[pt] Os projetos geotécnicos são, em geral, avaliados através do cálculo de um coeficiente de segurança, obtido de forma determinística. A presente pesquisa tem como objetivo a comparação de dois métodos probabilísticos (Estimativas Pontuais e Segundo Momento) empregados em análises de estabilidade. Os métodos probabilísticos quantificam as incertezas oriundas da variabilidade dos parâmetros geotécnicos, calculando-se um índice de confiabilidade (beta), que expressa o quanto o fator de segurança é confiável. No entanto, o índice b é um parâmetro relativo, pois não exprime todas as incertezas contidas em um projeto geotécnico. O trabalho apresenta uma comparação das análises probabilísticas de estabilidade da barragem de Curuá-Una, no Pará, e de um muro de arrimo, em São Fidélis, no Estado do Rio de Janeiro. No caso da barragem, estudou-se a influência de um eventual aumento no nível d´água do reservatório no cálculo da probabilidade de ruptura. Para o muro, foram consideradas diversas alturas do nível d´água no retroaterro a montante. As análises enfocaram, ainda, detalhes dos métodos probabilísticos, no que se refere à aplicabilidade para projetos práticos. Verificou-se que o método do Segundo Momento é de mais fácil utilização em geotecnia. Recomenda-se, portanto, a sua aplicação em conjunto com as análises determinísticas, mais usuais na prática. / [en] Geotechnical projects are generaly assessed through the calculus of the safety factor obtained by deterministic methodologies. The purpose of the present research work is to compare two probabilistic methods (Estimate Punctual and Second Moment) employed in stability analyses. Probabilistic methods quantify the uncertainties derived from the variability of geotechnical parameters, calculating a confidence ratio that expresses how reliable the safety factor is. However, the ratio is a relative parameter, since it does not account for all the uncertainties contained in a geotechnical project. In view of this situation, the study compares the stability probabilistic analyses of Curuá-Una dam, in Pará, and those of a retaining wall in São Fidélis, Rio de Janeiro. Regarding the dam, the influence of a possible rise in the resevoir water level in the calculus of failure probability has been investigated. In respect to the wall, several water levels have been considered in the upstream backfill. Moreover, the analyses have focused on the details of probabilistic methods and their application to practical projects. It has been verified that the Second Moment Method is more easily employed in geothecnics. Therefore, it is recommended that it should be applied together with the deterministic analyses currently used in practice.

[pt] Filmes de carbono amorfo hidrogenados, (a - C: H) e nitrogenados,) ( a - C: H(N) - depositados pela técnica Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) em atmosferas de metano e metano-nitrogênio foram submetidos a tratamento em plasmas de N2. A influência de vários parâmetros foi investigada: a pressão da câmara, tensão de autopolarização e tempo de exposição. A taxa de erosão determinada por perfilometria. A taxa aumenta com a tensão e tende a saturar-se para altas pressões. A incorporação de nitrogênio foi medida por reação nuclear. O resultado indica um decréscimo no conteúdo de N com o aumento da tensão de autopolarização e pode ser explicado pelo aumento da erosão química e física. As ligações químicas foram analisadas por XPS e dois ambiente podem ser identificados: um com átomos de N rodeado por átomos de C e o outro com átomos N ligado ao H. A modificação da rugosidade da superfície e coeficiente de atrito foi caracterizada por Microscopia de Força Atômica (AFM). A rugosidade da superfície é independente do valores de autopolarização, quando o coeficiente de atrito decresce com o aumento da tensão de autopolarização. / [en] Amorphous Hydrogenated carbon films (a - C: H) and nitrogenated films ) (a - C: H(N) - deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition in 4 CH and CH4-N2 atmospheres were submitted to nitrogen r.f.- plasma treatment. The influence of several parameters was investigated: the chamber pressure, the self-bias voltage and the exposure time. The erosion rate was determined by profilometry. It increases as the self-bias increases and tends to saturate for higher pressures. The nitrogen incorporated in the films was measured by nuclear reation analysis. The results indicate a decrease in the N content a the self-bias increase that can be atributted toen increase of the sputtering yield. The chemical bonds were probed by XPS and two chemical environments can be identified, one with N atoms surrounded by C atoms and the other one with N atoms binding to H. Surface roughness and friction coefficient modifications were followed by atomic force and lateral force microscopies. The surface roughness is independent on the value of the self-bias voltage, while the friction coefficient slightly decreases.

