Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12-07Bitstream added on 2014-06-13T18:21:00Z : No. of bitstreams: 1 rodrigues_rj_me_botfca.pdf: 902601 bytes, checksum: 9baea22d312bae3968d03e4330aa0117 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / O planejamento de atividades em áreas, notadamente em áreas extensas como o caso canaviais, rurais é inegavelmente melhor dimensionado quando se tem em mãos acuradas plantas planialtimetricas. Em que use a existência de cartas oficiais, como são exemplos as cartas do IBGE e as cartas do plano Cartográfico do Estado de São Paulo, não raras vezes o planejador necessitsa de maior acuracidade no que diz respeito à equidistância vertical entre curvas. O tradicional levantamento topográfico convencional embora apresente excelente resultado, tem como inconveniência o tempo dispendido e custos. Dentro desse contexto, foi desenvolvido o presente projeto que teve como objetivo constatar a acurácia de carta de relevo obtida pelo sistema de posicionamento global, tendo como testemunha cordões de contorno precisamente locados através de método geométrico. Paralelamente o presente projeto teve também por objetivo comparar diferenças de área segundo superfície em plano e inclinado calculado segundo métodos eletrônico e manual e a possível influência do relevo na estimativa de produção de cana-deaçúcar. 2 Os resultados obtidos mostram, que os dados coletados por um receptor GPS topográfico Pró XR Trimble permitiram a geração de planta planialtimétrica com equidistância vertical de 1,0 metro cuja precisão foi compatível com o relevo real de campo, pelo que se pode sugerir a utilização do método como sustentação ao planejamento de projetos agrícolas. Foi também possível constatar que as metodologias adotadas para cálculo de área considerando plano inclinado (X Y Z) nos métodos manual e eletrônico, proporcionaram os mesmos resultados sendo que ambos apresentaram diferença de 0,27% com relação à respectiva projeção horizontal o que não explica a diferença entre a produção estimada e real geralmente ao redor de 5,0 %, segundo a Associação dos Plantadores de Cana do Médio Tietê. / The planning of activities in agricultural areas, especially in extensive areas as the canaviais, undeniably it is better calculated when there are improved altimetric plain plants. Where it uses the existence of official letters, as the letters of IBGE and the letters of the Cartographic plan of the State of São Paulo are examples, not rare times the planner needs bigger exactness in relation to the equality of vertical distance between curves. The traditional conventional topographical survey, even so presents excellent result, has as inconvenience the spent time and costs. Inside of this context, the present project was developed that had as objective to evidence the exactness of the relief letter gotten for the global positioning system, having as witness laces of contour necessarily leased through the geometric method. Parallel, the present project had also for objective to compare differences of area as surface in plan and inclined, calculated as eletronic and manual methods and the possible influence of the relief in the estimate cane-of-sugar production. The gotten results show that the data collected for a topographical receiver GPS Pró XR Trimble had allowed the generation of altimetric plain plant with 4 equality of vertical distance of 1,0 meter whose precision was compatible with the real relief of field, for what if can suggest the use of the method as sustentation to the planning of agricultural projects. It was also possible to evidence that the methodologies adopted for calculation for area considering plain inclined (X, Y, Z) in the manual and electronic methods, had provided the same results, being that both had presented difference of 0,27% with regard to the respective horizontal... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2301391 bytes, checksum: f5c76a6345ef51b0f44c4bc66f2b19da (MD5) Previous issue date: 2010-07-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The source of renewed or clean energy, such as, the eolic energy is presented as an option for the reduction of the energy based on fossil fuel. Brazil, and in special the Brazilian northeast region, is privileged in the eolic potential due to the presence of the trade winds. In this sense, the present study consists of developing a tool to evaluate the potential of eolic power as well as to evaluate the impacts of climatic changes on the intensive kinetic energy of the winds. Climate data from the regional model MM5 (Fifth-Generation NCAR/Penn State Mesoscale Model) under current (1980-2000) and future global warming conditions (2080-2100) have been utilized. These data served as boundary and initial conditions for a micro-scale model in order to evaluate the role/impact of different surface conditions and topography of the eolic energy. The results show that for the future interval there exist a positive trend leading to an intensification of the kinetic energy of the winds, in particular in the second half of the year. This highlights the viability of application of eolic plants in this region of Brazil for both, the current period and the future. The models simulations also indicate the winter period, as being the time most significant of eolic potential, with values of the intensive kinetic energy varying between 15 J/kg the 55 J/kg. The results still indicate that the optimum positioning of eolic turbines as well as the height of the towers, are between 80 and 100 meters from the soil surface. Finally, our investigation suggests that the interface between models of different complexities, as well as the application of different methodologies for the calculation of the eolic potential, is extremely useful to increase the accuracy of estimates of the local capacity for the generation of eolic energy. / As fontes de