Interacção estrutura/fundação/terreno: influência das vigas de fundação no comportamento de edifícios fundados em estacas

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil - Estruturas e Geotecnia

Desenvolvimento da prótese biomecânica do joelho

Este trabalho teve como objectivo o desenvolvimento em computador de uma prótese transfemural para amputados acima do joelho. A prótese desenvolvida replica a geometria conhecida do movimento de rotação no joelho, possui também um cilindro de amortecimento hidráulico, de modo a proporcionar um movimento mais próximo do fisiológico natural. Deste modo garante-se mais estabilidade nas fases de apoio, e maior segurança e conforto aos amputados durante a sua marcha no dia-a-dia. Para desenvolver a prótese realizou-se a modelação computacional da prótese transfemural no SolidWorks 2008. Para obtenção do movimento humano utilizou-se valores de deslocamentos lineares e angulares dos membros inferiores obtidos no Laboratório da biomecânica “MovLab” da Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias. Para captura do movimento utilizou-se o sistema Vicon de captura de imagem e processamento da cinemática do movimento. Foram registados os valores da força de contacto na passada, através do uso de uma plataforma de forças. Com base no modelo desenvolvido foram realizadas várias simulações de dinâmica inversa, sendo criado dois modelos biomecânico correspondentes a uma pessoa com e sem amputação. Utilizando o movimento capturado por vídeo de uma pessoa a Andar Normal, a Correr e a Saltar, comparou-se os resultados obtidos nas simulações com os valores medidos em laboratório. Para as diferentes simulações os valores obtidos de picos máximos das forças tiveram magnitudes bastantes próximas dos valores obtidos em laboratório, o que indica que a metodologia desenvolvida durante este trabalho representa um bom modelo para estudo e desenvolvimento de próteses.

Reorganização dos componentes neuro-motores com influência na marcha em indivíduos com lesão do sistema nervoso central - impacto funcional

Objectivo: Avaliar o impacto qualitativo de um programa de intervenção em fisioterapia, segundo o Conceito de Bobath, nas actividades e participação de dois indivíduos com lesão do Sistema Nervoso Central. Avaliar as modificações no comportamento da actividade muscular ao longo da fase de apoio do ciclo da marcha, na força de reacção ao solo e respectiva contribuição muscular. Metodologia: A avaliação realizou-se antes e após um programa de intervenção, segundo a abordagem do Conceito de Bobath, através da Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde, electromiografia, plataforma de forças e máquina fotográfica. Resultados: Obteve-se melhorias na restrição da participação e na limitação da actividade. Verifica-se uma tendência de modificação do comportamento muscular ao longo da fase de apoio e na componente antero-posterior (Fy), mais evidente no mecanismo de aceleração. A mudança na contribuição muscular para a este mecanismo é mais evidente. Conclusão: O programa de intervenção, segundo o Conceito de Bobath, induziu mudanças positivas quanto à funcionalidade dos indivíduos, reflectindo-se na possibilidade de reorganização dos componentes neuro-motores em indivíduos com lesão do Sistema Nervoso Central.

Comfort and functionality of pregnant women's feet study of kinetic parameters with silicon insoles

As gestantes, fruto das suas alterações fisiológicas e biomecânicas, constituem uma população de risco relativamente a dores ou lesões do sistema músculo-esquelético, nomeadamente, nos membros inferiores e coluna. Os objectivos deste estudo consistiram em avaliar: (i) a dor e o conforto dos pés durante a marcha: sem o uso de qualquer palmilha nas gestantes e no grupo de controlo; com a aplicação de uma palmilha de retropé e com a aplicação de uma palmilha completa (nas gestantes); (ii) a distribuição das pressões plantares e, (iii) as forças de reacção do solo nas mesmas condições experimentais. Avaliámos ainda a duração das diferentes fases do ciclo de marcha nas gestantes, com e sem palmilhas, e no grupo de controlo, sem o uso de palmilha. Os nossos resultados mostraram que: (i) as gestantes demoram mais tempo a completar a fase de apoio da marcha, (ii) têm um aumento significativo de dores nos pés, face ao grupo de controlo, (iii) as gestantes sentem menos dor e mais conforto quando realizam marcha, com palmilhas, especialmente com a palmilha completa, (iv) a palmilha completa redistribui as forças, diminui os valores de pressão e aumenta a área de contacto do pé com o solo. Os nossos resultados sugerem que, o uso da palmilha completa de silicone, durante a marcha, pode ser eficaz na melhoria da sintomatologia dolorosa e no aumento do conforto da grávida.