[pt] Os principais aspectos da teoria da definição que são discutidos nesta tese são os seguintes: 1) a natureza das definições; 2) a metodologia empregada na formulação de definições; 3) o papel que as definições exercem na ciência em geral; 4) as características que distinguem axiomas e hipóteses de definições; 5) a distinção entre definições nominais e reais; 6) a relação entre definição e demonstração. Um exame de diferentes pontos de vista, através da história da filosofia, em conexão com estes aspectos, mostra que não é possível alcançar rigor científico sem o emprego de definições claras e rigorosas, e conduz à conclusão de que definições têm um papel epistemológico fundamental. / [en] The main aspects of the theory of definition that are discussed in this thesis are the following: 1) the nature of definitions; 2) the methodology used in the formulation of definitions; 3) the role that definitions play in science in general; 4) the characteristics that distinguish axioms and hypotheses from definitions; 5) the distinction between nominal and real definitions; 6) the relation between definition and demonstration. An examination of different points of view throughout the history of philosophy in connection with these aspects shows that it is not possible to reach scientific rigor without the employment of clear and exact definitions, and leads to the conclusion that definitions have an essential epistemological role.

[pt] A presente dissertação tem como objetivo realizar um levantamento sobre o relevo de fundo, o tipo de material e a qualidade dos sedimentos quanto a contaminação, da Lagoa de Jacarepaguá, Rio de Janeiro, para auxiliar os programas ambientais de revitalização do Complexo Lagunar da Baixada de Jacarepaguá, que estão sendo desenvolvidos na área, focando as Olimpíadas de 2016. Na primeira etapa realizou-se a batimetria da Lagoa. Foram adquiridas profundidades georreferenciadas em campo e gerados modelos batimétricos em 2 e 3 dimensões, nos quais foram identificadas cavidades e um platô de baixa profundidade no interior da Lagoa. Na segunda etapa foram coletadas amostras de sedimentos da Lagoa, em variadas profundidades, para os ensaios da caracterização geotécnica. Com estes resultados identificou-se a presença predominante de 2 tipos de sedimentos, arenosos localizados no platô raso e siltosos nas cavidades, e alto teor de matéria orgânica e baixa densidade nas amostras siltosas. Complementarmente, foram ensaiadas duas amostras arenosas para determinação dos parâmetros de permeabilidade e de resistência ao cisalhamento, visando gerar dados adicionais para possível aproveitamento deste material como aterro, caso dragado. Na terceira, e última etapa, foi realizada uma nova coleta de sedimentos, para análise química dos metais Bário, Cádmio, Chumbo, Cobre, Cromo, Ferro, Manganês, Mercúrio, Níquel e Zinco e Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPA’s), cujos resultados indicaram uma acumulação de alguns metais na área de influência de deságüe do Arroio Pavuna. Concatenando os resultados obtidos nas 3 etapas, considerase necessário e emergencial o cessamento das descargas de efluentes, nos rios afluentes à Lagoa, e a dragagem do sedimento arenoso localizado no platô, resultando em um canal central mais profundo, um aumento da coluna d’água que implicará no melhoramento do fluxo de troca de água entre a Lagoa e o mar, acelerando a recuperação do ecossistema lagunar de uma forma geral. / [en] The present dissertation aims at conducting a survey on the bottom morphology, the material type and quality of sediment contamination, in the Jacarepaguá Lagoon, Rio de Janeiro, to assist the environmental programs working on the revitalization the Lagoon area, focusing on the 2016 Olympics. In the first stage the bathymetry of the Lagoon was executed. Georeferenced depth measurements were acquired in the field and bathymetric models in 2 and 3 dimensions were generated, where cavities and a shallow plateau inside the Lagoon were identified. In the second stage, sediment samples of the Lagoon were collected - from varied depths - for the geotechnical characterization tests. Based on the results, the presence of two predominant types of sediments was identified, sandy sediments located on the shallow plateau and silty sediments on the cavities, as well as high content of organic matter and low density in silty samples. In addition, two sandy samples were tested to determine the permeability and shear strength parameters in order to gather additional data for possible use of this material in civil construction (if dredged). In the third and final stage new sediment samples were collected for chemical analysis of the metals Barium, Cadmium, Lead, Copper, Chromium, Iron, Manganese, Mercury, Nickel and Zinc as well as Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH s). The results indicated an accumulation of some metals in the drainage area of the Pavuna Creek. Concatenating the results obtained in these three stages, it is considered necessary and urgent to stop the effluent discharges into the Lagoon s tributary rivers as well as to dredge the sandy sediment located in the plateau, that would result in a deeper central channel, an increase of water column leading to an improved flow of water exchange between the Lagoon and the sea, accelerating the recovery of the Lagoon s ecosystem in general.