energias renováveis ou limpas, tais como, a eólica, apresenta-se como uma opção para a redução do uso de energia a base de combustíveis fósseis. O Brasil, e em especial o território do nordeste brasileiro, é privilegiado no potencial eólico já que a sua localização abrange a área dos ventos Alísios.. Portanto o presente trabalho consiste em desenvolver uma metodologia para avaliar o potencial eólico do nordeste brasileiro, e avaliar os impactos das mudanças climáticas sobre a energia cinética intensiva dos ventos. Para esse estudo usou-se dados do modelo climático regional MM5 (Fifth-Generation NCAR / Penn State Mesoscale Model) sob condições de período atual (1980-2000) e futuro (2080-2100), com cenário de aquecimento global. Com os dados provenientes do MM5 foi feito a interface com o modelo de microescala, visando modelar os primeiros metros da camada limite atmosférica para a obtenção de perfis verticais de velocidade do vento sobre terrenos complexos, e mapas de potencial eólico em diferentes altitudes. Os resultados mostraram que em um cenário futuro todas as estações do ano apresentaram tendências de intensificação da energia cinética intensiva dos ventos, sendo que as anomalias mais evidentes ocorrem na segunda metade do ano. Isso mostra a viabilidade de aplicação de plantas eólicas nesta região do Brasil tanto para o período atual como para um cenário futuro. Predições dos modelos indicam o período de Junho a Agosto (Inverno), como sendo a época mais significativa de potencial eólico, com valores da energia cinética intensiva variando entre 15 J/kg a 55 J/kg. Os resultados ainda indicaram que o melhor posicionamento de turbinas eólicas bem como a altura das torres, entre 80 e 100 metros do solo. O estudo sugere que a interface entre modelos de diferentes complexidades, bem como a aplicação de diferentes metodologias para o cálculo do potencial eólico, é importante para aumentar a precisão e a confiabilidade das estimativas da capacidade de geração de energia eólica.

Orientador: Lincoln Gehring Cardoso / Banca: Sérgio Pascoal de Campos / Banca: Rutênio José Latanze / Resumo: O planejamento de atividades em áreas, notadamente em áreas extensas como o caso canaviais, rurais é inegavelmente melhor dimensionado quando se tem em mãos acuradas plantas planialtimetricas. Em que use a existência de cartas oficiais, como são exemplos as cartas do IBGE e as cartas do plano Cartográfico do Estado de São Paulo, não raras vezes o planejador necessitsa de maior acuracidade no que diz respeito à equidistância vertical entre curvas. O tradicional levantamento topográfico convencional embora apresente excelente resultado, tem como inconveniência o tempo dispendido e custos. Dentro desse contexto, foi desenvolvido o presente projeto que teve como objetivo constatar a acurácia de carta de relevo obtida pelo sistema de posicionamento global, tendo como testemunha cordões de contorno precisamente locados através de método geométrico. Paralelamente o presente projeto teve também por objetivo comparar diferenças de área segundo superfície em plano e inclinado calculado segundo métodos eletrônico e manual e a possível influência do relevo na estimativa de produção de cana-deaçúcar. 2 Os resultados obtidos mostram, que os dados coletados por um receptor GPS topográfico Pró XR Trimble permitiram a geração de planta planialtimétrica com equidistância vertical de 1,0 metro cuja precisão foi compatível com o relevo real de campo, pelo que se pode sugerir a utilização do método como sustentação ao planejamento de projetos agrícolas. Foi também possível constatar que as metodologias adotadas para cálculo de área considerando plano inclinado (X Y Z) nos métodos manual e eletrônico, proporcionaram os mesmos resultados sendo que ambos apresentaram diferença de 0,27% com relação à respectiva projeção horizontal o que não explica a diferença entre a produção estimada e real geralmente ao redor de 5,0 %, segundo a Associação dos Plantadores de Cana do Médio Tietê. / Abstract: The planning of activities in agricultural areas, especially in extensive areas as the canaviais, undeniably it is better calculated when there are improved altimetric plain plants. Where it uses the existence of official letters, as the letters of IBGE and the letters of the Cartographic plan of the State of São Paulo are examples, not rare times the planner needs bigger exactness in relation to the equality of vertical distance between curves. The traditional conventional topographical survey, even so presents excellent result, has as inconvenience the spent time and costs. Inside of this context, the present project was developed that had as objective to evidence the exactness of the relief letter gotten for the global positioning system, having as witness laces of contour necessarily leased through the geometric method. Parallel, the present project had also for objective to compare differences of area as surface in plan and inclined, calculated as eletronic and manual methods and the possible influence of the relief in the estimate cane-of-sugar production. The gotten results show that the data collected for a topographical receiver GPS Pró XR Trimble had allowed the generation of altimetric plain plant with 4 equality of vertical distance of 1,0 meter whose precision was compatible with the real relief of field, for what if can suggest the use of the method as sustentation to the planning of agricultural projects. It was also possible to evidence that the methodologies adopted for calculation for area considering plain inclined (X, Y, Z) in the manual and electronic methods, had provided the same results, being that both had presented difference of 0,27% with regard to the respective horizontal... