[pt] O conhecimento das propriedades térmicas dos solos é de grande importância em muitos projetos de engenharia e outras situações onde ocorre a transferência de calor nos solos, como em projetos de rodovias, de tubulações para petróleo, água, gás, cabos elétricos enterrados, aplicação de técnicas para remedição de solos contaminados, entre outros. A propagação de calor nos solos é governada pelas suas propriedades térmicas e essas propriedades devem ser determinadas experimentalmente. A presente Dissertação teve como objetivo principal a avaliação da influência da mineralogia, do índice de vazios e do teor de umidade em propriedades térmicas de solos. As principais propriedades térmicas dos solos são condutividade térmica, resistividade térmica, difusividade térmica e calor específico. Foram avaliados experimentalmente a condutividade, a difusividade, o calor específico dos solos e o calor específico dos sólidos. Trabalhou-se com misturas em diferentes proporções de materiais argilosos e arenosos. Os solos foram fabricados a partir de diferentes proporções de Caulim, Bentonita e Areia Quartzosa, formando-se nove solos diferentes. Os solos fabricados foram caracterizados física, química e mineralogicamente. Para a determinação da condutividade térmica e da difusividade térmica aplicou-se o método da sonda térmica de imersão em solos. O calor específico dos solos e o calor específico dos sólidos foram estimados através de equações propostas na literatura consultada. Os corpos de prova foram confeccionados por compactação estática e por vibração. Foi observado que os parâmetros térmicos são dependentes da umidade, do índice de vazios e da mineralogia dos solos de formas diferentes e, eventualmente, opostas, sendo a influência da umidade mais significativa. Foi proposta uma correlação para estimar o calor específico de areias quartzosas que depende apenas do teor de umidade gravimétrica. / [en] The knowledge of thermal properties of soils is of great relevance in many engineering projects where the transference of heat in soils occurs, such as: projects of highways, oil, water and gas pipeways, electric cables embedded in the ground and application of techniques for remediation of contaminated soil. The propagation of heat in the ground is governed by its thermal properties and these properties should be determined by laboratory tests. This Dissertation has as main objective the evaluation of the influence of mineralogy, voids ratio and water content in thermal soil properties. The main thermal properties of soils are thermal conductivity, thermal resistivity, thermal difusivity and specific heat. Soil conductivity and difusivity were obtained experimentally, while the specific heat of soil and specific heat of solids were obtained through equations proposed in the currente literature. The soils used comprised mixtures in different ratios of clayey and sandy materials employing different ratios of commercially found Kaolin, Bentonite and Quartz pellets, forming nine different soils. The prepared soils were characterized in their physical, chemical and mineralogical aspects. For the determination of the thermal conductivity and the thermal diffusivity it was employed the methodology of insertion of a thermal needle in the soils. Both vibration and static compaction techniques were used in the preparation of the soil samples to be tested. It was observed that the thermal parameters are dependent on the water content, voids ratio and mineralogy of the soil in different and, eventually, opposite ways.

[pt] No presente trabalho é realizado um estudo experimental das características de compressibilidade e adensamento de argilas moles. Foram realizados ensaios convencionais de adensamento (SIC) e ensaios de adensamento com velocidade constante de deformação (CRS) - em diferentes velocidades - ensaios de adensamento com uma face drenante e ensaios traxiais. As amostras foram remoldadas em laboratório, a partir de uma mistura de bentonita e caulim, na proporção de 98 : 2 em peso, e adensadas istoropicamente, a fim de se garantir uma melhor qualidade quanto à homogeneidade e isotropia do material. Os resultados são obtidos e analisados através das curvas típicas para os ensaios de adensamento. São obtidos os valores dos parâmetros de compressibilidade e de adensamento do material. Por fim é proposto um novo método para obtenção coeficiente de adensamento vertical (Cv) e feita uma análise comparativa com métodos existentes na literatura. / [en] In the present work it is carried out an experimental study of the compressibility characteristics and consolidation of a soft clay. Standard Incremental Consolidation (SIC) and Constant Rate of strain (CRS) - in different speeds - triaxiais tests and consolidation with one drenate tests had been carried trough. The samples had been remoulds in laboratory, from a mixture of bentonita and kaolin, in the ratio 98 : 2 In weight, and confined under isotropic conditions, in order to guarantee one better quality how much to the homogeneity and isotropy of the material. The results are gotten and analyzed through the typical curves for consolidation tests. The values of the parameters of compressibility and consolidation of the material are gotten. Finally a new method for attainment of the vertical consolidation coefficient (Cv) and made a comparative analysis with existing methods in literature is considered.

