A utilização de varões de GFRP nas estruturas de betão armado

A crescente preocupação com a deterioração e consequente reparação e reabilitação das estruturas de betão armado tradicionais, sobretudo devido ao fenómeno da corrosão associada aos varões de aço, que afecta significativamente a durabilidade deste tipo de estruturas, tem impulsionado a introdução dos varões de GFRP na área da engenharia civil. A progressiva utilização dos varões de GFRP, nas estruturas de betão armado, surge não só no sentido de colmatar as deficiências apresentadas pelo aço convencional, mas igualmente, pelas características que lhe são inerentes, das quais se destacam, entre outras, a elevada resistência à tracção e à fadiga, a elevada resistência química, a sua não condutividade electromagnética e corrosibilidade nula e o seu baixo peso próprio. Contudo, o comportamento frágil consequente do reduzido módulo de elasticidade, o custo início elevado e a falta de códigos de dimensionamento, têm tardado a sua aplicação generalizada. Neste contexto, procede-se no presente documento à elaboração de um Estado da Arte, com intuito de analisar o ponto de situação dos conhecimentos, seguida da apresentação da filosofia de dimensionamento e da descrição das propriedades físicas e mecânicas dos varões de GFRP. No sentido de avaliar o Estado Limite Último (E.L.U.) e o Estado Limite de Serviço (E.L.S.), dos elementos de betão armado com GFRP, realiza-se uma exposição dos modelos de dimensionamento sugeridos pelo ACI 440.1R-06 [3], pelo Fib-Bulletin 40 [21] e pelo ISIS Manual No.3 [25]. Por fim, dimensiona-se três elementos estruturais de betão armado com GFRP, com o objectivo de delinear as principais diferenças entre as armaduras de aço e de GFRP. Os exemplos de aplicação efectuados permitiram concluir, que de facto, o E.L.S. é maioritariamente condicionante neste tipo de estruturas, devido ao reduzido módulo de elasticidade, que afecta significativamente a deformação.

Modelação e estudo paramétrico do comportamento de vigas de betão armado com Varões de GFRP

A introdução de um novo material para a execução de estruturas, implica um amplo estudo sobre o mesmo, para que seja aceite como um material de utilização, ou solução, corrente na engenharia civil. Os varões plásticos reforçados com fibra de vidro, GFRP,apresentam-se com diversas vantagens para uma solução de substituição das tradicionais armaduras de aço no betão armado. Um Estado da Arte foi apurado para determinar o ponto de situação do conhecimento e dos estudos realizados por vários autores, desde o início das pesquisas até aos mais recentes estudos disponíveis. Neste seguimento, o presente estudo incide na análise do comportamento à flexão de vigas contínuas de betão armado com varões de GFRP, submetidas a um carregamento distribuído. O trabalho realiza-se com base em 18 modelos de elementos finitos para uma análise paramétrica, sendo os parâmetros estudados, o vão, a percentagem de armadura de flexão e a esbelteza da secção. Para validação do modelo foram, modeladas 7 vigas reais ensaiadas no âmbito de trabalhos de investigação de dois autores Os resultados das modelações das análises paramétricas foram comparados com uma análise elástica e uma análise plástica, utilizando a metodologia do ACI 440.1R-06, para a carga última de dimensionamento. Outras comparações foram feitas através dos limites de deformação do EN 1992-1-1, 2004. Analisa-se a distribuição de esforços, não elásticos, devido à perda de rigidez da viga. Os modelos das vigas mais esbeltas e com menor percentagem de armadura mostraram maior concordância com a análise realizada. As deformações comparadas com o limite L/250 mostram concordância de resultados.