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O presente trabalho tem como objetivo a caracterização experimental e modelagem constitutiva do comportamento de metais CFC (Cúbicos de Face Centrada) policristalinos quando submetidos a altas taxas de deformação. O material empregado no desenvolvimento do trabalho é uma liga de alumínio comercialmente pura: o alumínio AA1050. No âmbito da presente investigação, os experimentos são conduzidos à temperatura ambiente. O desenvolvimento experimental tem por objetivo evidenciar as principais características constitutivas que descrevem o comportamento macroscópico desta classe de metais quando submetidos a processos de deformação envolvendo altas taxas de deformação: (i) o endurecimento induzido pela deformação; (ii) o endurecimento induzido pela taxa de deformação; e (iii) a sensibilidade instantânea em relação à taxa de deformação. Para a caracterização de cada uma destes aspectos constitutivos, são realizados experimentos específicos utilizando equipamentos desenvolvidos, em sua maioria, no contexto da presente investigação. De forma geral, os experimentos consistem em ensaios de compressão envolvendo uma ampla faixa de taxas de deformação, variando desde condições quasi-estáticas a taxas na ordem de 104 s−1. Os resultados experimentais, juntamente com evidências experimentais macro e microscópicas disponíveis na literatura, dão suporte ao desenvolvimento de um modelo constitutivo elasto-viscoplástico. A formulação constitutiva segue uma abordagem semi-física, na qual a escolha das variáveis inelásticas e proposição de suas regras de evolução são qualitativamente guiadas por considerações metalúrgicas baseadas no acúmulo e organização de discordâncias O modelo proposto, embora consista em uma abordagem simplificada quando comparado a modelos de base física, é capaz de representar separadamente cada uma das características constitutivas destacadas anteriormente. Com base nos resultados experimentais aqui obtidos, o modelo elasto-viscoplástico proposto é então ajustado e posteriormente validado. Na sequência é desenvolvida a formulação numérica relacionada ao modelo proposto. A abordagem como um todo é inserida em um contexto de deformações finitas seguindo uma descrição Lagrangiana Total. O desenvolvimento numérico descreve o procedimento utilizado para solução de problemas de equilíbrio não lineares seguindo uma formulação incremental implícita empregando o método dos elementos finitos. Em um contexto local, é utilizado um esquema de integração implícito seguindo um mapeamento exponencial. A linearização das equações de mapeamento de retorno possibilita a derivação analítica do módulo tangente consistente. O modelo constitutivo, bem como o procedimento numérico, são utilizados para a solução de problemas numéricos clássicos como: ensaio de compressão em condições de deformações homogêneas, e compressão envolvendo contato com atrito. As simulações numéricas avaliam tanto a capacidade constitutiva do modelo proposto em descrever o comportamento de estruturas quando deformadas sob condições envolvendo elevadas taxas de deformação, quanto à eficiência do procedimento numérico a partir de análises de convergência Em conclusão, com o procedimento experimental adotado é possível evidenciar as principais características macroscópicas inerentes ao comportamento de metais quando submetidos a processos de deformação envolvendo altas velocidades. Além disso, com base nos resultados analíticos e numéricos, observa-se que o modelo constitutivo proposto é capaz de reproduzir de forma satisfatória os comportamentos evidenciados experimentalmente. / The present work aims at performing the experimental characterization and constitutive modeling associated with the mechanical behavior of polycrystalline FCC (Face Centered Cubic) metals when subjected to high strain-rate deformations. The material to be employed in the experiments is a commercially pure aluminum alloy: aluminum AA1050. Within the present investigation context, experiments are performed at room temperatures. The primary objective of the laboratory experiments is to assess the main constitutive features associated with the macroscopic mechanical behavior observed for FCC metals subjected to high strain-rate deformation processes: (i) strain-hardening; (ii) strain-rate-hardening; and (iii) instantaneous rate-sensitivity. In order to characterize each constitutive feature, experiments using equipments specifically devised to achieve the objectives are performed. The laboratory investigation consists of compression tests involving a wide strain-rate range, from quasi-static conditions to strain-rates of the order of 104 s−1. Experimental results together with micro and macroscopic experimental evidences available in the literature give support to the development of a elastic-viscoplastic model. The stress-strain formulation follows a semi-physical approach, in which inelastic variables and their evolution equations are qualitatively motivated by metallurgical considerations based on the storage and arrangement of dislocations. Although its simplified nature when compared to physically-based models, the proposed model is capable of representing separately each one of the constitutive features highlighted early In addition, in analogy to the stress-strain proposition, a model describing the material hardness evolution in terms of strain and strain-rate histories is also provided. Based on the obtained experimental results, the proposed elastic-viscoplastic and hardness evolution models are adjusted and then validated. The corresponding stress-strain numerical formulation is developed in a subsequent step. The approach as a whole is integrated into finite strain framework following a Total Lagrangian description. The procedure employed to solve nonlinear equilibrium problem follows an implicit incremental formulation implemented in the context of the finite element method. At a local level, an implicit integration scheme based on an exponential mapping is adopted. From linearization of return mapping equations, an