Caracterização cinética e cinemática da marcha de indivíduos adultos obesos

O presente estudo apresenta a caracterização cinemática e cinética da marcha de indivíduos obesos. Envolveu instrumentos como Pedar-Novel, para recolha de dados da pressão plantar; Plataforma Bertec 4060-10, para dados de Força de Reacção ao Solo (FRS), Câmaras digitais Sony, 50Hz para ângulos do pé; IPAQ para dados de actividade física. Foram seleccionados individuos com IMC≥30Kg/m2, para o grupo experimental e com IMC≤ 30Kg/m2 para o grupo controlo. Os resultados mostraram pelos valores de FRS e respectivos tempos de ocorrência que indivíduos obesos, quando comparados com indivíduos eutróficos, exercem forças superiores ocasionando uma sobrecarga mecânica ao nível do sistema músculo-esquelético.

Análise biomecânica da marcha e funcionalidade em crianças com Paralisia Cerebral: efeito da intervenção da fisioterapia com facilitação em tapete rolante

Introdução: As crianças com Paralisia Cerebral evidenciam frequentemente alterações da sua funcionalidade global, evidenciadas nomeadamente na marcha. Diferentes protocolos de facilitação da marcha em tapete rolante têm vindo a ser alvo de estudos no sentido de clarificar a sua eficácia nesta população. Estes sugerem uma evolução positiva dos diferentes aspectos estudados (funcionalidade global, resistência cardiorespiratória, componentes da marcha), contudo utilizam diferentes metodologias e especificidades do protocolo, não existindo consenso acerca das melhores condições de utilização. Objectivo(s): O presente trabalho teve como objectivo principal avaliar o efeito da aplicação de um protocolo de marcha em tapete rolante (PMTR) em crianças com Paralisia Cerebral (PC) espástica, nos parâmetros biomecânicos da mesma e funcionalidade global. Métodos: Participaram no estudo 9 crianças com PC do tipo diplégico e hemiplégico inscritos na Associação de Paralisia Cerebral de Braga (APCB), com idades compreendidas entre os 3 e os 8 anos de idade. Cada criança foi avaliada antes e após a aplicação do PMTR, através da análise biomecânica da marcha (dinamometria e electromiografia de superfície), bem como da aplicação do teste de medida da função motora (TMFM). A amostra foi dividida em dois grupos – grupo sujeito ao protocolo de marcha em tapete rolante (GPMTR) (n=5) e grupo controlo (GC) (n=4). O protocolo em tapete rolante foi incluído nas sessões de intervenção de fisioterapia, com uma frequência semanal de 2 a 3 vezes por semana, durante um período de 10 semanas consecutivas, após o qual foram repetidas as avaliações iniciais. Resultados: A análise dos resultados permitiu verificar evoluções no GPMTR ao nível do score total da TMFM e especialmente na dimensão E, o que revelou melhorias significativas da funcionalidade motora global neste grupo. Verificaram-se ainda, em termos eletromiográficos um melhor padrão de recrutamento muscular, bem como, no que se refere à análise dinamométrica, evoluções positivas, na componente vertical das forças de reacção do solo.Conclusão: O presente estudo parece sugerir que a inclusão da facilitação da marcha em tapete rolante no plano de intervenção pode contribuir para uma melhoria nos parâmetros biomecânicos da marcha e funcionalidade global de crianças com Paralisia Cerebral do tipo diplégico e hemiplégico, com idades compreendidas entre os 3 e os 8 anos.

