exceeding 2500 ˚C.

Numerical modelling of braided fibres for reinforced concrete

Fire has been always a major concern for designers of steel and concrete structures. Designing fire-resistant structural elements is not an easy task due to several limitations such as the lack of fire-resistant construction materials. Concrete reinforcement cover and external insulation are the most commonly adopted systems to protect concrete and steel from overheating, while spalling of concrete is minimised by using HPFRC instead of standard concrete. Although these methodologies work very well for low rise concrete structures, this is not the case for high-rise and inaccessible buildings where fire loading is much longer. Fire can permanently damage structures that cost a lot of money. This is unsafe and can lead to loss of life. In this research, the author proposes a new type of main reinforcement for concrete structures which can provide better fire-resistance than steel or FRP re-bars. This consists of continuous braided fibre rope, generally made from fire-resistant materials such as carbon or glass fibre. These fibres have excellent tensile strengths, sometimes in excess of ten times greater than steel. In addition to fire-resistance, these ropes can produce lighter and corrosive resistant structures. Avoiding the use of expensive resin binders, fibres are easily bound together using braiding techniques, ensuring that tensile stress is evenly distributed throughout the reinforcement. In order to consider braided ropes as a form of reinforcement it is first necessary to establish the mechanical performance at room temperature and investigate the pull-out resistance for both unribbed and ribbed ropes. Ribbing of ropes was achieved by braiding the rope over a series of glass beads. Adhesion between the rope and concrete was drastically improved due to ribbing, and further improved by pre-stressing ropes and reducing the slacked fibres. Two types of material have been considered for the ropes: carbon and aramid. An implicit finite element approach is proposed to model braided fibres using Total Lagrangian formulation, based on the theory of small strains and large rotations. Modelling tows and strands as elastic transversely isotropic materials was a good assumption when stiff and brittle fibres such as carbon and glass fibres are considered. The rope-to-concrete and strand-to-strand bond interaction/adhesion was numerically simulated using newly proposed hierarchical higher order interface elements. Elastic and linear damage cohesive models were used effectively to simulate non-penetrative 'free' sliding interaction between strands, and the adhesion between ropes and concrete respectively. Numerical simulation showed similar de-bonding features when compared with experimental pull-out results of braided ribbed rope reinforced concrete.

Studio sperimentale di barriere di sicurezza integrate e delle opere di sostegno

Il problema del rumore derivante dai volumi di traffico sempre crescente richiede la ricerca di svariate soluzioni, tra cui l'installazione di barriere di sicurezza e antirumore, definite anche integrate. La tesi, svolta in collaborazione con Piacentini Ingegneri srl, dopo un primo inquadramento del problema dei livelli di rumore eccessivi e dei limiti imposti da normativa, descrive le possibili soluzioni trovate nel tempo e in corso di ricerca. Vengono dunque descritte nel dettaglio le barriere integrate, specialmente quelle trovate nei tratti autostradali di Genova e Milano nel corso del tirocinio svolto presso Piacentini Ingegneri srl. È stata eseguita una modellazione FEM delle barriere Integauto-s e diverse prove sperimentali sui new jersey e sulle opere di supporto alle barriere (pull-out, carotaggi, prove a trazione, ecc). Dai certificati delle prove si ricavano i parametri di resistenza degli elementi (barriera e cordoli di sostegno) grazie ai quali, in aggiunta alla documentazione originale fornita da Autostrade per l'Italia, si raggiunge il Livello di Conoscenza accurato, il massimo possibile: LC3. Ciò è indispensabile per rispettare la procedura per il rialzamento delle barriere integrate concordate tra le 2 società sopracitate. Quindi, si procede con le verifiche delle barriere e delle opere di supporto alle barriere (cordolo su terreno, cordolo con micropali o pali, cordolo su opera d'arte esistente, pile da ponte). L'intera tesi è finalizzata alla definizione delle altezze delle barriere integrate, in quanto per motivi di sicurezza erano state abbassate. I calcoli strutturali, la modellazione FEM e le prove condotte hanno portato alla conoscenza massima possibile delle seguenti barriere: Integauto-s, NJBP C1.2 Martellona, e NJBP Ecotecnica (trovate nei tratti autostradali oggetto di rialzamento).

Simulation of masonry out-of-plane failure modes by multi-body dynamics

The seismic assessment of the local failure modes in existing masonry buildings is currently based on the identification of the so-called local mechanisms, often associated with the out-of-plane wall behavior, whose stability is evaluated by static force-based approaches and, more recently, by some displacement-based proposals. Local mechanisms consist of kinematic chains of masonry portions, often regarded as rigid bodies, with geometric nonlinearity and concentrated nonlinearity in predefined contact regions (unilateral no-tension behavior, possible sliding with friction). In this work, the dynamic behavior of local mechanisms is simulated through multi-body dynamics, to obtain the nonlinear response with efficient time history analyses that directly take into account the characteristics of the ground motion. The amplification/filtering effects of the structure are considered within the input motion. The proposed approach is validated with experimental results of two full-scale shaking-table tests on stone masonry buildings: a sacco-stone masonry façade tested at Laboratório Nacional de Engenharia Civil and a two-storey double-leaf masonry building tested at European Centre for Training and Research in Earthquake Engineering (EUCENTRE).

Leadership and overcoming coordination failure with asymmetric costs

We study how the heterogeneity of agents affects the extent to which changes in financial incentives can pull a group out of a situation of coordination failure. We focus on the connections between cost asymmetries and leadership. Experimental subjects interact in groups of four in a series of weak-link games. The treatment variable is the distribution of high and low effort cost across subjects. We present data for one, two and three low-cost subjects as well as control sessions with symmetric costs. The overall pattern of coordination improvement is common across treatments. Early coordination improvements depend on the distribution of high and low effort costs across subjects, but these differences disappear with time. We find that initial leadership in overcoming coordination failure is not driven by low-cost subjects but by subjects with the most frequent cost. This conformity effect can be due to a kind of group identity or to the cognitive simplicity of acting with identical others.