analytical consistent tangent modulus is obtained. Both constitutive model and numerical approach are employed to simulated classical problems: a compression test involving homogeneous deformation and a compression test involving contact and frictional conditions. Numerical simulations evaluate the constitutive capabilities associated with the proposed model when predicting the structural behavior at high strain-rate loadings. Furthermore, numerical efficiency and robustness related to the present procedure are also assessed by means of convergence analysis. While the adopted experimental procedure gave fundamental evidences of the main macroscopic features inherent in the metallic material behavior when subjected to high strain-rate deformations, the analytical and numerical results demonstrated that the proposed constitutive model is able to suitably reproduce the observed behavior.

abstract: Climate change has been one of the major issues of global economic and social concerns in the past decade. To quantitatively predict global climate change, the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) of the United Nations have organized a multi-national effort to use global atmosphere-ocean models to project anthropogenically induced climate changes in the 21st century. The computer simulations performed with those models and archived by the Coupled Model Intercomparison Project - Phase 5 (CMIP5) form the most comprehensive quantitative basis for the prediction of global environmental changes on decadal-to-centennial time scales. While the CMIP5 archives have been widely used for policy making, the inherent biases in the models have not been systematically examined. The main objective of this study is to validate the CMIP5 simulations of the 20th century climate with observations to quantify the biases and uncertainties in state-of-the-art climate models. Specifically, this work focuses on three major features in the atmosphere: the jet streams over the North Pacific and Atlantic Oceans and the low level jet (LLJ) stream over central North America which affects the weather in the United States, and the near-surface wind field over North America which is relevant to energy applications. The errors in the model simulations of those features are systematically quantified and the uncertainties in future predictions are assessed for stakeholders to use in climate applications. Additional atmospheric model simulations are performed to determine the sources of the errors in climate models. The results reject a popular idea that the errors in the sea surface temperature due to an inaccurate ocean circulation contributes to the errors in major atmospheric jet streams. / Dissertation/Thesis / M.S. Mechanical Engineering 2014

Esta pesquisa apresenta o comportamento estrutural da Catedral da Sé de São Paulo em termos de deslocamentos e de tensões a partir do desenvolvimento de um modelo numérico tridimensional simplificado e da consideração do comportamento elástico-linear dos materiais. Construção gótica do século XX, a igreja matriz é um símbolo religioso, arquitetônico e social e sua praça, palco de manifestações e de expressão popular. Seu estilo gótico e o céu abobadado são interrompidos por um espaço octogonal sobre o qual se ergue uma cúpula renascentista. Inicialmente, são abordados aspectos da arquitetura da igreja e seus principais espaços são descritos; também são apresentadas as características geométricas dos elementos estruturais e as características mecânicas dos materiais, bases para a construção do modelo matemático. Em seguida, a estrutura da igreja é analisada quanto aos deslocamentos e às tensões, tendo-se feito, além do estudo da Catedral tal qual ela é, simulações em que são retirados os arcobotantes e as torres frontais, o que permite um estudo qualitativo e quantitativo da importância destes elementos estruturais para o equilíbrio do conjunto. Verifica-se que as regiões da igreja que apresentam os maiores deslocamentos também são aquelas mais críticas em termos de tensão, e algumas fissuras encontradas na igreja podem ser relacionadas aos carregamentos considerados nesta pesquisa. Constata-se que a Catedral da Sé é bem concebida e que seus elementos principais comportam-se estruturalmente como os das catedrais góticas originais. / In this research, the structural behavior of the Cathedral of Sé in terms of displacements and stresses is presented, based on a simplified three-dimensional numerical model and the consideration of linear-elastic behavior of materials. Gothic building of the twentieth century, the Cathedral of Sé is a religious, architectural and social symbol and its square, scene of demonstrations and popular expression. Its Gothic style and vaulted sky are interrupted by an octagonal space on which stands a Renaissance dome. Initially, different aspects of the architecture of the church are discussed and its main areas are described, as well as are presented the geometric characteristics of its elements and the mechanical properties of its materials, bases for the construction of the mathematical model. In the sequence, the structure of the church is analyzed in terms of displacements and stresses, and in addition to the analysis of the Cathedral as it really is, simulations in which the flying buttresses and the front towers are removed are done, since they allow for the determination of the qualitative and quantitative importance of these structural elements to the equilibrium of the church. This research shows that the regions of the church in which the largest displacements occur are also those most critical in terms of stresses, and some of the cracks found in the building may be related to the loads considered in this study. The analysis done shows that the Cathedral of Sé is well designed and that its main elements behave structurally as those of the original Gothic cathedrals.

