Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento de sistemas de pesagem em movimento baseados em plataformas comumente utilizadas no Brasil. Parâmetros relevantes nesse comportamento são modelados: rugosidade aleatória da pista, dinâmica vertical do veículo e sua velocidade, desnível entre a pista e plataforma e dinâmica da plataforma. Duas classes de veículos são simuladas trafegando a diferentes velocidades e sendo pesados utilizando uma proposta de modelo de plataforma rígida e uma proposta de plataforma flexível. As forças de reação do solo e históricos de aceleração em vários GDL são registrados a fim de obter a carga estática por eixo e os erros nas estimativas do peso para o modelo de plataforma rígida. Já para o modelo de plataforma flexível, as forças de reação servem de entrada no modelo de elemento finitos de viga Euler-Bernoulli com consideração da área de contato do pneu através de um trem de cargas. Conclusões relacionadas à redução da precisão do sistema com o aumento da velocidade do veículo são confirmadas, embora importantes conclusões não tão óbvias sobre a importância da dinâmica do veículo, do nível de rugosidade da pista, da altura do degrau pista-plataforma e da dinâmica da plataforma de pesagem são ressaltadas. / This work proposes a numerical study on the behavior of weigh-in-motion systems based on load platforms useful in Brazil. Some important parameters that may control this behavior that are modeled are random road roughness, vehicle vertical dynamics, vehicle speed, load platform step’s height to the road and platform dynamics. Two vehicles types are modelled travelling at different speeds and being weighted using a rigid platform proposal and another proposal with a flexible platform. Ground reaction force and acceleration time history on several degree-of-freedom are recorded in order to obtain the static load per axis and the corresponding estimated errors for the rigid platform model. For the flexible platform model, the reaction forces serve as inputs into the Euler-Bernoulli finite element model with consideration of the contact area of the tire by train of loads. Some usual conclusions related to the reduction in the accuracy of the measuring system with increased vehicle speed are confirmed in the numerical study, although important conclusions not so obvious concerning the importance of road roughness, vehicle vertical dynamics, and vehicle speed, load platform step’s height to the road and platform dynamics are highlighted.

Os estudos apresentados nesta tese tiveram como objetivo compreender aspectos da organização de assembleias de algas bênticas em riachos. Foi avaliado especificamente o efeito da heterogeneidade de habitat na escala de rugosidade de substratos e sua interação com distúrbios hidrológicos e organismos pastejadores (grazers). Utilizou-se uma abordagem experimental in situ com substratos lisos e rugosos (com fendas) constituindo os tratamentos. Os experimentos foram conduzidos no Rio do Marco, um riacho de quarta ordem na região dos Campos de Cima da Serra, em São José dos Ausentes, Rio Grande do Sul. Após uma introdução geral acerca do assunto são apresentados os capítulos com os estudos. O Capítulo 1 avaliou os efeitos da rugosidade de substratos sobre a riqueza de espécies, densidade, composição e padrões de distribuição de assembleias de algas bênticas. Assembleias em substratos rugosos foram mais ricas que assembleias em substratos lisos, porém esse resultado diferiu entre grupos com diferentes formas de vida, assim como as diferenças na composição de espécies, indicando que somente alguns grupos foram beneficiados pela ocorrência de refúgios em substratos rugosos. Observou-se também que diferenças na composição da assembleia entre substratos lisos e rugosos resultaram de aninhamento e substituição de espécies. No Capítulo 2 foi testada a hipótese de que substratos rugosos abrigam assembleias mais persistentes que substratos lisos. Os resultados encontrados confirmaram esta hipótese e foram atribuídos ao efeito da rugosidade per se após a exclusão de alguns fatores de confundimento, como estabilidade física dos substratos e diferenças na riqueza de espécies. Concluiu-se que o mecanismo mais plausível para explicar a maior persistência em substratos rugosos é a maior disponibilidade de refúgios em relação a substratos lisos. O objetivo do Capítulo 3 foi avaliar o efeito da rugosidade de substratos sobre assembleias de algas frente a um distúrbio hidrológico experimental, testando especificamente se a resistência e a resiliência de algas é maior em substratos rugosos que em substratos lisos e se a resposta de diferentes formas de vida é distinta. Os resultados indicaram que a rugosidade de substratos não apresenta efeitos pronunciados sobre a resistência e a resiliência de algas bênticas. Porém, grupos de algas com distintas formas de vida diferiram quanto à resistência e resiliência, de forma que o padrão observado está relacionado a atributos biológicos que conferem habilidades para suportar distúrbios. Os resultados deste estudo em conjunto com os resultados obtidos no Capítulo 2 e resultados obtidos por outros autores permitiram que fosse proposto que a importância da heterogeneidade de habitas e de refúgios é mediada pela intensidade de distúrbios. No Capítulo 4 foram avaliados os efeitos independentes e as interações de rugosidade de substratos, peixes pastejadores e tipos de mesohabitats (corredeiras e remansos) sobre a biomassa algal, matéria orgânica e peso seco total. O efeito de peixes pastejadores não foi mediado pelos mesohabitats, sendo que a exclusão de peixes causou aumento nas três variáveis resposta, independente do tipo de mesohabitat. Por outro lado, houve uma interação entre mesohabitats e substratos para determinar o acúmulo de peso seco total, sendo que substratos rugosos acumularam maior quantidade de material em remansos que em corredeiras, enquanto substratos lisos acumularam quantidades similares entre os dois tipos de mesohabitats. Já a biomassa algal e matéria orgânica apresentaram maior acúmulo nos substratos rugosos em relação aos lisos, independente do mesohabitat. Os resultados encontrados indicam que a perda de organismos pastejadores pode afetar o acúmulo de biomassa algal e material orgânico, importantes recursos alimentares em riachos. Finalmente, na última seção são apresentadas as considerações finais. / The studies presented in this thesis aimed at understanding some