[pt] Os ensaios dielétricos em equipamentos para alta tensão em corrente alternada (ATCA) e corrente contínua (ATCC) requerem medições de grandezas elétricas, e as análises de desempenho dos equipamentos ensaiados são diretamente dependentes dos resultados obtidos por tais medições. Atualmente, para garantir a confiabilidade dos resultados dos ensaios, é necessário que a forma de onda da tensão aplicada ao equipamento esteja dentro dos níveis de distorção exigidos por norma. Para que ensaios possam ser realizados de forma normalizada, todos os parâmetros descritos na norma ABNT NBR IEC 60060-1:2013 devem ser monitorados durante os ensaios em ATCA e ATCC. Normalmente um Sistema de Medição para Alta Tensão (SMAT) é formado por um divisor de tensão, um cabo de transmissão e um multímetro de bancada, permitindo assim uma análise quantitativa da tensão de ensaio por meio da medição do valor eficaz e/ou do valor médio. Entretanto, esse SMAT é inadequado para o monitoramento de todos os parâmetros normalizados, restringindo sua aplicação a uma análise puramente quantitativa da tensão de ensaio. Deste modo, o objetivo desta dissertação foi o desenvolvimento e validação de algoritmos de medição que fossem capazes de estimar todos os parâmetros normalizados. Sua validação foi realizada mediante ensaios experimentais em alta e baixa tensão, assim como pelo processamento das formas de onda digitais padrão pertencentes ao rascunho da norma IEC 61083-4. Os resultados obtidos foram positivos e dentro de limites aceitáveis, possibilitando a implantação desses algoritmos de medição nos laboratórios de ensaios (AT1, AT2, AT3, LabUAT) do CEPEL. / [en] Dielectric tests on equipment with high voltage alternating current (HVAC) and direct current (HVDC) require measurements of electrical quantities, and the performance analysis of the tested equipment is directly dependent on the results obtained by those measurements. Currently, to ensure the reliability of the test results, the voltage waveforms applied to the equipment must be within the distortion levels required by standard. For tests to be performed in a standardized way, all parameters described in ABNT NBR IEC 60060-1: 2013 must be monitored during the HVAC and HVDC tests. Normally, a High Voltage Measurement System is formed by a voltage divider, a transmission cable and a multimeter, allowing a quantitative analysis of the test voltage by measuring the RMS value and/or mean value. However, this High Voltage Measurement System is inadequate for the monitoring all standard parameters, restricting its application to a purely quantitative analysis of the test voltage. Therefore, the objective of this dissertation was the development and validation of measurement algorithms that are able to estimate all the normalized parameters. Its validation was carried out through experimental tests in high and low voltage, as well as by the processing of the standard digital waveforms belonging to the draft of the standard IEC 61083-4. The results were positive and within acceptable limits, allowing the implementation of these measurement algorithms in CEPEL test (AT1, AT2, AT3, LabUAT) laboratories.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo experimental do comportamento de maciços de enrocamento, considerando as variações de deformabilidade e resistência provocadas pela alteração da rocha e pelas variações das características intrínsecas do enrocamento, tais como, litologia, granulometria, efeito de escala, umidade e as características das partículas. Foram considerados o enrocamento de basalto da Barragem de Marimbondo, com cerca de 25 anos de alteração natural no campo, o basalto da Pedreira Rio Grande, semelhante ao utilizado na construção de Marimbondo, e o enrocamento de granito da Barragem de Serra da Mesa. Foi elaborada uma metodologia para avaliar a alterabilidade dos materiais de enrocamento, envolvendo ensaios nos materiais intacto e alterados