As lajes mistas de aço e concreto consistem de um sistema estrutural formado por fôrmas de aço (chapas perfiladas) permanentes sobre a qual é lançado o concreto armado. Após a cura do concreto, esses elementos trabalham conjuntamente, garantindo o comportamento misto. Esse tipo de sistema é amplamente utilizado na construção civil brasileira, por propiciar diversas vantagens, como a não utilização de fôrmas de madeiras e escoras. Com a finalidade de avaliar o comportamento térmico, estrutural e termoestrutural acoplado desse tipo de sistema, foram desenvolvidos modelos numéricos em elementos finitos no pacote computacional TNO DIANA em duas etapas distintas. Na primeira etapa é feita uma análise térmica bidimensional, cujos campos térmicos na seção transversal da laje são calibrados por meio de resultados experimentais disponíveis na literatura, avaliando os principais parâmetros que influenciam na distribuição de temperatura na laje, como a emissividade resultante e a resistência térmica na interface aço/concreto. Nessa etapa também se desenvolve um pós-processador em Visual Basic 11.0 capaz de ler os campos térmicos gerados pelo DIANA e calcular o momento fletor plástico resistente em função do tempo de exposição ao fogo. Esses resultados são comparados com aqueles calculados de acordo o modelo de cálculo da ABNT NBR 14323:2013. A segunda etapa consiste no desenvolvimento de modelos numéricos tridimensionais para se avaliar o comportamento termoestrutural acoplado de lajes mistas simplesmente apoiadas. Nessa etapa, primeiramente se faz a validação e calibração dos modelos numéricos à temperatura ambiente, avaliando fatores como a simetria dos modelos e a resistência ao cisalhamento longitudinal na interface entre a fôrma de aço e o concreto. Posteriormente, se realiza a validação do modelo numérico em temperatura elevada por meio de resultados experimentais disponíveis na literatura, considerando os efeitos dos gradientes térmicos na degradação das propriedades mecânicas e na expansão térmica do aço e concreto. Após a calibração do modelo numérico tridimensional em temperatura ambiente e elevada, se realizam análises paramétricas considerando a influência da armadura positiva, da espessura fôrma de aço, da resistência à compressão do concreto, da altura da laje e do vão entre apoios, por meio da curva de incêndio padrão. Os resultados obtidos dos modelos numéricos tridimensionais são comparados com aqueles obtidos pelo método do momento fletor plástico, calculados por meio dos resultados dos modelos térmicos, e de acordo o modelo de cálculo da ABNT NBR 14323:2013. / Steel-concrete composite slabs consist on a structural system comprising of permanent steel sheeting on which reinforced concrete is cast. After the cure of concrete, these elements work in conjunction, ensuring the composite behavior. This structural system is widely used in Brazilian civil construction, especially for providing several advantages, such as no use of formwork and post shores. In order to assess thermal, structural and staggered flow-stress behavior of this structural system, finite elements numerical models were developed in software TNO DIANA in two distinct steps. In the first step a two-dimensional thermal analysis is carried out, whose thermal fields in the slab cross section are calibrated by experimental results available in the literature, evaluating the main parameters that affect the temperature distribution in the slab, as the resulting emissivity and thermal resistance in the steel/concrete interaction. In this stage is also developed a post-processor in Visual Basic 11.0, which is able to read the thermal fields generated by DIANA and calculate the plastic bending moment capacity versus fire exposure time. These results are compared with those calculated according to the ABNT NBR 14323:2013 calculation model. The second step consists in the development of three-dimensional numerical models to evaluate the staggered heat-flow behavior of simply supported composite slabs. In this step, first is done the calibration and validation of the numerical models at ambient temperature, assessing factors such as the symmetry of the models and the longitudinal shear resistance between steel sheeting and the concrete. Later, numerical models are validated in fire through experimental results available in the literature, considering the effects of thermal gradients in the degradation of the mechanical properties and thermal expansion of steel and concrete. After validation of the three-dimensional numerical models at ambient and elevated temperature, parametric analysis are performed considering the influence of sagging reinforcement, the thickness of steel sheeting, compressive strength of the concrete, the slab height and the span between supports, through standard fire curve. The bending resistance of tri-dimensional numerical models is compared with that obtained by the plastic theory, calculated through the results of two-dimensional thermal models, and according to ABNT NBR 14323:2013 calculation model.