aspects of the organization of benthic algal assemblages in streams. Specifically, the studies evaluated the effect of habitat heterogeneity on the scale of substrate roughness and its interaction with hydrological disturbances and grazing organisms. An experimental in situ approach was used, in which the treatments were constituted by smooth and rough (with crevices) substrates. The experiments were conducted in the Marco River, a fourth-order stream at the region of Campos de Cima da Serra, São José dos Ausentes, Rio Grande do Sul, Brazil. After a general introduction on the subjects of this thesis, the chapters with the studies are presented. The Chapter 1 describes a study to evaluate the effects of substrate roughness on species richness, density, composition and distribution patterns of benthic algal assemblages. Algal assemblages on rough substrates were richer than on smooth substrates, but this result differed among algal life forms. Similarly, results on species composition also differed among life forms, indicating that only some groups were benefited by the occurrence of refuges on rough substrates. It was also observed that differences in the composition of assemblages between rough and smooth substrates resulted from nestedness and turnover. The Chapter 2 describes a study in which was tested the hypothesis that rough substrates harbor more persistent assemblages than smooth substrates. The results confirmed this hypothesis and were attributed to the effect of roughness per se after the exclusion of some confounding factors, such as the physical stability of substrates and differences in species richness. It was concluded that the most plausible mechanism that could explain the higher persistence in rough substrates is the greater availability of refuges in relation to smooth substrates. The main aim of the study described in Chapter 3 was to evaluate the effect of substrate roughness on algal assemblages in the face of an experimental hydrological disturbance. Specifically, it was tested if the resistance and resilience of algae is higher on rough than on smooth substrates and if algal life forms differ in their response to disturbance. The results indicated that substrate roughness had no pronounced effects on benthic algal resistance and resilience. However, algal life forms differ in their resistance and resilience, and the observed pattern was mostly related to biological traits that confer abilities to support disturbances. The results of this study, in addition to the results obtained in Chapters 1 and 2, allowed us to suggest that the importance of habitat heterogeneity and refuges is mediated by the intensity of disturbances. The Chapter 4 describes a study that evaluated the independent and interacting effects of substrate roughness, grazing fish and mesohabitats (pools and riffles) on algal biomass, organic matter and total dry mass accrual. The effect of grazers was not mediated by mesohabitats, and their exclusion caused an increase in the three response variables, regardless of mesohabitat. On the other hand, mesohabitats and substrates interacted to determine the accrual of total dry mass, since rough substrates accumulated greater amounts of dry mass in pools than in riffles, while smooth substrates accumulated similar amounts in both mesohabitats. Algal biomass and organic matter showed greater accrual on rough than on smooth substrates, independently of mesohabitat. These results indicate that the loss of grazers may affect the accrual of algal biomass and organic matter, which are important food resources in streams. Finally, in the last section are presented the concluding remarks.

Esse trabalho apresenta o método de correlação angular de speckle. Esse método foi melhorado para ser aplicado na medição de rugosidade na faixa de 30 m a 0,1 m. Um programa de computador foi desenvolvido para processar imagens e calcular a correlação angular, e novas fórmulas matemáticas foram deduzidas. / This work presents the speckle pattem angular correlation method. This method was improving to be applicable in the roughness measuring in the range of 0,1 m to 30 m. A software was developed to process image and to calculate the angular correlation, and new mathematical equations were formulating.

Neste trabalho, foi investigado o comportamento tribológico dos pares cerâmicos aluminanitreto de silício no deslizamento em água e em uma suspensão de sílica coloidal em água (hidrosol). O objetivo foi verificar a possibilidade de atingir um coeficiente de atrito da ordem de unidades de milésimos, aqui chamado de ultra-baixo coeficiente de atrito (UBCA), verificar se a mudança do meio, de água para hidrosol, diminui o running-in do coeficiente de atrito, e verificar o efeito da variação da rugosidade inicial da alumina no comportamento do atrito. Os ensaios foram realizados na configuração de teste esferasobre- disco, no qual a esfera foi de nitreto de silício e o disco de alumina, sob carga normal de 54 N e velocidade de 1 m/s. A água utilizada nos ensaios foi destilada e deionizada, e a sílica coloidal amorfa, hidrofílica, sem porosidade e de tamanho médio de partícula de 12 nm foi a Aerosil® 200, e o hidrosol foi preparado com pH 8,5 num eletrólito de NaCl de 1 mM. A esfera de nitreto de silício, adquirida comercialmente, e a alumina, sinterizada em laboratório, foram caracterizadas quanto a densidade, as fases foram determinadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varedura (MEV) observada em amostras ceramográficas atacadas. Algumas propriedades mecânicas como dureza, módulo de elasticidade e tenacidade à fratura foram determinadas. Duas condições de rugosidade dos discos de alumina foram utilizadas nos ensaios tribológicos, 350 nm e 10 nm RMS. Em todos os ensaios, em água, em hidrosol e independentemente da rugosidade inicial do disco o coeficiente de atrito no regime permanente apresentou pequena dispersão de valores de 0,002 a 0,006, e não foi possível estabelecer diferença entre elas. A menor rugosidade do disco de alumina acarretou menor desgaste e menor período de running-in de coeficiente de atrito, tanto em água quanto em hidrosol. Os ensaios em meio de hidrosol acarretaram menor desgaste das cerâmicas e apresentaram menor running-in de coeficiente de atrito, comparados aos ensaios com água. O disco de alumina apresentou menor desgaste do que a esfera de nitreto de silício, em todas as condições estudadas. Com a análise das perdas volumétricas, da