no campo e no laboratório. A alteração no basalto da Pedreira em laboratório simulou, de forma acelerada, a alteração natural do basalto de Marimbondo no campo, sendo realizada através de ensaios de lixiviação contínua e de ciclos de umidade. A lixiviação em corpos de prova de enrocamento foi feita em um equipamento soxhlet de grandes dimensões desenvolvido no Laboratório da PUC-Rio. O comportamento geomecânico dos enrocamentos foi avaliado a partir dos parâmetros mais relevantes das partículas, da rocha e do maciço de enrocamento. A caracterização do enrocamento como meio granular é obtida através de ensaios de compressão unidimensional, de compressão triaxial e de cisalhamento direto, em equipamentos de grandes dimensões. Os resultados mostram que as características intrínsecas do enrocamento têm um papel importante no comportamento do material. Além disso, a alteração do basalto no campo ou no laboratório pode provocar variações significativas dos parâmetros dos materiais de enrocamento, dentre as quais destacam-se a redução da rigidez e resistência do enrocamento, bem como o aumento do desgaste das partículas. Este estudo também indica que a lixiviação no equipamento soxhlet de grandes dimensões mostrou-se adequada para a simulação da alteração natural do basalto em condições aceleradas no laboratório, possibilitando a previsão, a longo prazo, do comportamento de enrocamentos. Considerando um período de 75 anos de alteração natural no campo, o trabalho apresenta a previsão de comportamento do enrocamento de Marimbondo em termos de resistência ao fraturamento, desgaste das partículas, módulo de compressibilidade M, módulo de deformabilidade E , resistência à compressão uniaxial que envoltória de resistência. / [en] This work presents an experimental study of the behavior of rockfills, focusing on the changes caused by rock alteration on the physical and mechanical characteristics, such as, lithology, gradation, deformability and strength. The basalt rockfill used in the construction of Marimbondo dam has been considered, with about 25 years of in situ alteration, together with intact basalts samples from Rio Grande quarry, which is located about 500m downstream from the dam site. The experimental results were also compared with data from tests on granite rockfill samples from Serra da Mesa dam. A methodology is proposed for evaluating the alterability of rockfills, based on laboratory tests on intact and alterated samples. Procedures for fast rock alteration in the laboratory were also developed, attempting to simulate the naturally slow alteration which occurs in the field. The laboratory alteration made use of both continuous leaching and wetting-drying cycles on intact basalt samples. The leaching was imposed in a large scale soxhlet equipment developed in the geotechnical laboratory at PUC-Rio. For the characterization of the geomechanical behavior of the rockfill masses, large scale equipments have been used, such as an confined compression chamber, triaxial compression machine and direct shear box. The results indicate that the intrinsic characteristics play an important role on the rockfill behavior. Furthermore, basalt alteration occurring in the field or in the laboratory may cause a significant decrease on the rockfill s stiffness and strength parameters, as well as an increase on the abrasion characteristics of rockfil s particles. This study also indicates that leaching in large scale equipment is a proper way to simulate the basalt s natural alteration in accelerated laboratory conditions, making possible the long time prevision of the behavior of rockfills. Considering a time period of 75 years of natural alteration in the field, this work presents a quantitative prediction of Marimbondo s rockfill behavior in terms of particle breakage, abrasion resistance, compressibility modulus M, deformability modulus E, unconfined strength qu and strength envelope parameters.