Aderência de varões GFRP no betão

A utilização de varões de fibra de vidro (GFRP) em alternativa ao aço em estruturas de betão armado representa uma mais-valia no que respeita a ambientes agressivos, nomeadamente ambientes altamente corrosivos. No entanto a elevada flexibilidade e o comportamento elástico até à rotura levam a comportamentos distintos no que se refere ao seu dimensionamento. A sua aceitação no universo da construção está dependente de uma melhor compreensão do comportamento estrutural deste material. Desta forma a aderência constitui um dos aspetos mais básicos do comportamento estrutural, visto que representa a qualidade da transmissão de tensões das armaduras para o betão. Este parâmetro representa um fator determinante para o cálculo do comprimento de amarração nos códigos de dimensionamento. De acordo com o exposto, esta dissertação tem como objetivo o estudo do comportamento da aderência entre o betão e os varões GFRP. O programa experimental é constituído por dois tipos de ensaio, 18 ensaios de arrancamento com longo comprimento de ancoragem e 18 ensaios com curto comprimento de ancoragem, com intuito de avaliar a influência do diâmetro, do comprimento embebido e do material do varão no comportamento da aderência. Observou-se que as tensões desenvolvidas pelos varões GFRP, num ensaio de tração pura, diminuem consoante o diâmetro do varão aumenta. As tensões de aderência média diminuem com o aumento do comprimento embebido de varão. Os comprimentos de ancoragem ótimos dos varões GFRP aumentam consoante o aumento do diâmetro do varão, no entanto este valor representa cerca de 27 diâmetros do varão em causa. A nível local, verificou-se que as tensões de aderência aumentam conforme o aumento do diâmetro e que as tensões de aderência observadas nos varões GFRP são inferiores aquelas registadas nos varões de aço. Os resultados demonstraram que o confinamento dos provetes é um fator determinante no desenvolvimento de elevadas tensões, principalmente nos varões GFRP de maiores diâmetros, este fator deverá ser tido em conta em trabalhos experimentais futuros.

Betão com agregados reciclados: estado da arte e análise à gestão e utilização na Região Autónoma da Madeira

Nas últimas décadas temos assistido a um crescimento da produção de resíduos de construção e demolição. Surge então a necessidade de fazer uma gestão consciente destes resíduos reintroduzindo-os quando possível, no ciclo de vida de novas construções, provocando uma redução quer das zonas de aterro quer da abertura de novas zonas de extração de inertes as quais, provocam um elevado impacto ambiental afetando a biodiversidade existente nessas zonas. Com esta intenção, o presente trabalho centra-se na temática do betão com agregados reciclados e pretende contribuir para o seu conhecimento, analisando as características quer dos agregados reciclados quer do betão com eles confecionado, seguindo normas e diretrizes recomendadas por diferentes especificações um pouco por todo o mundo. Ainda no mesmo contexto o estudo pretende conhecer o destino (eliminação, aterro, valorização, etc.) dado aos RCD procedentes de betão na Região Autónoma da Madeira. A análise da bibliografia existente demonstra perdas nas características destes betões reciclados quando comparados com betões convencionais, isto sem dúvida devido principalmente à quantidade de pasta de cimento aderido presente na composição do agregado reciclado, a qual afeta direta e indiretamente a maioria das propriedades quer do agregado reciclado quer do betão com eles confecionado. Foi recolhida informação que permite caracterizar o sector da construção civil, fazendo o diagnóstico do estado atual da gestão dos resíduos de construção e demolição que é feita pelas empresas de construção sediadas na RAM, mais concretamente a gestão dos resíduos de betão e a reutilização e reciclagem dos mesmos.