rugosidade final das superfícies desgastadas, das curvas de coeficiente de atrito e das espessuras mínimas de filme lubrificante, calculadas com uso de modelo da literatura, foi possível relacionar a diminuição do desgaste e do running-in de coeficiente de atrito em meio de hidrosol, com a presença da sílica na superfície ou próxima dela. / In this work, the tribological behavior of the alumina-silicon nitride couple was investigated under water and hydrosol (colloidal silica suspensions in water) lubricated sliding. The purposes were to study how an ultra-low friction coefficient can be achieved and to analyze the effects of the environment, lubricant and alumina roughness changes on the friction behavior. Ball-on-disk tests with a normal load of 54 N and a sliding speed of 1 m/s were carried out, using a silicon nitride ball and an alumina disk. The water used as lubricant was distilled and deionized. The silica was amorphous colloidal and hydrophilic, without porous and with a 12 nm medium particle diameter, commercially named Aerosil ® 200. The hydrosol was obtained with a pH value of 8,5 and a 1mM NaCl electrolyte. To estimate the minimum film thickness, formed during the lubricated sliding tests, a theory model was used. The commercial silicon nitride balls and the alumina disks, which were conformed and sintered in laboratory, were characterized by density, X-ray diffraction and scanning electron microscopy measurements. The mechanical properties such as hardness, Young modulus and fracture toughness were determined. The friction coefficient values obtained in the steady state regime showed low standard deviations (0,002 to 0,006) under all conditions. A shorter period of running-in was observed with the lower disk roughness, both in water and hydrosol lubrication. The hydrosol lubricated sliding produced a lower wear and friction running-in comparing with the tests under water lubrication. The alumina disk always showed lower wear than the silicon nitride ball. The volume loss, friction coefficients, worn surfaces roughness and minimum film thickness results suggest that the wear and friction coefficient running-in decrease was caused by the presence of silica on the sliding surfaces or on the near surface regions.

A falta de controle tecnológico e conhecimento técnico na produção de argamassas resultam muitas vezes no aparecimento de manifestações patológicas, o que compromete o adequado cumprimento de suas principais funções: proteção, estanqueidade e acabamento estético das edificações. Buscando-se um melhor entendimento dos parâmetros que influenciam na resistência de aderência à tração e ao cisalhamento dos revestimentos argamassados aos substratos de concreto, o principal objetivo desta pesquisa consiste em verificar a influência da interação entre a área potencial de contato do substrato e a reologia das argamassas de revestimento no desempenho quanto a estas propriedades. Ainda, verificou-se a influência das propriedades reológicas das argamassas afetadas pelo teor de aditivo incorporador de ar na resistência de aderência à tração e ao cisalhamento de revestimentos argamassados, bem como o controle da rugosidade durante a confecção de substratos de concreto, proporcionando um aumento da área potencial de contato da argamassa de revestimento assentada sobre ele, visando melhorar o desempenho do revestimento quanto à resistência de aderência à tração e ao cisalhamento. Para que fosse possível alcançar estes objetivos foram realizados procedimentos laboratoriais que compreenderam a moldagem de prismas de concreto, com resistência à compressão de 35MPa, de 25x35x5cm, sobre placas de borracha que estamparam três diferentes tipos de rugosidades em suas superfícies. Sobre estes prismas, foram assentadas três diferentes tipos de argamassas de proporcionamento 1:1:4 (cimento:cal hidratada:areia, em volume, material seco), variando-se o comportamento reológico destas através de diferentes adições de aditivo incorporador de ar. Este assentamento ocorreu com o uso de caixa de queda, visando uma maior uniformidade da energia de aplicação. Para analisar as diferentes características reológicas das argamassas foram realizados ensaios de caracterização no estado fresco e endurecido conforme as normas vigentes. Os substratos de concreto foram caracterizados quanto à sua rugosidade com Scanner 3D a laser, além de ensaios de controle tecnológico. Ao final desta pesquisa pode-se concluir que nem sempre um acréscimo da área de contato proporcionado pela rugosidade do substrato é sinônimo de aumento da extensão de aderência e consequentemente da resistência de aderência. A reologia da argamassa possui grande influência sobre estes fatores, sendo essencial uma compatibilidade entre rugosidade do substrato e reologia das argamassas para que se tenha um incremento na resistência de aderência dos revestimentos ao substrato. / and the shear bond strength of mortar rendering applied to concrete surfaces, this work intended to verify the influence of the interaction between surface potential contact area and mortar renderings’ rheology on these performance properties. Moreover, this work has the objective to verify the influence of the mortar’s rheology affected by the air-entraining agents in bond strength and the concrete surface roughness control in this property. In this study, three different pre-defined surface roughnesses were stamped with rubber plates (25x35x5cm) in a concrete mold then concrete prisms were molded. The surface concrete has a fix compressive strength of 35MPa. Three mortars with the 1:1:4 (cement: hydrated lime:sand, in volume, dry material) mix proportion, changing the air-entraining proportion to modify the rheology behavior were placed on these concrete surfaces, using a drop box for mortars. Tests of tensile bond strength (Ra), according to the requirements of Brazilian Standard - NBR 13528 (2010) and shear bond strength (Rc) had been carried out with these samples. Additionally characterization tests in fresh and hardened mortars had been done. The surfaces roughnesses were characterized by a 3D laser scanner and by technologic tests control. The results indicated that the increasing of the surface contact area is not an indicative that the bond strength will also increase. The mortar’s rheology has a very important influence in these factors, and it is essential the compatibility of the system to rise the contact area and consequently the bond strength.