[pt] A utilização de pneus usados é uma técnica interessante para reforço de solos, sob o aspecto ambiental. Os pneus usados constituem uma matéria-prima abundante e de custo reduzido. A técnica de utilização de pneus em obras geotécnicas vem sendo difundida no Brasil desde meados dos anos 90, com a construção do muro experimental de solopneus da PUC-Rio, em colaboração com a Fundação Geo-Rio e a Universidade de Ottawa (Canadá). O presente trabalho tem por objetivo apresentar a metodologia para avaliação da resistência ao arrancamento de malhas de pneus. Os pneus podem ser dispostos em um plano horizontal e amarrados entre si, formando uma malha de reforço. Podem ser utilizados pneus inteiros ou com uma das bandas laterais cortadas. A sobrecarga atuando no reforço provém do confinamento provocado pela altura do aterro de solo, construído sobre a malha de pneus. Os ensaios de arrancamento dos pneus no campo utilizaram uma estrutura metálica de reação, atirantada, a qual foi desenvolvida especificamente para o programa experimental sobre reforço de solos. Os resultados permitiram idealizar um mecanismo de ruptura envolvido no processo de arrancamento das malhas de pneus, bem como a verificação das características de resistência e deformabilidade deste tipo de reforço. / [en] The use of scrap tires as soil reinforcement is an environmentally interesting technique. Scrap tires are an abundant and low cost waste material. The technique for using tires in geotechnical construction is becoming popular in Brazil since the construction of an experimental gravity wall made with soil and tires in 1995. This wall was part of a research project by carried out by PUC-Rio in collaboration with Geo-Rio and University of Ottawa. The objective of this work is to present a methodology to evaluate the pull-out behaviour of tire meshes. The tires can be placed in a horizontal plane and tied with rope or wire, forming a reinforcement mesh. The surcharge on these meshes comes from the confinement due to the height of a soil embankment built on the mesh. Field pull-out tests were performed on these reinforcement meshes, using a metallic reaction structure, which was developed specifically for this experimental research. The results allowed the idealization of a shearing mechanism based on the pull-out of tire meshes, as well as the verification of the strength and deformability characteristics of the reinforcement.

[pt] Esta tese associa duas técnicas de fronteira na área de Ensaios Não-Destrutivos magnéticos, que são a utilização do magnetômetro supercondutor SQUID como instrumento de medida e de Redes Neurais como ferramentas de análise dos sinais detectados. Medidas pioneiras com o SQUID foram realizadas em amostras de aço e de alumínio contendo defeitos diversos, e foram idealizados e implementados dois Sistemas Neurais, os quais utilizaram combinações de vários tipos de redes neurais para, a partir do campo magnético medido, obter informações a respeito da geometria dos defeitos, possibilitando assim estimar sua gravidade. / [en] This thesis combines two state-of-the-art techniques in the area if magnetic Nondestructive Evaluation, that is, the application of the superconducting magnetometer SQUID as the magnetic sensor, and the use of Neural Networks as analysis tools for the detected magnetic signals. Pioneering measurements using the SQUID have been made in steel and aluminum samples with various types of flaws, and two Neural Systems have been implemented, based on the combination of several neural networks algorithms. Such systems aim to, based on the measured magnetic field, obtain information about defect geometry, thus allowing the assessment of defect severity.

[pt] Desenvolveu-se um método para Ensaios Não-Destrutivos de placas condutoras, utilizando o dispositivo supercondutor conhecido como SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), disponível no Laboratório de Supercondutividade Aplicada e Magnetismo do Departamento de Física da PUC- Rio. O trabalho pode ser dividido em duas áreas: método experimental para obtenção das medidas magnéticas e algoritmos de processamento de imagens para realçar estes dados. / [en] It was developed a Nondestructive Evaluation method for conducting plates, using the superconducting device known as SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), which is available in the Laboratory of Applied superconductivity and Magnetism of the Departament of Physics of PUC-Rio. The work may be separated in two fields: experimental method for obtaining the magnetic measures and image processing algorithms used to enhance this data.