Experimental toxoplasmosis in Balb/c mice. Prevention of vertical disease transmission by treatment and reproductive failure in chronic infection

In a study of congenital transmission during acute infection of Toxoplasma gondii, 23 pregnant Balb/c mice were inoculated orally with two cysts each of the P strain. Eight mice were inoculated 6-11 days after becoming pregnant (Group 1). Eight mice inoculated on the 10th-15th day of pregnancy (Group 2) were treated with 100 mg/kg/day of minocycline 48 h after inoculation. Seven mice inoculated on the 10th-15th day of pregnancy were not treated and served as a control (Group 3). Congenital transmission was evaluated through direct examination of the brains of the pups or by bioassay and serologic tests. Congenital transmission was observed in 20 (60.6%) of the 33 pups of Group 1, in one (3.6%) of the 28 pups of Group 2, and in 13 (54.2%) of the 24 pups of Group 3. Forty-nine Balb/c mice were examined in the study of congenital transmission of T. gondii during chronic infection. The females showed reproductive problems during this phase of infection. It was observed accentuated hypertrophy of the endometrium and myometrium. Only two of the females gave birth. Our results demonstrate that Balb/c mice with acute toxoplasmosis can be used as a model for studies of congenital T. gondii infection. Our observations indicate the potential of this model for testing new chemotherapeutic agents against congenital toxoplasmosis.

Failure to demonstrate experimental vertical transmission of the epidemic strain of Chikungunya virus in Aedes albopictus from La Réunion Island, Indian Ocean

Aedes albopictus was responsible for transmission in the first outbreak of chikungunya (CHIK) on La Réunion Island, Indian Ocean, in 2005-2006. The magnitude of the outbreak on this island, which had been free of arboviral diseases for over 30 years, as well as the efficiency of Ae. albopictus as the main vector, raises questions about the maintenance of the CHIK virus (CHIKV) through vertical transmission mechanisms. Few specimens collected from the field as larvae were found to be infected. In this study, Ae. albopictus originating from La Réunion were orally infected with a blood-meal containing 10(8) pfu/mL of the CHIKV epidemic strain (CHIKV 06.21). Eggs from the first and second gonotrophic cycles were collected and raised to the adult stage. The infectious status of the progeny was checked (i) by immunofluorescence on head squashes of individual mosquitoes to detect the presence of viral particles or (ii) by quantitative RT-PCR on mosquito pools to detect viral RNA. We analysed a total of 1,675 specimens from the first gonotrophic cycle and 1,709 from the second gonotrophic cycle without detecting any viral particles or viral RNA. These laboratory results are compared to field records.

Análise de falhas por fadiga num rotor de hidrogerador vertical via método dos elementos finitos

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Capsulorhexis rescue after peripheral radial tear-out: Quick-pull technique

We describe a technique to rescue the continuous curvilinear capsulorhexis (CCC) in cases in which complete radial tears make it impossible to use normal traction forceps. A circumferential path and rapid movement are applied in the plane of the anterior capsule in the direction of the center pupil. This technique was used in 50 cases. In 47, the CCC could be completed; in 3, it could not and surgery was continued with low-parameter phacoemulsification. No other intraoperative complications occurred.

Push-out bond strengths of different dental cements used to cement glass fiber posts

Statement of problem: Since the introduction of glass fiber posts, irreversible vertical root fractures have become a rare occurrence; however, adhesive failure has become the primary failure mode. Purpose: The purpose of this study was to evaluate the push-out bond strength of glass fiber posts cemented with different luting agents on 3 segments of the root. Material and methods: Eighty human maxillary canines with similar root lengths were randomly divided into 8 groups (n=10) according to the cement assessed (Rely X luting, Luting and Lining, Ketac Cem, Rely X ARC, Biscem, Duo-link, Rely X U100, and Variolink II). After standardized post space preparation, the root dentin was pretreated for dualpolymerizing resin cements and untreated for the other cements. The mixed luting cement paste was inserted into post spaces with a spiral file and applied to the post surface that was seated into the canal. After 7 days, the teeth were sectioned perpendicular to their long axis into 1-mm-thick sections. The push-out test was performed at a speed of 0.5 mm/min until extrusion of the post occurred. The results were evaluated by 2-way ANOVA and the all pairwise multiple comparison procedures (Tukey test) (?=.05). Results: ANOVA showed that the type of interaction between cement and root location significantly influenced the push-out strength (P<.05). The highest push-out strength results with root location were obtained with Luting and Lining (S3) (19.5 ±4.9 MPa), Ketac Cem (S2) (18.6 ±5.5 MPa), and Luting and Lining (S1) (18.0 ±7.6 MPa). The lowest mean values were recorded with Variolink II (S1) (4.6 ±4.0 MPa), Variolink II (S2) (1.6 ±1.5 MPa), and Rely X ARC (S3) (0.9 ±1.1 MPa). Conclusions: Self-adhesive cements and glass ionomer cements showed significantly higher values compared to dual-polymerizing resin cements. In all root segments, dual-polymerizing resin cements provided significantly lower bond strength. Significant differences among root segments were found only for Duo-link cement.

Control of Vertical Dimension During Rapid Palatal Expansion Using a High Pull Chin

Submitted in partial fulfillment of the requirements for a Certificate in Orthodontics, Dept. of Orthodontics, University of Connecticut Health Center, 1986

Performance da resistencia muscular de membros inferiores em praticantes da modalidade esportiva voleibol, atraves do salto vertical

Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Educação Física