Engenheiros geotécnicos, defrontam-se frequentemente com solos de baixa capacidade de suporte. Para viabilizar projetos nestes materiais, pode-se utilizar fundações com grandes dimensões e/ou melhorar a propriedades mecânicas destes solos. Fundações de grandes dimensões podem ser extremamente onerosas e gerar impactos ambientais indesejáveis provocados por grandes movimentações de solo. Em contrapartida, o melhoramento das propriedades mecânicas do solo pode ser obtido por meio de tratamento com agentes cimentantes. Esta técnica tem-se mostrado bastante promissora nas diversas subáreas da geotecnia, como por exemplo, leito e subleito de pavimentação, estabilidade de taludes e terrenos para assentamento de fundações à compressão. A utilização desta técnica em fundações escavadas submetidas à tração ainda é incipiente. Até meados dos anos 1950, os métodos de previsão de desempenho consideravam somente o peso do solo contido em uma superfície ruptura somado ao peso da fundação, como contribuindo na capacidade de carga ao arrancamento. Estudos recentes passaram a incluir uma terceira parcela de resistência devido à resistência ao cisalhamento do solo. A partir de então diversos autores passaram a estudar técnicas de melhoramento e reforços dos reaterros. Num primeiro momento, foi estudada a influência das técnicas de compactação do reaterro e a substituição do material por outro com melhores propriedades. Atualmente, os estudos concentram-se no reforço dos reaterros com geossintéticos e adição de agentes cimentícios. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo avaliando os benefícios gerados pelo aumento da capacidade de carga, de fundações escavadas e reaterradas com areia fina e homogênea (proveniente da cidade de Osório/RS), cimentada, avaliando sua influência em termos das propriedades geométricas (diâmetro das fundações, profundidade de assentamento e diâmetro de tratamento) e geotécnicas (coesão, ângulo de atrito e módulo de elasticidade, influenciados pelo teor de cimento). Para tanto foram realizadas provas de carga à tração, variando-se o diâmetro (30 e 45 cm), profundidades de embutimentos (entre 0,5 e 2,0), e teores de cimento (0%, 3% e 7%). Através das provas de carga, verificou-se que o aumento do teor de cimento e da profundidade de assentamento aumentam a capacidade de carga à tração. Os resultados experimentais foram reproduzidos pelo método de elementos finitos por meio de retroanálise. A partir do modelo numérico gerado pela retroanálise, foram executadas duas análises paramétricas. Na primeira foram definidos os parâmetros significativos – coesão e embutimento – e determinada uma equação adimensional para determinação da carga máxima para tratamento de uma camada infinita. Na segunda análise foram definidos ábacos para determinação da perda de carga em função da redução do diâmetro de tratamento, para três níveis de cimentação – baixa, média e alta. / Geotechnical engineers frequently have to deal with soils that have reduced strength. In order to carry out the design of footings in such materials, their base has to be quite large and/or mechanical properties of the soils have to be improved. Shallow foundations of large dimensions can be extremely expensive and generate undesirable environmental impacts due to large soil movements. As an alternative, the improvement of mechanical properties of the local soil can be obtained by treating it with cementitious agents. Such technique has been used with success in several earthworks such as the improvement of base and sub-base of pavements, slope stability and particularly as a soil-cement mixture of a compacted layer over a low bearing capacity soil. The use of such technique in footings subjected to pullout forces is still insipient. Until middle 1950’s, pullout design methodologies of shallow foundations embedded in soil backfills considered only the weight of the soil contained inside a specific failure surface plus the foundation self-weight as the pullout failure load. Further studies included the shear strength of the soil at the failure surface. Since then several authors considered several techniques to improve and/or reinforce the backfills. At first the influence of backfill compaction and material substitution to improve soil properties were considered. Nowadays, studies concentrate in the reinforcement of backfills with geosynthetics and in the addition of cementitious agents. In such context, the main aim of present work is to carry out a research evaluating the benefits towards the improvement of uplift performance of footings embedded in cemented stabilized backfill, analyzing the influence of the geometrical characteristics of the problem (diameter of the footings, depth of embedment and size of the improved area) and geotechnical properties of the backfill (cohesion intercept, friction angle and Young’s modulus), the latter influenced by the amount of cementitious agents inserted on the soil. For doing so, several pullout tests were carried out varying foundation diameter (0.30 and 0.45 m), embedment depth according foundation diameter (ranging from 0.5 e 2.0) and cement contents (0%, 3% and 7%) in the stabilized backfill. Results of pullout tests have shown that the increase of cement content and embedment depth of the backfill increased uplift capacity. Field results were reproduced through a back-analysis using the finite element technique. In the sequence, two distinct parametrical analyses were also carried out. In the first analysis the parameters that show significance were cohesion intercept and embedment depth – a non-dimensional equation determining the failure pullout load (considering infinite horizontal improvement) was determined. In the second analysis distinct abacus were produced to allow considering reduction of horizontal treatment area for three cementation levels – low, medium e high.