[pt] Os folhelhos correspondem a mais de 75% das formações perfuradas para exploração de hidrocarbonetos e cerca de 90% dos problemas de instabilidade em poços de petróleo são atribuídos a ele. Segundo Steiger & Leung (1991), são gastos de 600 milhões a 1 bilhão de dólares anuais com custos adicionais de perfuração, gerados por problemas de instabilidade em poços. Este trabalho propõe uma nova metodologia de ensaio triaxial axissimétrico CIU em folhelhos, capaz de obter os parâmetros necessários para análises de instabilidade em períodos de tempo relativamente curtos. Esta metodologia está baseada em procedimentos normalmente utilizados em ensaios de solos e emprega equipamentos específicos de testes em rochas. Foram realizados 12 ensaios triaxiais divididos em duas campanhas em um folhelho proveniente da Bacia de Campos. Os resultados dos ensaios comprovam a eficácia da nova metodologia. O comportamento de resistência destes folhelhos é descrito utilizando o critério linear de resistência de Mohr-Coulomb com coesão de 3,17 MPa e um ângulo de atrito interno de 25,3º. / [en] Shales constitute more than 75% of the drilled rocks in the search for hydrocarbons and an estimated high 90% of wellbore instability problems are credited to their presence. According to Steiger & Leung (1991), more than 600 Million US dollars are spent annually by the oil industry just to corrent the problems due to instabilities. This work presents a new methodology for running triaxial compression tests in shales under undrained conditions. This methodology allows shorter duration of the tests and it is based upon adaptation of concepts traditionally employed in the soil mechanics field. 12 tests have been carried out in shales obtained from offshore Brazil during this work. The tests were divided into 2 groups based upon the nature of the fluid used in the pore pressure lines. The tests results show that this methodology is very efficient. The shear strength behavior of the shale is described and by using the Mohr-Coulomb criterium, the shear strength parameters are a cohesion of 3,17 MPa and phase equal to 25,3°. / [es] Los folhelhos corresponden a más del 75% de las formaciones perforadas para exploración de hidrocarbonetos y a ellos le son atribuidos cerca de 90% de los problemas de inestabilidad en pozos de petróleo. Según Steiger & Leung (1991), se gastan de 600 millones a 1 billión de dólares anuales con costos adicionales de perforación, generados por problemas de inestabilidad en pozos. Este trabajo propone una nueva metodología de ensayo triaxial axisimétrico CIU en folhelhos, capaz de obter los parámetros necesarios para el análisis de inestabilidad en períodos de tiempo relativamente cortos. Esta metodología está basada en procedimientos normalmente utilizados en ensayos de suelos y emplea equipos específicos de pruebas en rocas. Fueron realizados 12 ensayos triaxiales divididos en dos campañas en un folhelho proveniente de la Bacia de Campos. Los resultados de los ensayos comproban la eficacia de la nueva metodología. Para describir el comportamiento de la resistencia de estos folhelhos se utiliza el criterio lineal de resistencia de Mohr-Coulomb con cohesión de 3,17 MPa y un ángulo de fricción interno de 25,3º.

[pt] Os maciços rochosos encontram-se submetidos a estados biaxiais e triaxiais de tensão. O conhecimento da deformabilidade e da resistência das rochas sob tais condições é fundamental para o cálculo da capacidade de suporte de fundações em rochas, projeto de barragens, mineração, prospecção e extração de petróleo, construção de túneis, etc. Para tanto, a realização de ensaios, quer sejam de campo ou de laboratório, é de grande valia. Devido à dificuldade de realização de ensaios biaxiais, e sendo a solicitação triaxial a mais comum, é bastante pertinente o estudo do comportamento das rochas quando submetidas a tal carregamento. O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de uma célula triaxial para ensaios de laboratório em rochas, capaz de suportar uma pressão confinante de até 70 MPa. O equipamento permite instrumentação interna dos corpos de prova. Foi prevista a obtenção de medidas de poropressão, tanto de topo quanto de base, e a possibilidade de percolação de fluido pelo espécime ensaiado. A fim de se caracterizar o equipamento, foram executados ensaios em espécimes de aço e rocha. A rocha estudada foi um gnaisse leptinito encontrado no município do Rio de Janeiro (Morro Dona Marta). / [en] Rock masses are submitted to biaxial and triaxial states of stress. Deformability and strength properties of rocks under such conditions are essential data for calculating