Betões especiais: aplicações em edifícios

Atualmente o betão é o material estrutural mais utilizado a nível mundial no âmbito da construção civil. É composto por água, agregados grossos e finos, com ou sem adjuvantes, cimento e adições. Atendendo ao facto de a sua utilização ter vindo a ser bastante significativa, ao mesmo tempo torna-se uma solução dispendiosa, dada a presença de alguns dos seus constituintes, principalmente o cimento Portland. O aparecimento de novos componentes, capazes de substituírem parte do cimento e de aumentarem as capacidades do betão para responder às expectativas, nomeadamente, as adições e adjuvantes, induziram ao surgimento de betões mais resistentes, duradouros e capazes de responderem melhor às condições que lhes são exigidas em projeto. Neste contexto, desenvolveu-se o presente trabalho, com o objetivo de estudar as soluções em betão com maior viabilidade económica. Ao longo do presente estudo, pretende-se avaliar a possibilidade de recorrer à utilização de betões especiais para a construção de alguns elementos estruturais de edifícios. Nesta perspetiva, numa fase inicial do trabalho, apresenta-se uma breve introdução histórica sobre a evolução do betão, desde a sua descoberta até à atualidade, e, em seguida, discutem-se as vantagens e as desvantagens referentes a cada betão quando aplicado em diferentes elementos estruturais. Posteriormente, é feita uma breve análise, comparação e discussão de resultados referentes aos custos atualmente praticados em Portugal Continental e na Ilha da Madeira relativos a cada tipo de betão. A dissertação termina com a análise dos resultados obtidos.

A influência do tipo de envidraçados e da inércia térmica dos materiais na prevenção de situações de sobreaquecimento no verão: uma análise baseada no RCCTE

A importância dos vãos envidraçados deve-se não só à sua contribuição para o isolamento térmico da habitação, mas também, por permitirem obter uma otimização dos ganhos solares, maximizando-os no inverno e minimizando-os no verão, contribuindo deste modo para a melhoria das condições de conforto e diminuição dos consumos energéticos. Sendo os vãos envidraçados elementos bastante favoráveis às trocas de calor, tornase necessário conhecer de que forma as diferentes soluções envidraçadas existentes no mercado, e proteções solares/oclusão noturna, podem influenciar o desempenho térmico dos edifícios. Com a crescente tendência de utilização do vidro na construção torna-se ainda mais importante uma escolha criteriosa das soluções para os vãos envidraçados. Este trabalho contribui para a avaliação da influência do tipo de envidraçados e da inércia térmica dos materiais, na prevenção de situações de sobreaquecimento no verão, com base no RCCTE (Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios), bem como para identificar a melhor relação custo/benefício das soluções. Como caso de estudo, considerou-se uma moradia unifamiliar, simulando diferentes soluções envidraçadas e analisado o seu impacto na moradia. A metodologia consistiu numa análise paramétrica e económica, sustentada no RCCTE e direcionada para a influência dos envidraçados na prevenção do sobreaquecimento no verão. Para a análise da viabilidade económica das soluções propostas, recorreu-se à metodologia definida pela ADENE (Agência para a Energia), pelo cálculo dos custos de exploração e períodos de retorno do investimento, e também o método VAL (Valor Atual Líquido) que pressupõe uma análise do investimento ao longo do tempo. Com este trabalho, conclui-se que um projeto cuidado dos vãos envidraçados e uma seleção criteriosa dos elementos construtivos, aliados a uma análise inerente ao custo/benefício, contribui significativamente para a escolha adequada das soluções construtivas a adotar, de forma a privilegiar o conforto térmico, o desempenho energético dos edifícios e a conservação de energia.

Recomendações para o desenvolvimento de uma ferramenta de suporte às primeiras decisões projetuais visando ao desempenho energético de edificações de escritório em clima quente

PEDRINI, Aldomar; SZOKOLAY, Steven. Recomendações para o desenvolvimento de uma ferramenta de suporte às primeiras decisões projetuais visando ao desempenho energético de edificações de escritório em clima quente. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 5, n. 1, p.39-54, jan./mar. 2005. Trimestral. Disponível em: . Acesso em: 04 out. 2010.