[pt] A poluição do ar é um dos sérios problemas que o mundo enfrenta atualmente. Sua compreensão é muito complexa devido à estreita relação dos poluentes com as variáveis meteorológicas e o uso da terra os quais influenciam sua composição. Atualmente, existem duas abordagens tradicionais para a coleta de amostras relevantes para a deposição atmosférica e estudos atmosféricos relacionados aos estudos de monitoramento. A primeira abordagem envolve a coleta direta de material particulado (PM) transportado pelo ar que objetivou estudos quantitativos em forma local, de curto/médio alcance ou de transporte global de poluentes, incluindo estudos relacionados à saúde relacionados ao tamanho de material particulado: PM2.5 e PM10. Sua aplicação em grande escala implica em investimentos caros devido a altos custos de manutenção e problemas logísticos para instalar o equipamento instrumental em todos os locais necessários de amostragem. A segunda abordagem usa um biomonitor para avaliar a poluição do ar que é considerado como não custoso, mas confiável e relativamente simples. Portanto, monitorar a qualidade do ar usando organismos vivos como biomonitores recebeu atenção crescente nos últimos anos, porque certos tipos de organismos biológicos fornecem uma medida de exposição integrada em determinado período de tempo e enriquecem a substância a ser determinada para que a acessibilidade analítica seja melhorada e a incerteza das medições reduzida. Neste trabalho, a maioria dos estudos foi abordada no uso de biomonitores como ferramenta adequada para avaliar a qualidade do ar de diferentes locais. Esta tese teve seis objetivos principais: 1) biomonitoramento passivo com líquens; 2) biomonitoramento da qualidade do ar próximo a área industrial; 3) biomonitoramento ativo com espécies de Tillandsia; 4) uma comparação do biomonitoramento usando três espécies diferentes de Tillandsia; 5) qualidade do ar nos Jogos Olímpicos de 2016; 6) correção de sobreposição espectral. Os biomonitores foram coletados do local de controle, transplantados e expostos na área de estudo de interesse por um período de tempo determinado para acumular oligoelementos. Os oligoelementos foram medidos por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e os resultados das concentrações foram tratados com ferramentas quimiométricos. Os resultados mostraram a capacidade dos líquenes e das espécies de Tillandsia de acumular elementos traço e ferramentas quimiométricos ajudaram para identificar possíveis fontes de emissão. No primeiro objetivo foram identificadas três possíveis fontes de emissão: fontes veiculares, re-suspensão do solo (origem natural) e práticas agrícolas. No segundo objetivo foi provado que partículas negras foram emitidas principalmente da indústria do couro. O terceiro objetivo mostra as emissões veiculares como principal fonte de poluição nas áreas urbanas, uso de agroquímicos nas áreas peri-urbanas e ressuspensão do solo representada pelas áreas rurais. O quarto objetivo mostra que todas as espécies de Tillandsia provaram ser bons biomonitores. O quinto objetivo demonstrou que o controle de estratégias e a regulação do tráfego implantado pelo governo do Rio de Janeiro influenciaram na redução de poluentes durante o período olímpico. No sexto objetivo, Lasso mostrou os melhores resultados quando os valores preditivos de elementos de terras raras foram analisados. / [en] Air pollution is one of the serious problems that the world currently facing. Their understanding it is very complex due to the close relationship of the pollutants, meteorological variables, and land uses influence their composition. Actually, there are two traditional approaches for collecting samples relevant to air and atmospheric deposition which are related to monitoring studies. The first approach involves the direct collection of airborne particulate matter (PM) which aimed quantitative studies at local, short/medium range or global transport of pollutants, including health-related studies related to size fractionate airborne particulate matter (PM2.5 and PM10). Their application on large-scale implied expensive investments due to both high costs of maintenance and logistic problem to install the instrumental equipment at all needed locations. The second approach uses an air pollution monitor which is considered as a