bearing capacity of foundations, design of dams, mining excavations, oil exploration, tunnelling etc. For these purposes, laboratory and in situ tests are of great importance. Studying rock behaviour when submitted to triaxial loading is of great concern, due to the difficulty in carrying out biaxial tests and because triaxial state of stress is more common. This thesis presents the design and construction of a triaxial cell for laboratory tests in rocks, which is able to support a confining pressure as high as 70 MPa. The equipment allows internal specimen instrumentation. Top and bottom pore-pressure measurements have been predicted, and fluid percolation through the specimen is possible. Tests on steel and rock specimens were carried out to comission the equipment. The rock tested is a leptinite gneiss found in the city of Rio de Janeiro (Morro Dona Marta). / [es] Los macizos rocosos se encuentran sometidos a estados de tensión biaxiales y triaxiales. El conocimiento de la deformabilidad y de la resistencia de las rocas bajo tales condiciones es fundamental para el cálculo de la capacidad de soporte de fundaciones en rocas, proyecto de presas, mineración, prospección y extracción de petróleo, construcción de túneles, etc. De aqui la importancia de la realización de ensayos, ya sean de campo o de laboratorio. Considerando la dificuldad para la ejecución de ensayos biaxiales, y como la solicitación triaxial es la más común, resulta pertinente el estudio del comportamiento de las rocas cuando son sometidas a tal carga. EL objetivo del presente trabajo es el desarrollo de una célula triaxial para ensayos de laboratorio en rocas, capaz de soportar una presión de confinación de hasta 70 MPa. El equipo permite la instrumentación interna de los cuerpos de prueba. Fue previsto obtener medidas de poropresión, tanto de pico cuanto de base, y la posibilidad de percolación de fluido por el espécimen ensayado. Con el objetivo de caracterizar el equipo, se ejecutaron ensayos en espécimes de acero y roca. La roca estudada fue un gnaise leptinito encontrado en el município del Rio de Janeiro (Morro Dona Marta).

[pt] O tema da dissertação, Caracterização de Áreas Contaminadas Através de Ensaios in Situ, aponta o estado-da-arte dos sensores que estão sendo adaptados ao conepenetrômetro, permitindo a detecção e o registro do poluente no subsolo e lençol freático.Talvez como uma conseqüência da atual conscientização da sociedade para o caráter emergencial no enfrentamento dos problemas relacionados à contaminação do subsolo,tem-se exigido uma significativa demanda de serviços especializados na caracterização dos agentes e processos de contaminação e nos procedimentos de remediação. A pesquisa apresenta técnicas de ensaio in situ para a caracterização de áreas contaminadas em função do contaminante que se quer detectar. O primeiro grande grupo abrange as tecnologias utilizadas na detecção dos hidrocarbonetos, em seguida estão agrupadas as técnicas de detecção dos compostos orgânicos voláteis e, finalmente, o terceiro grande grupo enfoca as técnicas utilizadas na detecção de metais pesados.Neste trabalho ensaios foram feitos em duas etapas: com o LIDAR-PUC e com o Fluorímetro, e são apresentados seus resultados, bem como as conclusões da pesquisa e algumas sugestões para estudos futuros, destacando-se as potencialidades e limitações de cada ensaio realizado. / [en] The subject of the research, Characterization of Contaminated Areas by in Situ Tests, shows the state-of-art of the sensors that are being adapted to the conepenetrometer system, allowing for the detection and register of the polluent in the subsurface and water table.Perhaps as a consequence of the new conscientization of the society about the emergencial character in facing problems related to subsurface contamination, it has been claimed such a significative demand forward specialized services in characterization of agents and contamination processes, besides remediation procedures.In situ sampling techniques for the characterization of contaminated areas related to the targeted polluents are presented in this study. The first group covers technologies used in the detection of hydrocarbons, furthermore there are some techniques for the detection of volatiles organic compounds and, finally, the third group focuses the techniques used in the detection of heavy metals. In this work tests were done in two parts: with the LIDAR- PUC and with the Fluorimeter, and their results are presented as well the conclusions of the research and some suggestions for future works, principally the potentialities and limitations of each test done.