Os estudos apresentados nesta tese tiveram como objetivo compreender aspectos da organização de assembleias de algas bênticas em riachos. Foi avaliado especificamente o efeito da heterogeneidade de habitat na escala de rugosidade de substratos e sua interação com distúrbios hidrológicos e organismos pastejadores (grazers). Utilizou-se uma abordagem experimental in situ com substratos lisos e rugosos (com fendas) constituindo os tratamentos. Os experimentos foram conduzidos no Rio do Marco, um riacho de quarta ordem na região dos Campos de Cima da Serra, em São José dos Ausentes, Rio Grande do Sul. Após uma introdução geral acerca do assunto são apresentados os capítulos com os estudos. O Capítulo 1 avaliou os efeitos da rugosidade de substratos sobre a riqueza de espécies, densidade, composição e padrões de distribuição de assembleias de algas bênticas. Assembleias em substratos rugosos foram mais ricas que assembleias em substratos lisos, porém esse resultado diferiu entre grupos com diferentes formas de vida, assim como as diferenças na composição de espécies, indicando que somente alguns grupos foram beneficiados pela ocorrência de refúgios em substratos rugosos. Observou-se também que diferenças na composição da assembleia entre substratos lisos e rugosos resultaram de aninhamento e substituição de espécies. No Capítulo 2 foi testada a hipótese de que substratos rugosos abrigam assembleias mais persistentes que substratos lisos. Os resultados encontrados confirmaram esta hipótese e foram atribuídos ao efeito da rugosidade per se após a exclusão de alguns fatores de confundimento, como estabilidade física dos substratos e diferenças na riqueza de espécies. Concluiu-se que o mecanismo mais plausível para explicar a maior persistência em substratos rugosos é a maior disponibilidade de refúgios em relação a substratos lisos. O objetivo do Capítulo 3 foi avaliar o efeito da rugosidade de substratos sobre assembleias de algas frente a um distúrbio hidrológico experimental, testando especificamente se a resistência e a resiliência de algas é maior em substratos rugosos que em substratos lisos e se a resposta de diferentes formas de vida é distinta. Os resultados indicaram que a rugosidade de substratos não apresenta efeitos pronunciados sobre a resistência e a resiliência de algas bênticas. Porém, grupos de algas com distintas formas de vida diferiram quanto à resistência e resiliência, de forma que o padrão observado está relacionado a atributos biológicos que conferem habilidades para suportar distúrbios. Os resultados deste estudo em conjunto com os resultados obtidos no Capítulo 2 e resultados obtidos por outros autores permitiram que fosse proposto que a importância da heterogeneidade de habitas e de refúgios é mediada pela intensidade de distúrbios. No Capítulo 4 foram avaliados os efeitos independentes e as interações de rugosidade de substratos, peixes pastejadores e tipos de mesohabitats (corredeiras e remansos) sobre a biomassa algal, matéria orgânica e peso seco total. O efeito de peixes pastejadores não foi mediado pelos mesohabitats, sendo que a exclusão de peixes causou aumento nas três variáveis resposta, independente do tipo de mesohabitat. Por outro lado, houve uma interação entre mesohabitats e substratos para determinar o acúmulo de peso seco total, sendo que substratos rugosos acumularam maior quantidade de material em remansos que em corredeiras, enquanto substratos lisos acumularam quantidades similares entre os dois tipos de mesohabitats. Já a biomassa algal e matéria orgânica apresentaram maior acúmulo nos substratos rugosos em relação aos lisos, independente do mesohabitat. Os resultados encontrados indicam que a perda de organismos pastejadores pode afetar o acúmulo de biomassa algal e material orgânico, importantes recursos alimentares em riachos. Finalmente, na última seção são apresentadas as considerações finais. / The studies presented in this thesis aimed at understanding some aspects of the organization of benthic algal assemblages in streams. Specifically, the studies evaluated the effect of habitat heterogeneity on the scale of substrate roughness and its interaction with hydrological disturbances and grazing organisms. An experimental in situ approach was used, in which the treatments were constituted by smooth and rough (with crevices) substrates. The experiments were conducted in the Marco River, a fourth-order stream at the region of Campos de Cima da Serra, São José dos Ausentes, Rio Grande do Sul, Brazil. After a general introduction on the subjects of this thesis, the chapters with the studies are presented. The Chapter 1 describes a study to evaluate the effects of substrate roughness on species richness, density, composition and distribution patterns of benthic algal assemblages. Algal assemblages on rough substrates were richer than on smooth substrates, but this result differed among algal life forms. Similarly, results on species composition also differed among life forms, indicating that only some groups were benefited by the occurrence of refuges on rough substrates. It was also observed that differences in the composition of assemblages between rough and smooth substrates resulted from nestedness and turnover. The Chapter 2 describes a study in which was tested the hypothesis that rough substrates harbor more persistent assemblages than smooth substrates. The results confirmed this hypothesis and were attributed to the effect of roughness per se after the exclusion of some confounding factors, such as the physical stability of substrates and differences in species richness. It was concluded that the most plausible mechanism that could explain the higher persistence in rough substrates is the greater availability of refuges in relation to smooth substrates. The main aim of the study described in Chapter 3 was to evaluate the effect of substrate roughness on algal assemblages in the face of an experimental hydrological disturbance. Specifically, it was tested if the resistance and resilience of algae is higher on rough than on smooth substrates and if algal life forms differ in their response to disturbance. The results indicated that substrate roughness had no pronounced effects on benthic algal resistance and resilience. However, algal life forms differ in their resistance and resilience, and the observed pattern was mostly related to biological traits that confer abilities to support disturbances. The results of this study, in addition to the results obtained in Chapters 1 and 2, allowed us to suggest that the importance of habitat heterogeneity and refuges is mediated by the intensity of disturbances. The Chapter 4 describes a study that evaluated the independent and interacting effects of substrate roughness, grazing fish and mesohabitats (pools and riffles) on algal biomass, organic matter and total dry mass accrual. The effect of grazers was not mediated by mesohabitats, and their exclusion caused an increase in the three response variables, regardless of mesohabitat. On the other hand, mesohabitats and substrates interacted to determine the accrual of total dry mass, since rough substrates accumulated greater amounts of dry mass in pools than in riffles, while smooth substrates accumulated similar amounts in both mesohabitats. Algal biomass and organic matter showed greater accrual on rough than on smooth substrates, independently of mesohabitat. These results indicate that the loss of grazers may affect the accrual of algal biomass and organic matter, which are important food resources in streams. Finally, in the last section are presented the concluding remarks.

