[pt] Os mecanismos envolvidos na produção de metano e no sequestro de CO2 no carvão são complexos, tendo em vista grande quantidades de fatores envolvidos no processo. O entendimento do comportamento mecânico do carvão assim como a caracterização de sistema poroso é de fundamental importância para o êxito de um projeto de explotação. Esse trabalho visou à caracterização de amostras de carvão oriundas da camada Barro Branco. A fim de caracterizar o sistema poroso do material, uma campanha de análises foi programada como: microtomógrafo, microscopia eletrônica de varredura (MEV), micropermiametria e porosimetria por injeção a mercúrio. Ensaios mecânicos foram realizados visando à caracterização mecânica do material e a validação de um modelo constitutivo. O carvão apresentou comportamentos mecânicos de resistência e deformabilidade consistentes e com pouca variabilidade, o que permitiu um ajuste confiável da envoltória de resistência de Mohr-Coulomb bem como o do modelo constitutivo elastoplástico de Lade-Kim. / [en] Mechanisms involved in geological storage of CO2 and eventual production of methane are complex due to a number of different factors involved. One of the important factors to be taken into account is the geomechanical behaviour of coal, key to the success of the exploration as well as the characterization of the pore structure of the material.Coal can be regarded as a sedimentary rock possessing two perpendicular families of microfissures called cleats.This work presents results of an experimental program aiming at the characterization of the mechanical properties of coal from the Barro Branco formation. A constitutive model (Lade-Kim s model) was tested in order to check its validity in the representation of the stress-strain-strength behaviour of the coal. Lade-Kim s model is well accepted for the representation of the mechanical behaviour of soft rocks. Furthermore, in order to characterize the porous structure of the material, a number of tests were performed such as: X Ray Micro CT scan, scanning electron microscopy, minipermeameter determination of permeability and mercury injection porosimetry.

[pt] Este trabalho discute experimentalmente a utilização de fibras naturais em compósitos cimentícios para o reforço de elementos estruturais de concreto. Para tal, foram analisadas a morfologia e a durabilidade de fibras de curauá, cânhamo e sisal, bem como suas propriedades mecânicas. Dentre as fibras estudadas, o curauá apresentou o melhor desempenho, o que justificou sua implementação como reforço nos compósitos cimentícios. Para o projeto do compósito, foi decidido que o volume de fibras seria aplicado dividido em três camadas paralelas, em um arranjo alinhado longitudinalmente, como um tecido unidirecional. Os compósitos cimentícios reforçados com tecido de curauá foram mecanicamente caracterizados por testes de tração, flexão, compressão e cisalhamento. Após a investigação no nível material, o compósito desenvolvido foi aplicado sobre a superfície das vigas estruturais como um laminado afim de aumentar a capacidade portante sob duas condições de carregamento: flexão e cisalhamento. Os resultados experimentais dos ensaios estruturais foram confrontados com modelos analíticos para comparação. Os compósitos apresentaram um comportamento mecânico de alta performance, tendo alcançado o comportamento strain-hardening em todos os casos. Como reforço estrutural, o compósito proporcionou às vigas aumentos de resistência e ductilidade. Foi observado também um atraso no escoamento dos vergalhões de aço. / [en] This work experimentally discusses the use of natural fibers in cement-based composites for the strengthening of concrete structural elements. For such, the morphology and durability of curauá, hemp, and sisal fibers were analyzed, as well as their mechanical properties. Among the studied fibers, the curauá presented the best performance, which justified its implementation as reinforcement for cement-based composites. For the composite design, it was decided that the volume of fibers would be applied splitted into three parallel layers, in a longitudinally aligned arrangement, like a unidirectional fabric. A layer of this fabric was performed under a tensile test aiming to better understand its mechanical behavior. The cement-based composites reinforced with curauá fabric were mechanically characterized by tensile, bending, combined load compression, and shear tests. After the investigation at the material level, the developed composite was applied over the surface of structural beams as laminates, seeking to provide its strengthening under two distinct loading conditions: bending and shear. The experimental results of the structural tests were confronted with analytical models for comparison. The composites showed a high mechanical performance, achieving the strain-hardening behavior in all cases. When used as a structural reinforcement, the composite provided to the beams increases of strength and ductility. It was also observed a yielding delay in the steel reabars.