Influência de variáveis arquitetônicas no desempenho energético de hotéis no clima quente e úmido da cidade de Natal/RN

This master thesis aims to assess the influence of the design decisions on the energy building performance of hotels. The research is based on the integration of field study and computer simulation. Firstly, a detailed field study is carried out to identify the characteristics of hotels in Natal, Rio Grande do Norte. The items assessed are occupancies, light and equipment densities, types of air conditioning, total and monthly energy consumption, among others. A second and more comprehensive field study is carried out to identify the range of occurrence of architectural variables, with a larger number of buildings. A base case is modelled in VisualDOE, based on the first field study. Then, a first set of simulations are run to explore the sensitivity of the variables on the energy consumption. The results analyses were the base of a second set of simulations, which combined the most influential variables. The results of 384 models were assessed, and the impacts of design decisions were quantified. The study discusses tendencies and recommendations, as well as the methods advantages and disadvantages

Estudo comparativo de dois tipos de cultivo: monocultivo (camarões) versus cultivo integrado (algas/camarões)

The integrated culture of seaweed and aquatic animals is an ancient practice in Asian countries. The expansion of this practice to western countries is consequence of the recognition of this system as a sustainable alternative that allows economical diversification and mitigation of environmental impacts generated by effluents of aquaculture. This study evaluated the growth of the seaweed Gracilaria caudata and of the shrimp Litopenaeus vannamei in monoculture (shrimps) and integrated culture (shrimps and algae) systems, and accessed the effect of the seaweed in the water quality. There were two treatments in the experiment: monoculture (shrimps) and integrated culture (shrimps/ algae). The organisms were cultured in 6 aquaria (10L) filled with seawater (35.0±0.0 PSU and 28.1±0.4°C) for 28 days. The nutrients of water (PO43-, NH4+, NO2-, NO3- and DIN), the biomass and the relative growth rate (RGR, % day-1) of seaweed and shrimps were measured weekly. The parameters pH, temperature, salinity and dissolved oxygen were measured daily. The concentration of NH4+ in integrated culture (62.8±25.2µM) was lower (Mann-Whitney p<0.001) than in monoculture (85.6±24.3µM). The mean of PO4- in monoculture (10.4±4.6µM) was markedly higher (Mann-Whitney; p=0.024) than that in integrated culture (8.7±4.1µM). The level of dissolved oxygen in integrated culture (6.0±0.6mg/L) was higher (t-Student; P=0.014) than that in shrimp monoculture (5.8±0.6mg/L). The mean values of the parameters pH, NO2-, NO3- and DIN were 7.5±0.2, 10.1±12.2µM, 24.5±3.2µM and 120.17±30.76µM in monoculture, and 7.5±0.2, 10.5±13.2µM, 27.4±3.5µM and 100.76±49.59µM in integrated culture. There were not differences in these parameters between treatments. The biomass and RGR of seaweed reached 15.0±1.9g and 7.4±2.8% day-1 at the end of the experiment. The performance of shrimp was favorable in monoculture (1.5±0.8g; 5.7±1.6% dia-1) and in integrated culture (1.5±0.7g; 5.2±1.2% dia-1), and the rate of survival was 100% in both treatments. The tolerance and favorable performance of Gracilaria caudata suggest that this seaweed might be integrated into shrimp (Litopenaeus vannamei) culture systems

Utilização da macroalga Ulva lactuca linnaeus na redução de nutrientes (NH4+,NO3- e PO4-2) provenientes da carcinicultura