non-expensive, yet reliable, and relatively simple. Therefore, monitoring air quality by using living organisms as biomonitors has received increasing attention in recent years because certain types of biological organisms provide a measure of integrated exposure over certain amount of time and enrich the substance to be determined so that the analytical accessibility is improved and the measurements uncertainty reduced. In this work, the most of studies were approached in the use of biomonitors as tool suitable to assess the air quality of different locations. This thesis had six principal objectives: 1) passive biomonitoring with lichens; 2) biomonitoring of air quality near industrial area; 3) active biomonitoring with Tillandsia species; 4) a comparison of biomonitoring using three different species of Tillandsia; 5) air quality in 2016 Olympic Games; 6) correction of spectral overlap. Biomonitors were collected from control site, transplanted and exposed into the study area of interest for a time period determined to accumulate trace elements. Trace elements were measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and the concentrations results were treated with chemometric tools. Results show the ability of lichens and Tillandsia species to accumulate trace elements and chemometric tools helped to identify possible emission sources. In the first objective were identified three possible sources of emission: vehicular sources, soil resuspension (natural origin) and agricultural practices. In the second objective was proved that black particles were emitted mainly from leather industry. The third objective shows the vehicular emissions as the main source of pollution in the urban areas, use of agrochemicals in the peri-urban areas and soil resuspension represented by rural areas. The fourth objective shows that all Tillandsia species proved to be good biomonitors. The fifth objective demonstrated that strategies control and traffic regulation implanted by the government of Rio de Janeiro influenced in the reduction of pollutants during the Olympic period. In the sixth objective, Lasso shows better results when predict values of rare earth elements were analyzed.

[pt] A contaminação do meio ambiente de subsuperfície com resíduos perigosos e tóxicos tem se tornado um dos maiores problemas ambientais em vários países, com muitos locais apresentando contaminação da água subterrânea. A dissertação visa a caracterização de propriedades de transporte em solos residuais do estado do Rio de Janeiro; em especial será focalizado o comportamento e a mobilidade neste solo de metais pesados como o cádmio, zinco, cromo e chumbo. O conhecimento do comportamento dos metais no solo é importante para a previsão de acidentes ambientais e para a avaliação de possíveis soluções. Mudanças no ambiente, como variação do pH, podem interferir no comportamento do metal, desta forma o conhecimento das condições locais é importante para previsão do comportamento do contaminante. Foram realizados ensaios de batelada e de coluna com diferentes metais, para entender como se comportam nos solos residuais caracterizados. Para complementar o estudo uma modelagem geoquímica foi feita a partir dos dados experimentais com o programa computacional PHREEQC. / [en] The contamination of the underground environment by hazardous and toxic wastes has become one of the main environment problems in several countries where many sites present groundwater infection. The project purpose is the characterization of the transport properties in residual soils of the Rio de Janeiro state. Mainly it will be focused the behaviour and the mobility of heavy metals, for example, the cadmium, the zinc, the chromium and the lead in this kind of soil. To know the behaviour of the metals in the soil is important for the prevision of environmental accidents and for the evaluation of possible solutions. Changes in the environment, as the pH variation, may interfere in the metal conduct thus the knowledge of the local conditions is essential for the prevision of the contamination procedure. Batch and column tests were made using different metals in order to understand how they act in the characterized residual soils. To complement the studies a geochemical modeling was made using the experimental data with the compute program, PHREEQC.