Na usinagem de acabamento de superfícies complexas de forma livre, comumente empregada na fabricação de moldes e matrizes, o conhecimento das condições de corte e estratégias adequadas para o fresamento de material endurecido podem proporcionar a obtenção de superfícies de melhor qualidade e controle dimensional, além de uma redução significativa nos tempos e custos de fabricação. O objetivo deste trabalho é analisar a formação da textura no fresamento de materiais endurecidos, através da avaliação quantitativa e qualitativa, quanto a rugosidade, regularidade e formação da superfície. Para estudar este fenômeno foi empregada uma ferramenta de ponta esférica com inserto intercambiável. Os experimentos foram realizados utilizando-se corpos-de-prova de aço AISI H13 na dureza de 54 HRC, posicionados a uma inclinação de 60°, empregando-se condições de corte fixas e quatro diferentes estratégias de usinagem, com trajetórias de corte horizontal e vertical, ascendente ou descendente em relação ao plano inclinado. Para sua caracterização, as superfícies usinadas foram submetidas à medição de rugosidade e métodos distintos para a visualização e obtenção de imagens da textura, sendo eles: microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). Foi possível constatar através dos valores de rugosidade e imagens topográficas das superfícies usinadas que as texturas resultantes mostram nitidamente a influência da estratégia de corte empregada, caracterizando-se distintamente. As texturas analisadas revelam um padrão uniforme e repetitivo, com exceção à estratégia vertical ascendente (VS), que originou uma textura irregular e indefinida, onde as marcas de passagem da ferramenta não se apresentam nítidas. Para esta condição observou-se na superfície usinada a presença de material deformado e aderido, apresentando a maior rugosidade, sendo que as menores rugosidades foram medidos para a estratégia vertical descendente (VD). / In the final milling process of free form surfaces, commonly employed in the production of molds and dies, the knowledge of the cutting conditions and a strategy for choosing adequate processing routes in the milling of hardened materials can provide superior surface quality and dimensional control and a significant reduction in the manufacturing times and costs. The objective of this work is to understand the texture formation in the milling of hardened materials, through the quantitative and qualitative evaluation of the surface roughness, as well as the formation and the regularity of the surfaces. The tool used in these experiments was an interchangeable insert tungsten carbide, ball nose end mill. AISI H13 steel with a final hardness of 54 HRC was used throughout the experimental work. The workpiece was fixed on a device with an inclination of 60 degrees. The same cutting conditions were used for all the tests and four cutting strategies were considered, as defined by the trajectory of the tool, upward and downward, in the horizontal and vertical directions. To characterize the machined surfaces, the roughness was measured and other different methods for the visualization of the surface texture were employed, such as, the optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). It was possible to observe, through the values of roughness and the topographic images of the machined areas, that the resulting textures clearly show the influence of the cutting strategy employ, distinctly characterized. The textures analyzed show a consistent and repetitive pattern, except the vertical upward strategy (VS) that resulted in an irregular and undefined texture, where the tool marks are unclear. For this condition the presence of plastically deformed material and acceded were observed in the machined surface, with presented the highest roughness value. The lowest roughness values were measured for the downward vertical strategy (VD).