Dentre as macroalgas capazes de absorver altas concentrações de N e P dissolvidos na água, destaca-se a Chlorophyta Ulva lactuca, bastante adaptável e resistente às adversidades ambientais, como grandes variações de temperatura, salinidade, matéria orgânica e metais pesados. Trata-se também de uma espécie bastante comum nas áreas intertidais do litoral norte-riograndense. Devido a suas características ecológicas, fisiológicas e nutricionais, foi avaliado nesse estudo, o seu potencial como biofiltro na redução de NH4+, NO3- e PO4-2, tanto em condições controladas como também em um viveiro de camarão. No experimento laboratorial, foram utilizados quatro aquários de vidro de 30 x 20 x 20cm com 10L de água, sendo três aquários experimentais contendo 20g de U. lactuca e um controle. O acréscimo de biomassa foi de 2,92g (22,92 ± 6,29g; p < 0,05) em relação ao inóculo inicial de 20g, sob temperatura (28,50 ± 0,58ºC), salinidade (35,00 ± 0,00 ), pH (8,26 ± 0,02) e luz constante (250 μmol.m2s-1). O crescimento positivo (1,78 ± 4,38%dia-1; p < 0,05), juntamente com a alta eficiência de absorção de amônio (83%; p < 0,001), nitrato (83%; p < 0,001) e ortofosfato (53%; p < 0,001), demonstrou que, nessas condições, a Ulva lactuca absorveu os nutrientes e aumentou sua biomassa. Já no experimento de campo, realizado na fazenda TECNARÃO, situada no município de Arez/RN (06° 11 40 Latitude Sul, e 35º 09 37 Longitude Oeste), foram utilizadas três gaiolas de PVC, posicionadas a 12cm da superfície da água, cada uma com dimensões de aproximadamente 59 x 59 x 15cm, onde foram colocadas 200g de U. lactuca. O ganho de biomassa de 3g (203,00 ± 41,02g; p < 0,001) foi muito semelhante às condições controladas, demonstrando a adaptabilidade da espécie em condições ambientais variáveis, onde, apesar da temperatura pouco variável (27,45 ± 0,64ºC), houve progressiva diminuição de salinidade (25 - 15 ), devido ao período de fortes chuvas (34,70 ± 23,78mm). Somado a isso, foram observados vários fatores biológicos interferindo no viveiro, como a presença de epífitas, organismos endofíticos, fouling e a herbivoria por parte dos próprios camarões. Houve aumento nas concentrações de NH4+ (4,36 ± 1,69 μmol.L-1), NO3- (0,17 ± 0,25μmol.L-1) e PO4-2 (0,41 ± 0,13μmol.L-1), coincidindo com o crescimento da espécie até a terceira semana. Todos os parâmetros ambientais analisados, assim como a biomassa e a Taxa de Crescimento Relativo (TCR), obtidos no campo, apresentaram variações altamente significativas (p < 0,001). As correlações observadas entre biomasa e NH4+ (r = 0,82; p < 0,001) e entre biomassa e PO4-2 (r = 0,87; p < 0,001), indicam que esta espécie é capaz de ter um crescimento satisfatório nas condições eutróficas de um viveiro de camarão, sendo possível seu uso como biofiltro.

Desenvolvimento de cerâmica vermelha utilizando rejeitos da construção civil

The Industry of the Civil Construction has been one of the sectors that most contribute to the pollution of the environment, due to the great amount of residues generated by the construction, demolition and the extraction of raw material. As a way of minimizing the environmental impacts generated by this industry, some governmental organizations have elaborated laws and measures about the disposal of residues from the building construction (CONAMA - resolution 307). This work has as objective the reutilization of residues compound of sand, concrete, cement, red bricks and blocks of cement and mortar for the production of red ceramic, with the objective of minimizing costs and environmental impacts. The investigated samples contained 0% to 50% of residues in weight, and they were sintered at temperatures of 950°C, 1000°C, 1050°C, 1100°C and 1150°C. After the sinterization, the samples were submitted to tests of absorption of water, linear retraction, resistance to bending, apparent porosity, specific density, XRD and SEM. Satisfactory results were obtained in all studied compositions, with the possible incorporation of up to 50% of residues in ceramic mass without great losses in the mechanical strength, giving better results to the incorporation of 30% of residues in the fabrication of ceramic parts, such as roofing tiles, bricks masonry and pierced bricks

Estudo da adição de argila expandida na formulação de concretos leves

Lightweight concrete has been the subject of several studies towards the development of new building materials. Emphasis has been given on the particle size effect and nature of aggregates used as raw materials. The present study includes an analysis of the materials that make this kind of concrete, analyzes of mechanical properties such as compressive and tensile strength, in addition to assessments of the interface concrete aggregate/matrix interface, porosity and absorption profile of chloride ions in lightweight concrete based on expanded clay. The experiments were carried out by molding cylindrical samples 100 mm in diameter and 200 mm in height. The dosage experiments were performed without additives or with the addition of minerals: (T1) 1: 2.01: 1.10: 0.78 (T2) 1: 2.00: 1.32 : 0.62 - (T3) 1 :1.93 :1.54: 0.47 (cement : sand : expanded clay 0500 : expanded clay 1506).The water to cement ratio was set to 0.43. Expanded clay minerals with different average particle sizes were used, i.e., 9.5 mm/0500 and 19 mm/1506. The larger aggregate was coated by a glassy layer, yielding lower water absorption characteristics to the concrete. The results showed that the use of light expanded clay aggregates is a technically interesting solution to the production of lightweight concrete for construction applications