Avaliação da influência do substrato utilizado na qualidade e quantidade das parcelas de água escoada, percolada e armazenada em três estruturas experimentais de telhado verde extensino

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Projeto de cortinas de contenção ancoradas : efeito das características geotécnicas e geométricas no dimensionamento

Neste trabalho pretende-se estudar a influência das características geotécnicas e geométricas no dimensionamento de cortinas de contenção ancoradas. Para a concretização destes objetivos escolheu-se uma parede tipo Berlim definitivo ancorada, tendo-se abordado o seu processo construtivo e constatado a necessidade de o seguir com rigor. Concluído isto, fez-se uma introdução ao programa de elementos finitos, Phase2, da Rocsciense. A parte mais importante da presente dissertação visa perceber o funcionamento deste tipo de construção e o que mais influencia o seu comportamento. Após se ter admitido um modelo, as características do solo a utilizar, e compreendido de que forma poderia ser utilizado o software mencionado e como proceder à modelação que mais se aproxima de uma situação real, simulou-se o caso de estudo considerado e efetuou-se a sua análise do ponto de vista de deslocamentos horizontais na cortina. Esta primeira análise resultou em deslocamentos que, comparados com os dos casos de estudo referidos na bibliografia, se consideram aceitáveis. Após análise do estudo base, que será designado ao longo do trabalho por estudo base 1 (E1), procedeu-se a uma análise paramétrica, ou seja, realizaram-se vários estudos, onde para cada um deles se fez variar um parâmetro de cada vez. Esses parâmetros são propriedades geotécnicas do solo, características geométricas da parede e características dos elementos de ancoragem. No estudo 2, também designado por E2, utiliza-se uma parede moldada em substituição do muro de Berlim definitivo utilizado no E1. Estes estudos paramétricos vão desde o Estudo 2 (E2) ao Estudo 15 (E15) e todos eles são apresentados em comparação com o estudo base. Por fim, conclui-se que o comportamento entre o muro de Berlim definitivo e a parede moldada são diferentes, sobretudo na distribuição de deslocamentos ao longo da cortina, sendo esta diferença provocada essencialmente pelas diferenças no processo construtivo. Quanto à alteração dos parâmetros em estudo os que mais afetam o comportamento do muro são a variação do módulo de deformabilidade do solo, a presença de um estrato rijo ao nível do fundo da escavação, a variação da inclinação das ancoragens e a força de pré-esforço aplicada.

Módulo de resiliência de um solo arenoso e de suas misturas com alcatrão fracionado e cal

O conhecimento do módulo de resiliência dos solos de subleito e dos materiais que compõem as camadas de pavimentos rodoviários é obrigatório para uma análise eficiente de seu comportamento estrutural como um todo. Devido à importância dos materiais granulares como constituintes de camadas de pavimentos rodoviários flexíveis, tem-se evidenciado maior interesse em abordar a sua resposta resiliente e de misturas estabilizadas quimicamente obtidas a partir destes, procurando conhecer o seu comportamento mecânico, sob a ação de cargas repetidas, quando constituintes do pavimento de estradas florestais. Buscou-se, com a realização deste trabalho, identificar o módulo de resiliência de um solo arenoso comum na região de Viçosa-MG, em seu estado natural e quando estabilizado com cal e alcatrão, e propor correlações empíricas entre este e outros parâmetros geotécnicos de fácil obtenção em laboratório.