Orientadores: Giselle Maria Marchi Baron, Flavio Henrique Baggio de Aguiar, William Michael Johnston / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-15T10:15:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos-Daroz_ClaudiaBatituccidos_D.pdf: 5048631 bytes, checksum: 73770753e4e1725beb03729a21bf12c9 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da fonte de luz (FL) e tempo de fotoativação sobre a pigmentação, grau de conversão (GC), microdureza (KHN) e rugosidade de superfície (Ra) de diferentes tipos de resinas compostas. Espécimes (2,0 mm de altura e 5,0 mm de diâmetro) foram confeccionados a partir de diferentes tipos de resinas compostas (RC) [Nanoparticuladas: Filtek Supreme Plus A2D and Filtek Supreme XT A2E (3M ESPE); Microparticulada: Durafill A2 (Heraeus Kulzer); Microhíbridas: Filtek Z250 A2 (3M ESPE) e Venus A2 (Heraeus Kulzer)], utilizando-se dois tipos de fontes de luz, halógena (Optilux 501 - Demetron) e LED (Elipar FreeLight 2 - 3M ESPE) e com diferentes tempos de fotoativação (metade do tempo, dobro do tempo e tempo recomendado pelo fabricante). Após 24h, realizou-se acabamento e polimento. GC e cor inicial foram averiguados nas superfícies de topo (T) e base (B). Posteriormente, os espécimes foram armazenados em vinho tinto. Avaliação da alteração da cor (Sistema CIE L*a*b*) foi determinada após 1, 2, 7, 14, 20 e 30 dias no vinho. KHN e Ra foram determinados nas superfícies de topo e base antes e após armazenagem em vinho por 30 dias. Todos os fatores estudados foram estatisticamente significantes (ANOVA / Stepdown Bonferroni / Bonferroni Correction), havendo interações quádrupla (Resina X Luz X Superfície X Dias; p = 0,042) na avaliação da alteração de cor; e triplas, para GC (Luz X Resina X Tempo; p = 0,05; Luz X Resina X Superfície; p = 0,02), KHN (Luz X Resina X Superfície; p = 0,05; Luz X Resina X Vinho; p < 0,0001; Resina X Tempo X Superfície; p = 0,008) e Ra (Luz X Resina X Superfície; p = 0,045; Luz X Tempo X Vinho; p = 0,0008; Resina X Tempo X Superfície; p < 0,0001; Resina X Tempo X Vinho; p = 0,047; Resina X Vinho X Superfície; p = 0,022). A pigmentação da superfície de base foi significantemente maior que da superfície de topo para todos os tipos de RC e FL. A polimerização pelo dobro do tempo reduziu a pigmentação da base de dois tipos de RC. Observou-se diferença significante no GC entre T e B e a dureza do T foi maior que da B. Após armazenamento no vinho, houve diminuição da dureza do T. Não se observou diferença significante no Ra entre T e B; no entanto, após estocagem em vinho, o Ra da base da RC microparticulada foi significantemente aumentado, independentemente do tempo de fotoativação e FL utilizada. A fotopolimerização pelo dobro do tempo recomendado parece influenciar no grau de pigmentação da base de alguns materiais resinosos, porém, não foi capaz de manter a dureza da superfície de topo após armazenagem no vinho. Diferenças entre as FL depende do tipo de resina composta e tempo de fotoativação utilizado / Abstract: The objective of the present study was to evaluate the effect of LCU and light curing time on the discoloration, degree of conversion (DC), microhardness (KHN) and surface roughness (Ra) of different types of composite resins. Specimens (2.0 mm of height; 5.0 mm of diameter) were fabricated from different types of composite resins (CR) [Nanofilled: Filtek Supreme Plus A2D and Filtek Supreme XT A2E (3M ESPE); Microfilled: Durafill A2 (Heraeus Kulzer); Microhybrid: Filtek Z250 A2 (3M ESPE) and Venus A2 (Heraeus Kulzer)], using two types of LCUs; halogen (Optilux 501 - Demetron) and LED (Elipar FreeLight 2 - 3M ESPE) with different light curing times (half of-, double of- and the time recommended by the manufacturer). After 24h, specimens were finished and polished. DC and the initial color were evaluated at both the top (T) and bottom (B) surfaces. Further, the specimens were stored in red wine. The color change (CIE L*a*b* System) was established after 1, 2, 7, 14, 20 e 30 days in the wine. KHN and Ra were evaluated at both the top and the bottom surfaces before and after the storage in the wine for 30 days. All factors studied were a statistically significant factor (ANOVA / Stepdown Bonferroni / Bonferroni Correction), with quadruple interaction (Resin X Light X Surface X Days; p = 0.042) for the color change evaluation; and triple interaction for DC (Light X Resin X Time; p = 0.05; Light X Resin X Surface; p = 0.02), KHN (Light X Resin X Surface; p = 0.05; Light X Resin X Wine; p < 0.0001; Resin X Time X Surface; p = 0.008) and Ra (Light X Resin X Surface; p = 0.045; Light X Time X Wine; p = 0.0008; Resin X Time X Surface; p < 0.0001; Resin X Time X Wine; p = 0.047; Resin X Wine X Surface; p = 0.022). The discoloration of the bottom surface was significantly higher than the top surface for all types of CR and LCU. The light curing for double of the recommended time reduced the discoloration from the bottom surface of two types of CRs. Significant difference was observed between the DC of the T and B; and the hardness of T was higher than B. After the wine storage, the hardness of T was diminished. No significant difference in Ra between T and B was observed; however, after the storage in the wine, the Ra from the bottom surface of the microfilled composite was significantly higher, regardless the light curing time and LCU used. The lightcuring for double of the recommended time seems to influence on the degree of color change of the bottom surface of some composite materials, however, it was not capable to keep the hardness of the top surface after storage in the wine. The differences between the LCUs are dependent on the type of composite resin and light curing time used / Doutorado / Dentística / Doutor em Clínica Odontológica