Influência da vermiculita expandida na resistência à compressão e reologia de pastas cimentantes de poços de petróleo

Several problems related to the loss of hydraulic seal in oilwells, causing gas migration and/or contamination of the production zone by water, have been reported. The loss of the hydraulic seal is a consequence of cracks which can be occasioned either by the invasion of gas during the wait on cement or by the expansion of the casing causing the fracture of the cement sheath. In case of the pressure of the formation is higher than the pressure in the annulus, gas can migrate into the slurry and form microannulus, which are channels where gas migrates after the cement is set. Cracks can be also occasioned by the fracture of the cement sheath when it does not withstand the thermal and dynamic loads. In reservoirs where the oil is heavy, steam water injection operation is required in order to get the oil flowing. This operation increases the temperature of the casing, and then it expands and causes the fracture of the cement sheath in the annulus. When the failures on the cement are detected, remedial cementing is required, which raise costs caused by the interventions. Once the use of cement in the construction civil sector is older than its use in the petroleum sector, it is common to bring technologies and solutions from the civil construction and apply them on the petroleum area. In this context, vermiculite, a mineral-clay widely encountered in Brazil, has been used, on its exfoliated form, in the civil construction, especially on the manufacture of lights and fireproof concretes with excellent thermal and acoustical properties. It has already been reported in scientific journals, studies of the addition of exfoliated vermiculite in Portland cements revealing good properties related to oilwell cementing operations. Thus, this study aimed to study the rheological behavior, thickening time, stability and compressive strength of the slurries made of Portland cement and exfoliated vermiculite in 5 different compositions, at room temperature and heated. The results showed that the compressive strength decreased with the addition of exfoliated vermiculite, however the values are still allowed for oiwell cementing operations. The thickening time of the slurry with no exfoliated vermiculite was 120 min and the thickening time of the slurry with 12 % of exfoliated vermiculite was 98 min. The stability and the rheological behavior of the slurries revealed that the exfoliated vermiculite absorbed water and therefore increased the viscosity of the slurries, even though increasing the factor cement-water. The stability experiment carried out at 133 ºF showed that, there was neither sedimentation nor reduction of the volume of the cement for the slurry with 12 % of exfoliated vermiculite. Thus, the addition of exfoliated vermiculite accelerates the set time of the cement and gives it a small shrinkage during the wait on cement, which are important to prevent gas migration

Análise de propriedades térmicas e mecânicas de compósitos de argamassa e resíduo de borracha

Although already to exist alternative technique and economically viable for destination of used tires, quantitative data on properties of constructive elements that use the rubber waste as aggregate still are restricted. In the present work, the waste proceeding from industry of retreading as material for manufacture of composite destined to the production of constructive elements was considered. Mechanical and thermal properties of mortar had been analyzed Portland cement with addition of waste without treatment, in the ratios of 10%, 20% and 30% in mass in relation to the mass of the cement, substituting the aggregate in the trace in mortar 1:5 mass cement and sand. The size of the used residue varied between 0,30mm and 4,8mm (passing in the bolter 4,8mm and being restrained in the one of 0,30mm), being it in the formats fibers and granular. The influences of the size and the percentage of residue added to the mortar (in substitution to the aggregate) in the thermal and mechanical properties had been considered. Assays of body-of-test in thestates had been become fullfilled cool (consistency index) and hardened (absorption of water for capillarity, strength the compression, traction and strength flexural). The work is centralized in the problem of the relation thermal performance /strength mechanics of used constructive systems in regions of low latitudes (Been of the Piauí), characterized for raised indices of solar radiation.