Estudo do efeito da face sobre o equilíbrio de estruturas de contenção de solo reforçado sob condições de trabalho

Os métodos de análise de estruturas de contenção de solo reforçado sob condições de trabalho, em geral, desconsideram a contribuição da face para o equilíbrio da estrutura. Visando estudar a influência do peso específico da face e das propriedades relacionadas à rigidez da mesma sobre o desempenho das estruturas de solo reforçado, são realizadas simulações numéricas de diversas estruturas, utilizando a versão de dupla precisão do programa CRISP92-SC. Avalia-se, também, o emprego de diferentes tipos de elementos para a representação da face. Verifica-se que a face rígida impõe redução significativa das solicitações máximas de tração nos reforços e dos deslocamentos das estruturas de solo reforçado. A influência do peso específico da face sobre a estabilidade interna dos maciços reforçados mostrase desprezível e constata-se que a rigidez à flexão e a rigidez axial da face, função da sua geometria e do seu módulo de Young, são parâmetros influentes no comportamento das estruturas de contenção de solo reforçado. As variações da tração no reforço e da resultante de força cortante na face, em decorrência do enrijecimento da face, são analisadas e propõe-se uma relação entre elas. Quanto à forma de representação de uma face com rigidez expressiva, na simulação de uma estrutura de solo reforçado com o CRISP92-SC, é observado que a representação da face, seja por elementos de viga, seja por elementos quadriláteros, não altera os resultados da análise.

Propriedades eletroquímicas de um solo eletropositivo influenciadas pela adição de diferentes fontes de matéria orgânica

Um Latossolo Vermelho-Amarelo com mineralogia predominantemente gibbsítica e com caráter eletropositivo foi utilizado para estudos de propriedades eletroquímicas e mecanismos de dispersão, diante da adição de matéria orgânica. Foram utilizadas duas fontes orgânicas, caracterizadas como material não humificado (esterco) e humificado (ácido húmico extraído de turfa). Porções de solo foram incubadas com doses de 0; 7,5; 15,0; 22,5; e 30,0 g kg-1 dos adubos orgânicos. Foram analisados argila dispersa em água, condutividade elétrica, pH em água e em KCl, bem como determinados o ponto de efeito salino nulo (PESN) e o potencial elétrico superficial (Ψo). Observou-se comportamento distinto entre os tratamentos com esterco e com ácidos húmicos em relação à dispersão de argilas. A adição de esterco provocou aumento da dispersão, o que pode estar relacionado com o aumento da condutividade elétrica pela presença de sais. Por outo lado, a adição de ácido húmico promoveu a floculação das argilas, em decorrência, provavelmente, da formação de complexos argilo-húmicos. O PESN decresceu linearmente com a adição dos adubos orgânicos, principalmente nos tratamentos com ácido húmico. A floculação não esteve obrigatoriamente associada a uma condição de baixo módulo de Ψo. Nos tratamentos com doses mais elevadas de ácido húmico, foi observada carga negativa, apesar de não se observar dispersão de argila, provavelmente pelo fato de os ácidos húmicos apresentarem propriedades eletroquímicas distintas da matriz mineral, em função da sua condição de polieletrólito e da possibilidade de alteração na configuração da macromolécula.

Sistema de aquisição de dados para equipamento de medida da permeabilidade intrínseca do solo ao ar

A permeabilidade intrínseca - ou simplesmente permeabilidade do solo ao ar - é uma propriedade importante para a identificação de alterações no espaço poroso do solo causadas pelas práticas de manejo, na estimativa de propriedades do solo mais difíceis e onerosas e na composição de modelos de fluxo de fluidos em solos agrícolas e em solos contaminados. O objetivo do presente estudo foi construir um sistema de aquisição de dados (módulo eletrônico e programa computacional) para a medida da permeabilidade do solo ao ar em laboratório, utilizando-se materiais disponíveis no local e ferramentas computacionais de acesso livre. O sistema de aquisição de dados mostrou-se bastante preciso na determinação da permeabilidade do solo ao ar, com intervalo de confiança de 9,42 ± 0,085 μm² (95 %), para uma amostra-padrão constituída de partículas com diâmetro de 0,106 a 0,250 mm da fração areia de um Latossolo Vermelho-Amarelo textura média. A estimativa da permeabilidade do solo ao ar, considerando a viscosidade dinâmica do ar em função da temperatura, foi significativamente maior que a estimativa com valor fixo de viscosidade dinâmica em aproximadamente 20 ºC. A medição realizada em uma amostra de solo com estrutura indeformada de um Latossolo Vermelho foi tão precisa quanto à da amostra-padrão, e a estimativa da massa de água removida da amostra foi de 3,27 mg.