[pt] Uma das atividades relacionadas à recuperação de barragens envolve o alteamento de barragens existentes, normalmente com o objetivo de aumentar a capacidade de armazenamento dos reservatórios, melhorar o fator de segurança dos taludes ou a proteção da estrutura contra possíveis cheias. O alteamento pode estar previsto no projeto original da barragem, mas na maioria dos casos trata-se de um novo estudo, com a barragem em operação, devendo-se verificar as novas condições de fluxo, efeitos na estabilidade de taludes e na resposta da barragem a carregamentos estáticos e sísmicos, estes principalmente em regiões de alta sismicidade, como no sul do Peru, onde se enontram a barragem de terra de Viña Blanca, aqui considerada. Nesta dissertação o método dos elementos finitos e o método de equilíbrio limite, isolada ou conjuntamente, são empregados para análise estática e dinâmica destas barragens de terra considerando diversas opções de alteamento, como a construção de muros parapeito, muros de gabião, solo compactado, solo reforçado com geotêxteis e solo reforçado com revestimento de concreto. De estudos de perigo sísmico efetuados no local das barragens, selecionou-se o valor de aceleração horizontal máximo para ser utilizado nos registros de aceleração ocorridos nos terremotos de Lima (1974) e de Moquegua (2001). As análises numéricas efetuadas mostram que as opções de alteamento consideradas não alteram significativamente as condições de segurança das barragens existentes, tanto do ponto de vista hidráulico como da estabilidade de taludes e resposta dinâmica durante a incidência de terremotos. / [en] One of the activities related to dam constructions involves the raising of the existent structure, normally done with the objective of increasing the water storage capacity of the reservoirs, improving the safety factor of the embankment slopes or to ensure a better protection against possible water flooding. The raising of an earth dam can be predicted in the original dam plan, but in mostly situations consists of a new design, with the dam fully operational, where the effects of a new dam height and reservoir level should be assessed with respect to flow conditions, stability of the embankment soil slopes and the response of the revised structure under static and seismic loads, mainly in highly seismic regions, as in the South of Peru where the earth dam of Viña Blanca, herein studied, was constructed. In this dissertation, the finite element method and the limit equilibrium method were used for the static and dynamic analyses of these earth dams, in their original geometry as well after dam raising with reinforced soil, compacted soil and concrete or gabion structures, among other options. From studies of seismic risk analyses carried out at the dam sites, the value of maximum horizontal acceleration equal to 0.4g was chosen to be used as the peak acceleration in the Lima (1974) and Moquegua (2001) acceleration time histories. The numerical results indicate that all dam raising options investigated in this work do not affect the safety conditions of the dams significantly, either under the point of view of the hydraulic behavior as well as soil slope stabilities or the dynamic response of the earth dams to seismic loads.

[pt] Este trabalho tem como objetivo efetuar um estudo arqueometalúrgico de objetos ferrosos e não-ferrosos resgatados de sítios históricos do Rio de janeiro. A pesquisa experimental desenvolveu uma metodologia de análise utilizando-se de técnicas destrutivas como Microscopia Ótica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão e não destrutivas como Fluorescência de Raio X (FRX) e Emissão de Raios-X por Indução de Partículas (PIXE). Os objetos foram analisados com o intuito de caracterizar sua composição, estrutura e método de elaboração. Estes correspondem a seis artefatos de natureza metálica não-ferrosa e um de natureza metálica ferrosa. O objeto metálico ferroso corresponde a uma enxada. As características microestruturais dos objetos estão correlacionadas com a função que esses desempenhavam na época e indicativa de que a enxada possa ter sido feita no Brasil por escravos africanos. A análise da enxada permite concluir que é constituída de um ferro pudlado e que foi processada por fundição e forjamento. Quanto aos objetos não-ferrosos, o rosário é constituído de um latão monofásico mais rico em cobre. Com relação à fabricação do rosário pode-se concluir de que seja de origem européia, sendo decorrente de um minério pirítico. As medalhas são de procedência européia constituídas de latão. Historicamente, pode-se deduzir que são referentes ao século XVIII. Conclui-se que as duas moedas do Sítio Rochedo sejam originárias de fontes diferentes, constatado pelas análises químicas. Porém, as concentrações químicas da moeda de 1821 são próximas a uma das moedas de 40 réis. A presente tese permitiu evidenciar a importância da sistemática de trabalho experimental de caracterização, a partir de técnicas destrutivas e nãodestrutivas de