[pt] Nas últimas décadas o processo de degradação do meio ambiente e os movimentos ecológicos tornaram as questões ambientais algo bastante popular. Com o objetivo de se preservar o meio ambiente, o uso de materiais derivados da biomassa vem se intensificando. Neste sentido, a área de materiais compósitos poliméricos reforçados por fibras vegetais representam uma boa alternativa no campo dos materiais para aplicações de engenharia e design. Os principais objetivos deste trabalho foram o processamento, caracterização e análise de viabilidade de aplicação do compósito formado por uma resina poliuretano derivada do óleo de mamona (Castor oil) e fibras de ubuçu (Manicaria saccifera) na fabricação de pisos e revestimentos. O processamento dos compósitos foi realizado utilizando-se a técnica de moldagem por compressão. As fibras de ubuçu foram utilizadas na forma de tecido, sem qualquer tratamento e empilhadas segundo orientações de 0 e 90°, para tentar manter um comportamento isotrópico. Primeiramente foi realizada a caracterização da fibra de ubuçu através dos seguintes ensaios: tração, difração de Raios-X, TGA, MEV/EDS, densidade, FTIR, DSC e gramatura. Esta primeira parte se fez necessária pelo fato da fibra de ubuçu não ser totalmente conhecida pela comunidade acadêmica, em termos de suas características químicas e mecânicas. Na confecção dos compósitos, para fins de comparação, foram utilizadas as resinas de mamona em duas proporções de seus componentes e a resina epóxi, esta última por ser uma das mais utilizadas na confecção de compósitos poliméricos. Os compósitos foram caracterizados através dos seguintes ensaios: flexão, compressão normal e paralela, impacto, DMTA, abrasão e MEV/EDS. Os resultados de caracterização da fibra de ubuçu mostraram que a mesma não difere das demais fibras vegetais pesquisadas comumente, porém, no ensaio de tração, ela apresentou resistência superior às de outras fibras vegetais encontradas na literatura. Os resultados indicam que as propriedades mecânicas do compósito de resina de mamona e fibra de ubuçu em flexão, compressão e impacto foram superiores às de compósitos similares reportados na literatura. No ensaio de abrasão, os compósitos de resina de mamona e fibra de ubuçu foram comparados a duas espécies de madeira, pupunha e coco, mostrando-se adequados como material na fabricação de pisos e revestimentos, mesmo apresentando propriedades inferiores que as das madeiras pesquisadas. Foi desenvolvido, de acordo com a metodologia do Design Industrial, um piso na forma de taco para observação de encaixes e detalhes estéticos, o que resultou na seleção do mesmo para exposição no 24° Prêmio Museu da Casa Brasileira e em um Registro de Patentes do material pela PUC-Rio. / [en] In recent decades the process of environmental degradation and the ecological environmental issues became very popular. In order to preserve the environment, the use of biomass materials has been intensified. In this sense, the area of polymer composites reinforced by natural fibers represents a good alternative in the field of engineering materials for design applications. The main objectives of this study is the processing, characterization and analysis of composite applying feasibility for the flooring and tiles. This composite is made of a polyurethane resin derived from castor oil (Castor oil) and ubuçu fiber (Manicaria saccifera). The composite process was performed with the compression molding technique. Ubuçu fibers were used as a tissue without any treatment and stacked with orientations from 0° to 90°, trying to keep an isotropic behavior. The characterization of the ubuçu fiber was made by the following tests: traction, X-ray diffraction, TGA, SEM / EDS, density, FTIR, DSC, and weight. This first part was necessary because the fiber ubuçu is not known by the academic community in terms of their chemical and mechanical characteristics. In the composites manufacture, for comparison purposes, was used the two resins castor proportions, and epoxy resin, this last being one of the most used in the polymer composites manufacture. The composites were characterized by the following tests: bending, normal and parallel compression, impact, DMTA, abrasion and SEM / EDS. The results of the characterization of ubuçu fiber showed that it does not differ from other fibers plant commonly studied, but in the tensile test, it showed superior resistance if compare to other fibers plant found in the literature. The results in bending, compression and impact tests indicate that the mechanical properties of the composite, castor oil and ubuçu fiber, were higher than similar composites reported in the literature. The abrasion test, the composite made of castor oil and ubuçu fiber were compared to two palms (Bactris gasipaes and Cocos nucifera) and even with inferior properties, the composite is suitable as a material in the manufacture of floors and walls. It was developed in accordance with the methodology of Industrial Design, a floor in the form of cue for observation of aesthetic details, which was selected to be exhibited in 24 Brazilian House Museum Award and a Patents registration material by PUC Rio.