[pt] Na abordagem determinística compara-se o método do equilíbrio limite com o método dos elementos finitos na análise 2D da estabilidade de taludes em solo, determinando-se o valor do fator de segurança para vários exemplos de aplicação. No método dos elementos finitos quantifica-se a região da potencial superfície de ruptura que se comporta sob extensão, analisando-se a ocorrência de anisotropia de resistência ao longo da potencial superfície de deslizamento para situações envolvendo diferentes tipos de solo, ângulos de inclinação do talude e sequências de escavação. Conclui-se que o efeito da anisotropia é pouco significativo quando o ângulo de atrito do solo exceder a 10 graus. Por outro lado, devido à crescente aplicação da abordagem probabilística na prática da engenharia geotécnica, foram realizadas análises de confiabilidade de taludes empregando os métodos de Monte Carlo, do hipercubo latino e o método das estimativas pontuais alternativas, comparando-se os diferentes resultados obtidos e discutindo as principais vantagens da aplicação destes métodos. / [en] In the deterministic approach the limit equilibrium method and the finite element method are compared for 2D analysis of soil slope stability, calculating the value of the safety factor in several numerical examples. In the finite element method the region of soil under strain extension is determined and the occurrence of strength anisotropy is investigated along the potential sliding surface for situations involving different types of soil, angles of slope inclination and excavation sequences. It is concluded that the effect of the anisotropy is negligible when the angle of friction is higher than 10 degress. Moreover, due to the increasing application of the probabilistic approach in the practice of geotechnical engineering, some reliability analyses were carried out using the Monte Carlo method, the Latin hypercube method and the method of alternative point estimates, comparing their different outputs and discussing the main advantages of their application in the analysis of soil slope stability problems.

[pt] Neste trabalho se faz uma análise numérica da influência da temperatura na estabilidade de um talude em rocha. Com esta finalidade, analisou-se um escorregamento de rocha que ocorreu na cidade do Rio de Janeiro, Brasil, no ano 2009. Nos estudos feitos, depois do escorregamento, por parte de Geo-Rio (Geo-Rio, 2009) não se encontrou nenhuma evidência de algum fator desencadeante, como água subterrânea, pluviosidade, sobrecarga na crista do talude, que poderia haver desencadeado o escorregamento; por tal motivo se fez a consideração de que o fator desencadeante poderia ser a flutuação da temperatura na rocha. Chavez (Chavez, 2007) fez um trabalho experimental para avaliar a influência das oscilações térmicas na estabilidade de um maciço rochoso, isto ajudou para determinar as equações de variação da temperatura, e assim poder definir as condições de contorno para a modelagem. A modelagem se faz no software 3DEC (3 Dimensional Distinct Element Code) (Itasca, 2007). O software representa o meio descontínuo através de uma montagem de blocos, esta característica é de utilidade, já que pode representar, de forma aproximada, as geometrias dos blocos que escorregam. O método numérico que utiliza o 3DEC é o método de elementos distintos ou discretos. Na análise foi feita em duas etapas, na primeira a temperatura do modelo se mantem constante, e na segunda a temperatura do modelo varia respeito ao tempo. Dentro destas duas etapas também foi mudado o ângulo de atrito. Os resultados obtidos indicaram que quando se tem flutuação da temperatura, com alta frequência, e um menor valor de ângulo de atrito, se geram as condições para que aconteça o escorregamento do talude. / [en] This research made a numerical analysis of the influence of the temperature on the stability of the rock slope. For this purpose, it analyzed a landslide of rock that occurred in the Rio de Janeiro, Brasil, in 2009. The studies made by Geo-Rio (Geo-Rio, 2009) after the landslide, did not find any evidence of a triggering factor, such as underground water, rainfall, overload on the top of the slope, which could be triggered the slipping; therefore was done the consideration that the triggering factor could be the fluctuation of the rock temperature. Chavez (Chavez, 2007) made an experimental study to evaluate the influence of the temperature fluctuation on the stability of the rock mass; this helped to determine the equations of the variation of the temperature, and be able to define the boundary conditions for the numerical model. The modeling was done in 3DEC software (3 Dimensional Distinct Element Code) (Itasca, 2007). The software represents the discontinuous medium such as assemblage of discrete blocks; this feature is useful because it can represent, approximately, the geometries of the slide blocks. The numerical method that 3DEC uses is the discrete element method. The analysis was done in two stages, the first stage the temperature model keeps constant, and in the second stage the temperature of the model varies with respect to time. In these two stages was also changed the angle of friction. The results indicated that when one has fluctuation of the temperature, with high frequency, and slow value of the angle friction are generated the conditions for that the slope slipping.