As vitrocerâmicas bioativas são materiais sintéticos capazes de aderirem quimicamente aos minerais presentes na estrutura dentária. A união dos cimentos de ionômero de vidro modificados por resina (CIVMRs) à dentina pode ser influenciada por diferentes tipos de tratamentos prévios à restauração. Os objetivos deste estudo foram: avaliar a resistência à compressão, a rugosidade e a adesão à dentina de CIVMRs (Fuji II LC e Vitremer) após a incorporação de partículas de vitrocerâmicas bioativas (Biosilicato®); foi ainda, avaliar a resistência à degradação da adesão à dentina dos CIVMRs, utilizando-se EDTA como pré-tratamento dentinário. Para o teste de resistência à compressão foram confeccionados cilindros sendo que 2, 5 e 10 % em peso de partículas de vitrocerâmica bioativa foram incorporadas aos pós dos CIVMRs, armazenados em água destilada por 24h a 37°C até a realização dos testes. A rugosidade dos cimentos experimentais (2% de vitrocerâmica bioativa) e controles foi avaliada por microscopia de força atômica (MFA) após armazenamento a seco e em 100 % de umidade por 1 mês. Para os testes de microtração, as superfícies das cavidades foram tratadas seguindo-se as instruções dos fabricantes ou utilizando-se EDTA. Os espécimes foram restaurados com os CIVMRs experimentais (2% de vitrocerâmica) e controles. Após as restaurações, os espécimes foram armazenados em água por 24h e 7d. Para o teste de degradação, os CIVMRs foram armazenados por 24h, 3m e imersos em 10% de hipoclorito de sódio por 5h. Os dentes foram seccionados em palitos e submetidos ao teste de microtração. ANOVA e teste de múltiplas comparações foram realizados (p<0,05). O modo de fratura foi classificado em adesivo, misto e coesivo e alguns espécimes foram analisados em microscopia eletrônica de varredura (MEV). Apenas os cimentos com 2% de vitrocerâmica bioativa obtiveram resistência a compressão semelhante ao grupo controle. Para os grupos controles, Fuji II LC apresentou-se mais rugoso que o Vitremer e o seu armazenamento à seco aumentou sua rugosidade. A condição de armazenamento, seco ou úmido, não afetou a rugosidade dos CIVMRs experimentais. A vitrocerâmica bioativa aumentou significantemente a adesão à dentina dos CIVMRs após armazenamento por 24h, exceto para o Fuji II LC quando EDTA foi utilizado. A aplicação de EDTA aumentou significantemente os valores de resistência adesiva. No estudo de degradação da união, valores de resistência adesiva significantemente maiores foram obtidos nos grupos onde a dentina foi pré-tratada com EDTA. A resistência adesiva do Fuji II LC à dentina não foi afetada pelos métodos de degradação utilizados. Valores de resistência adesiva significantemente menores foram observados para os espécimes restaurados com Vitremer após os dois métodos de degradação, exceto quando a dentina foi prétratada com EDTA. As falhas do tipo mistas foram prevalentes. Em conclusão, 2% de partículas de vitrocerâmica bioativa podem ser incluídas nos CIVMRs sem afetar suas propriedades mecânicas. A rugosidade dos CIVMRs experimentais não foi afetada pelo meio de armazenamento. A inclusão de vitrocerâmicas bioativas aumentou a resistência adesiva somente após armazenamento de 24h. A utilização de EDTA como pré-tratamento dentinário aumentou a resistência adesiva para todas as condições e preveniu a degradação da interface adesiva do Vitremer. / Bioactive glass-ceramics are synthetic materials capable of chemically bonding to dental structures. Adhesion of resin-modified glass-ionomer cements (RMGICs) to dentin may be influenced by different types of dentin pre-treatments. The objective of this study was to analyze the compressive strength, roughness and adhesion to dentin of RMGICs (Fuji II LC and Vitremer) after the incorporation of bioactive glassceramic particles (Biosilicate). Additionally, the durability of the RMGICs adhesion was analyzed after the application of EDTA as a pre-treatment of dentin. Cylinders of RMGICs with incorporation of 2, 5 and 10 % in weight of bioactive glass-ceramic particles were made for compressive strength, and stored in water for 24h at 37°C. Roughness of control and experimental (2% bioactive glass-ceramic) RMGICs was analyzed by atomic force microscopic (MFA) after storage in dry and humidity conditions for 1 month. For the microtensile test, the surfaces of the cavities were treated following the manufacturers instructions or by applying EDTA. The cavities were restored with control and experimental (2% bioactive glass-ceramic) RMGICs. After restorations, the specimens were stored in water for 24h and 7 days. For the degradation test, the RMGICs were stored for 24h, 3 months or immersed in 10% NaOCl for 5h. Teeth were sectioned in beams and submitted to microtensile test. ANOVA and multiple-comparisons tests were used (p<0.05). Mode of failure was classified in adhesive, mixed and cohesive, some specimens were analyzed by scanning electronic microscopic. Only the RMGICs with 2% of bioactive glassceramic obtained compressive strength similar to the control RMGICs. The storage conditions, dry or humidity, did not affect the roughness of experimental RMGICs. Bioactive glass-ceramic significantly increased the adhesion to dentin of RMGICs after storage for 24h, except for Fuji II LC when EDTA was applied. The application of EDTA significantly increased the values of bond strength. For the degradation study, high values of bond strength were also observed in groups where the dentin was pre-treated with EDTA. The bond strength of Fuji II LC to dentin was not affected by the degradation methods. Vitremer specimens presented significantly lower bond strength values after degradation methods, except when EDTA was applied. Mixed failures were the most prevalent in all groups. In conclusion, 2% of bioactive glassceramic particles may be included in RMGICs without affecting their mechanical properties. Roughness of experimental RMGICs was not affected by storage conditions. The incorporation of bioactive glass-ceramic increased the bond strength after storage for 24h. The application of EDTA as a pre-treatment of dentin increased the bond strength for all conditions studied and prevented the degradation of adhesive interface of Vitremer.