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T04:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GonzalezBejarano_MarioElias_M.pdf: 3100005 bytes, checksum: 12668e0ddb58dbc3a200122e0c40da4b (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: No presente trabalho estuda-se o fenômeno de mudança de fase de um PCM em placas paralelas que compõe um banco de gelo. Parâmetros importantes como o espaçamento entre as placas, a temperatura da placa, a temperatura do fluido de trabalho e a vazão, são considerados numa faixa variável. Desenvolveu-se um modelo numérico para simular o processo de solidificação com o objetivo de determinar a posição da frente de solidificação e a distribuição de temperaturas na fase sólida, além de avaliar a influência dos parâmetros considerados. As equações governantes, considerando transferência de calor unidimensional, foram discretizadas utilizando o método de diferenças finitas e o esquema modificado de espaço de tempo variável (MVTS) para a resolução da malha computacional. Considera-se a temperatura inicial do PCM igual à da solidificação e com propriedades constantes. A modelagem da solidificação foi feita para os casos de temperatura da superfície da placa constante e variável. Para validar o modelo numérico, foi construída uma bancada experimental onde foram feitos diversos testes com os parâmetros mencionados anteriormente. Os resultados numéricos obtidos foram analisados e comparados. Estes mostraram concordância satisfatória com os resultados experimentais para a modelagem realizada com temperatura da placa variável. Os resultados deste trabalho podem ser utilizados para o projeto de armazenadores de calor latente em geometrias planas / Abstract: In the present work, the phase change phenomenon of a PCM in parallel plates that compose an ice bank is studied. Important parameters such as the gap between the plates, the plate temperature, the temperature and flow of the secondary fluid are considered. A numerical model was developed to simulate the solidification process with the aim of determine the position of the solidification front and the temperatures distribution at the solid phase, moreover, to evaluate the influence of the considered parameters. The governing equations, considering one-dimensional heat transfer, had been discretized using the finite differences method and the modified variable time steps scheme (MVTS) to resolve the computational mesh. The PCM was considered initially at solidification temperature and with constant thermal properties. The solidification model was made for the cases of constant plate temperature and variable temperature. To validate the numerical model, an experimental device was constructed where many tests were carried through with the mentioned parameters. The numerical results were analyzed and compared. These ones show satisfactory agreement with the experimental results for the modeling carried through with variable plate temperature. The results of this work can be used for the project of latent heat storage systems with plain geometries / Mestrado / Engenharia Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

A demanda alimentar vem aumentando de acordo com o crescimento populacional e com isso há uma necessidade de que as práticas agrícolas tornem-se cada vez mais intensas e tecnificadas, mediante o incremento, entre outros, da utilização de insumos químicos. Porém, uma vez aplicados de maneira desorganizada, sem a devida preocupação com os possíveis impactos aos recursos naturais, tais produtos podem vir a provocar danos ao solo, contaminação de águas subterrâneas (mediante sua lixiviação) e em alguns casos, podem ser responsáveis pelo aumento da salinidade em alguns solos da região do semiárido do nordeste brasileiro. Nesse sentido, devido ao fato de envolverem processos físicos na natureza, o estudo da dinâmica desses produtos químicos têm motivado diversos pesquisadores a aplicarem ferramentas matemáticas (modelos matemáticos) na área de engenharia de água e solo, buscando entender a correlação entre a dinâmica da água e o movimento de solutos no perfil do solo. Portanto, a presente pesquisa tem como objetivo a aplicação do modelo matemático HYDRUS-1D para a simulação do movimento da água e do íon potássio, em condições de laboratório, utilizando-se colunas preenchidas com dois tipos de material de solos salinos e não saturados: Argissolo Amarelo (S1) e Latossolo Vermelho Amarelo (S2). Além disso, buscou-se também avaliar tanto o desempenho do referido modelo, em condições salinas, quanto proceder a uma análise de sensibilidade. Para alcançar tais objetivos, foram conduzidas as seguintes etapas: 1) elaboração de curvas de distribuição de efluentes (Breakthrough Curves - BTC) para obtenção dos parâmetros de transporte do íon potássio, com a aplicação de soluções de 1000 ppm, 2000 ppm e 3000 ppm de concentração de potássio, nos