materiais, de objetos arqueológicos para estabelecer seu contexto histórico. / [en] This work undertakes an archeometallurgical study of ferrous and non-ferrous artifacts recovered from historical sites of Rio de Janeiro. The experimental research developed an analytical methodology based on destructive techniques, such as Optical Microscopy (OM), Scanning Electronic Microscopy (SEM) and Transmission Electronic Microscopy (TEM); as well as non- destructive techniques, namely X-Ray Fluorescence (XRF) and Particle Induction X-Ray Emission (PIXE). These artifacts were analyzed in order to characterize their composition, structure and elaboration/processing methods. There are six artifacts with a non-ferrous metallic nature and one with a ferrous metallic nature. The ferrous metallic artifact was a hoe. The microstructure characteristics is related to the usage of this object at that time, and indicates that the hoe could have been made in Brazil by African slaves. The analysis of the hoe indicates that it was elaborated from puddle iron and that it had been processed by foundry and forging. The rosary, one of the non-ferrous artifacts, is formed by singlephase brass riche in copper; and according to historical research it is of European origin, deriving from pyrite ore. The medals are also of European origin and are based on brass. Historically one can deduce that they are dated from the 18th century. The two coins from the Rochedo site most probably came from distinct sources, as validated by the chemical analysis. However, the chemical composition of the 1821 coin is close to that of the 40 réis coin. The present thesis has shown the importance of a systematic methodology to characterize ancient objects combining both destructive and non- destructive techniques.

[pt] Em problemas geotécnicos podem ocorrer grandes deformações devido a chuvas prolongadas, sismos, deslizamentos de encostas, etc. Material point method (MPM) é um método de solução baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF) que oferece vantagens para o cálculo estático e dinâmico que envolve deformações desse tipo. O objetivo desta dissertação é utilizar o MPM em problemas geotécnicos em condições estáticas e dinâmicas. Esta pesquisa mostra o procedimento de analises do MPM para a condição não acoplada (só solido sem presença de água) e depois acoplada. Para a revisão matemática de MPM se faz antes um resumo da teoria do MEF na metodologia de conservação de quantidade de movimento. Nestas duas formas de resolver os problemas geotécnicos foram expostos três exemplos simples. O primeiro é uma coluna de solo simulado sob os fundamentos da elasticidade, com o objetivo de verificar o deslocamento vertical pelo peso próprio. Isto foi resolvido mediante quatro diferentes métodos: analítica, MEF por resíduos ponderados, MEF por conservação de quantidade de movimento, e MPM. Todos eles consideram somente a fase solida. No segundo exemplo, tem-se solo na geometria de quadrado de lado 1 metro, onde busca-se obter as poropressões quando atingir a condição permanente enquanto os deslocamentos ocorrem ao longo do tempo; ou seja, a análise é acoplada e é resolvida pelo método MPM. Para uma aplicação mais realista, foi feita a análise (não acoplada) da barragem Palo Redondo, pertencente ao projeto Chavimochic, localizada na região de La Libertad, Perú. Nesta análise dinâmica considerou-se dois modelos constitutivos: Elástico e Mohr Coulomb, além de um sismo. / [en] In geotechnical problems can happen large strains because of prolonged rains, earthquake, slide slope, etc. Material point method is a solution method based on the finite element method (FEM) which offers advantages for static and dynamic calculation that involve that kind of strains. The objective in this dissertation is to use the MPM in geotechnical problems in statics and dynamics conditions. This research shows the analysis procedure of MPM for uncoupled condition (only solids, without water) and then coupled. Before the mathematical theory of MPM, a review of the theory of FEM in the conservation of quantidade de movimento is done. In this two methodology were raised three examples. The first one is a soil column that was modeled elastically, in which the main objective in to analyze the vertical displacement because of own weight. This was solved by four different methods: analytically, FEM weighted residual, FEM conservation of momentum, and MPM. All of them consider only the solid phase. The second example is a square of soil with side 1 meter, where the objective is to know the pore-pressure in the permanent condition and at the same time the vertical displacement were generated, it means that the analysis is coupled and were solved by MPM. In order to make a more realistic application, Palo Redondo dam is analyzed (uncoupled condition), which belongs to the Chavimochic project located in La Libertad, region of Perú. This dynamic analysis was done considering two constitutive models: Elastic and Mohr Coulomb, additionally seismic forces.