Este estudo in vitro propôs analisar os padrões de condicionamento da superfície da cerâmica a base de dissilicato de lítio após três tempos de condicionamento com ácido fluorídrico a 10%, a influência desses tempos na resistência ao cisalhamento de cilindros cerâmicos e à compressão de placas cerâmicas cimentadas em esmalte de dentes bovinos. Para análise de superfície foram utilizadas 36 placas de cerâmica (IPS e.max Press), sem tratamento e condicionadas por 10s, 20s e 60s (E0,E10,E20,E60; n=3), observadas em MEV, energia dispersiva espectroscópica (EDS) e perfilômetro. Para o teste de resistência de união, 180 cilindros cerâmicos (2mm diâmetro x 2mm comprimento; n=20) foram condicionados e cimentados (80 m de espessura) com RelyX ARC em esmalte variando os sistemas adesivos {Silano+Single Bond (S); RelyX Ceramic Primer Silano +Single Bond (R); Single Bond Universal (U)}, obtendo-se os grupos: E10S, E20S, E60S, E10R, E20R, E60R, E10U, E20U e E60U. Após 24h realizou-se o teste de cisalhamento (EMIC, 0,5mm/min, 50Kgf). O teste de compressão ao esmalte (Kratos, 0,5mm/min 50Kgf) foi realizado após 24h da cimentação de 60 placas cerâmicas quadradas (5x5mm com 1mm de espessura; n=10), condicionadas e cimentadas (RelyX ARC, 80m) variando os sistemas adesivos R e U (10R, 20R, 60R, 10U, 20U e 60U). Os resultados da análise em MEV mostraram que foi mantido o mesmo padrão de condicionamento, porém, mais evidenciado com o aumento do tempo de tratamento. A quantidade de sílicio observada em EDS foi: E0:24,73% < E10:61,10% < E20:67,50% = E60:67,54% e a rugosidade: E0: 6,25 m < E10: 10,6m < E20: 12,0m < E60: 18,0m. Para os resultados dos ensaios de cisalhamento foi usado um modelo linear generalizado, com distribuição normal para a variável resposta e função de ligação do tipo raiz quadrada. Para compressão, usamos um modelo linear normal. Em ambos os casos, a hipótese de normalidade dos desvios foi verificada a partir do Q-Q Plot e do Teste de Kolmogorov-Smirnov. Para os testes de cisalhamento (MPa), independente do tempo de condicionamento, o grupo S apresentou os menores valores, enquanto os grupos R e U apresentaram valores semelhantes (E10S:84,2±7,2A/a, E10R:124,4±7,9A/b, E10U:117,2±7,8A/b, E20S:102,3±7,6B/a, E20R:146,2±8,2B/b, E20U:138,4±7,9B/b, E60S:107,2±7,8B/a, E60R:152,1±8,1B/b, E60U:144,1±8,1B/b). Para o teste de compressão (N), os valores Médios foram: 10R:869,8±122a, 10U:879,3±159a, 20R:795,0±219ab, 20U:852,3±227ab, 60R:772,7±162b, 60U:704,0±235b. O aumento do tempo de condicionamento da superfície da cerâmica a base de dissilicato de lítio aumentou a rugosidade superficial, não demonstrou diferença significativa da resistência de união de 20s par 60s, e apresentou leve diminuição para resistência de compressão. / The present in vitro study aimed to analyze the etching patterns of lithium disilicate based ceramic after three etching times with 10% hydrofluoric acid, and the influence of these times on the shear bond strength of ceramic cylinders and compression resistance of ceramic plates cemented to bovine enamel teeth. For the surface analysis, 36 ceramic plates (IPS e.max Press) were used untreated and etched for 10s, 20s and 60s (E0, E10, E20, E60; n = 3), as observed in SEM, energy dispersive spectroscopy (EDS) and profilometry. For the bond strength test, 180 ceramic cylinders (2x2mm; n = 20) were etched and cemented with RelyX ARC (80 m thick) on the enamel varying adhesive systems {Silane + Single Bond (S); RelyX Ceramic Primer Silane + Single Bond (R); Single Bond Universal (U)}, yielding the groups: E10S, E20S, E60S, E10R, E20R, E60R, E10U, E20U and E60U. After 24h, the shear bond strength test was performed (EMIC, 0.5 mm/min, 50Kgf). The ceramic compression test (Kratos, 0.5 mm/min, 50Kgf) was performed 24h after etching and cementing (RelyX ARC, 80m) 60 square ceramic plates (5x5mm, 1mm thick; n = 10), varying R and U adhesive systems (10R, 20R, 60R, 10U, 20U and 60U). The same pattern of damage was maintained as seen in the SEM analysis, however, it worsened with increasing the etching time. The amounts of silicium seen on EDS were: E0: 24.73% &lt;E10: 61.10% &lt;E20: 67.50% = E60: 67.54% and roughness: E0: 6.25 m &lt;E10: 10.6m &lt;E20: 12.0m &lt;E60: 18.0m. For the results of the shear bond test, a generalized linear model with normal distribution was used for the response variable and link function of the square root type. For the compression test, a standard linear model was used. In both cases, the deviations of the hypothesis of normality were verified from a Q-Q plot and the Kolmogorov-Smirnov test. For the shear bond strength test (MPa), regardless of the etching time, the S group showed the lowest values, while the R and U groups had similar values (E10S: 84.2±7.2A/a, E10R: 124.4±7.9A/b, E10U: 117.2±7.8A/b, E20S:102.3±7.6 B/a, E20R:146.2±8.2B/b, E20U:138.4±7.9B/b, E60S:107.2±7.8B/a, E60R:152.1±8.1B/b, E60U: 144.1±8.1B/b). For the compression test (N), the mean values were: 10R: 869.8±122 a, 10U: 879.3±159 a, 20R: 795.0±219 ab, 20U 852.3±227 ab, 60R: 772.7±162 b, 60U: 704.0±235 b. The increase of the surface conditioning time of the lithium disilicate based ceramic increased the surface roughness, showed no significant difference of the bond strength of 20s to 60s, and showed slight decrease to the compressive strength.