dois tipos de solos salinos, 2) Aplicação dessas soluções de potássio na coluna preenchida com o mesmo material de solo salino não saturado, 3) Simulação dos perfis de água e potássio para os diferentes materiais de solo salino pelo modelo HYDRUS-1D e 4) Avaliação de desempenho e análise de sensibilidade do modelo HYDRUS-1D. A avaliação de desempenho foi feita levando-se em conta os seguintes índices estatísticos: erro máximo, erro absoluto médio, raiz quadrada do erro médio normalizado, coeficiente de massa residual, coeficiente de determinação, eficiência e índice de concordância de Willmott e a análise de sensibilidade foi feita mediante a determinação do erro padrão, por meio de variações positivas (+ 10%, + 20%, + 30%, + 40%, + 50%) e negativas (- 10%, - 20%, - 10%, - 40%, - 50%), dos valores de: umidade volumétrica do solo saturado, condutividade hidráulica e os parâmetros n e ? do modelo de van Genuchten (1980). Diante dos resultados obtidos, pôde-se perceber que os procedimentos experimentais (BTC\'s) para a estimativa dos parâmetros de transporte do íon potássio em condições de solo salino, foram suficientes para descrever a movimentação do íon potássio no solo, gerando informações de entrada precisas para os modelos de simulação. Em termos do modelo HYDRUS-1D, observou-se que o deslocamento do íon potássio acompanhou a frente de molhamento e que o modelo foi eficiente nas simulações de deslocamento do íon potássio e da água para ambos os solos, em condições salinas. A análise de sensibilidade evidenciou que o modelo apresentou-se sensível, às variações negativas dos dados de entrada: umidade volumétrica do solo saturado, condutividade hidráulica do solo saturado e parâmetros \"n\" e \"?\" do modelo de van Genuchten (1980). / The increased demand for food due to population growth requires that agricultural practices become increasingly intensive and very technical, including the increased use of agricultural chemicals (fertilizers). If improperly applied without considering possible impacts on natural resources, agricultural chemicals may lead to soil and groundwater contamination through their leaching from the soil root zone. They may be responsible also for increased salinity in some soils of semiarid regions in northeastern Brazil. Since many transient physical and chemical processes affect their transport in the subsurface, mathematical models have become popular tools in soil and water engineering and management in order to understand the correlation between water dynamics and solute movement in soils. Thus, this research aimed at using the HYDRUS-1D software package to simulate water and potassium movement, under laboratory conditions, in unsaturated saline soil columns filled with two soil types: an Ultisol (S1) and an Oxisol (S2). Comparisons were made with experimental data while also a sensitivity analysis was carried out to evaluate the effect of various parameters on solute transport under saline conditions. For this purpose the following studies were performed: 1) Measurement of solute breakthrough curves (BTCs) to estimate the transport parameters of the potassium ion by applying potassium solutions of 1,000 ppm, 2,000 ppm and 3,000 ppm to both soil types, 2) Application of similar potassium solutions to columns containing the same saline unsaturated soils, 3) Simulation of water and potassium distributions for different saline soil materials using HYDRUS-1D, and 4) Performance evaluation and sensitivity analyses of the HYDRUS-1D numerical model. The performance evaluation was conducted using the following statistical indices: maximum error, mean absolute error, normalized root mean square error, coefficient of residual mass, coefficient of determination, efficiency and Willmott\'s concordance index. The sensitivity analyses considered standard deviations resulting from positive and negative changes (+ 10% + 20% + 30% + 40% + 50%) (-10%, -20%, -10%, -40%, -50%) in the values of the saturated volumetric soil moisture content, the saturated hydraulic conductivity, and the parameters n and ? of van Genuchten\'s (1980) model for the unsaturated soil hydraulic functions. Results indicate that the experimental procedures (BTCs) for estimating the transport parameters of potassium for saline soil conditions were sufficient to describe potassium ion transport in the soils by generating the required input information for the simulation models. Relative to HYDRUS-1D model, the displacement of potassium was found to follow closely the wetting front, with the model providing a very efficient means for simulating the movement of both water and potassium in the two soils during saline conditions. The sensitivity analysis showed that the model was relatively sensitive to negative variations of the input data, notably the saturated water content, the saturated hydraulic conductivity, and the n and ? soil hydraulic parameters.