Propriedades físico-hídricas do solo e demanda energética de haste escarificadora em Argissolo compactado

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da compactação nos atributos físico-hídricos do solo e na demanda energética da haste escarificadora, além de avaliar as propriedades físico-hídricas abaixo da profundidade de trabalho da haste. O trabalho foi conduzido em Argissolo Vermelho-Amarelo de textura francoarenosa, com os seguintes tratamentos: plantio direto por 13 anos; plantio direto por 13 anos em solo escarificado; plantio direto em solo com compactação adicional; e plantio direto em solo com compactação adicional escarificado. A compactação, ao longo da profundidade escarificada, foi verificada por meio dos dados de esforço de tração associados à haste escarificadora, obtidos com auxílio de um anel octogonal ligado a um módulo de aquisição de dados. Foram determinados densidade, porosidade total, macroporosidade, microporosidade, condutividade hidráulica saturada e resistência mecânica do solo à penetração. A compactação elevou a densidade e a resistência mecânica à penetração do solo, reduziu a porosidade total e a macroporosidade, porém sem causar efeitos significativos na microporosidade. A compactação aumentou a demanda energética da haste escarificadora em 21,64%, o que elevou os valores médios de esforço de tração de 5,33 para 6,35 kN. A escarificação não elevou o estado de compactação do solo abaixo da profundidade de trabalho da haste escarificadora, em solo francoarenoso.

Comportamento resiliente de um solo argiloso da região de Viçosa-MG no estado natural e estabilizado com cimento e alcatrão fracionado

A importância do estudo das características resilientes dos solos e das misturas estabilizadas quimicamente justifica-se pela necessidade de conhecer o seu comportamento mecânico, sob a ação de cargas repetidas e transientes, quando constituintes do pavimento de estradas florestais. O método tradicional de determinação do módulo de resiliência, em laboratório, requer o emprego de um equipamento triaxial de cargas repetidas, que é relativamente complexo e caro, o que leva à necessidade de se desenvolver métodos mais simples para determinação do módulo de resiliência. Assim, buscou-se com este trabalho determinar o módulo de resiliência de um solo argiloso comum na região de Viçosa-MG em seu estado natural e quando estabilizado com cimento e alcatrão, como também propor correlações empíricas entre este e outros parâmetros geotécnicos de fácil obtenção em laboratório.

Agregação de um latossolo vermelho submetido a cinco sistemas de preparo do solo em Uberaba - MG

Visando à obtenção de dados relativos aos efeitos de sistemas de preparo periódico do solo e sua relação com a degradação do solo e a capacidade de incorporação de resíduos, avaliaram-se a distribuição percentual de agregados do solo, o diâmetro médio geométrico, o módulo de finura e a incorporação de resíduos, durante o ano agrícola de 2001-2002. A área em estudo foi classificada como Latossolo Vermelho distrófico, localizada no município de Uberaba - MG. Utilizou-se do delineamento estatístico em blocos casualizados com quatro repetições, tendo como tratamentos o preparo periódico primário do solo com o escarificador, enxada rotativa, arado de aivecas, grade aradora e arado de discos. As análises dos resultados mostraram a enxada rotativa e a grade aradora como os equipamentos mais agressivos à estrutura do solo. O escarificador e a enxada rotativa apresentaram menor capacidade de incorporação dos resíduos vegetais. O escarificador manteve maior cobertura vegetal e maior grau de agregação do solo.