[pt] O cálculo de equivalentes dinâmicos baseados em coerência apresenta três etapas básicas: a identificação de geradores coerentes, a redução estática da rede e a agregação dinâmica dos modelos das unidades geradoras coerentes. Esta dissertação trata do problema da agregação dinâmica de modelos de estabilizadores aplicados em reguladores de tensão de geradores coerentes, visando o cálculo de equivalentes dinâmicos precisos para estudos de estabilidade transitória de sistemas de energia elétrica. A determinação de um critério de escolha do melhor modelo equivalente, para uma dada composição de modelos de estabilizadores num grupo de geradores coerentes, é o objetivo principal. O ajuste dos parâmetros dos modelos equivalentes de estabilizadores dos grupos coerentes é realizado, a partir das respostas em freqüência dos modelos individuais de cada grupo, utilizando-se o método de Levenberg-Marquardt, o que caracteriza um problema de otimização multivariável. O desempenho dinâmico dos equivalentes calculados com a metodologia adotada é avaliado em um sistema teste. / [en] The calculation of coherency-based dynamic equivalents has three main steps: the identification of coherent generators, the network reduction and the dynamic aggregation of the coherent generating unit models. This dissertation deals with the problem of dynamic aggregation of power system stabilizer models to calculate coherency-based dynamic equivalents for power system transient stability studies. The determination of a criteria to choose the best equivalent model for a given composition of power system stabilizer models in a group of coherent generators is the main objective. The parameters of the power system stabilizer equivalent models for each group of coherent generating units are adjusted to match the frequency response of the individual models. This multivariable optimization problem is solved using the Levenberg-Marquardt method. The dynamic performance of the equivalents is evaluated in a test system.

[pt] Este trabalho, relacionado com a área de modelagem de cargas para estudos de estabilidade transitória de sistemas elétricos, tem por objetivo discutir a adequação dos modelos clássicos normalmente utilizados, bem como o aprimoramento e desenvolvimento de representações para cargas com características específicas. Inicialmente, são enfocados os aspectos das representações clássicas de cargas e, através de desenvolvimentos teóricos e estudos computacionais, ressaltadas as adequações destas estratégias ao contexto atual. Reconhecendo algumas limitações quanto às técnicas para a obtenção dos parâmetros de motores de indução, apresenta- se procedimentos sistematizados para o tratamento destes componentes de carga. Tendo em vista a busca da melhoria de modelos e respostas aos questionamentos a respeito da relevância da inclusão dos efeitos da variação da freqüência sobre as cargas e parâmetros da rede, o trabalho prossegue com investigações nesta direção. Objetivando a análise do desempenho dos modelos simplificados de cargas através de funções algébricas, são discutidas as propostas atuais e verificadas suas adequações aos estudos de estabilidade. Finalmente, considerando a importância atual das cargas conversoras estáticas, são desenvolvidos modelos apropriados e realizados os estudos necessários à incorporação de unidades retificadoras em programas de estabilidade. / [en] This work, involved with the load modeling for electrical system transiente stability analysis, aim to discuss the classical load models normally used, and to develop and improve representations of specific types of loads. Initially, aspects concerned with classical load representations are dealt with aiming to evaluate, through theoretical and computational analyses, the current employment of such models. Knowing that the techiques to obtain induction motor parameters are still deficient, this work presents some systematic procedures for the treatment of such loads. Additionally, it continues seeking improvements in electrical system component models and answers to the questions about the need for inclusion of the frequency variation effects on loads and network parameters. Moreover, it takes into account the tendencies of using simplified load models represented by algebraic expressions. Some recent proposals in this area are discussed and tested with a view to acess the perfomance of the models in stability studies. Finally, considering the present importance of static load converters, it is developed the related models and presented the necessary studies to include rectifier units in stability programs.

[pt] A fluência em compósito cimentício reforçado com fibra (CRF) no estado pré-fissurado tornou-se um importante tópico de estudo recentemente. Isso se deve ao fato de que o comportamento dependente do tempo do CRF e a estabilidade a longo prazo de fissuras sob cargas de flexão sustentadas ainda são pouco compreendidas. Este trabalho busca explorar o uso de fibras de aço e PP para definir sua influência na fluência, analisando a evolução das aberturas de fissuras com o tempo. O material foi inicialmente caracterizado sob testes de flexão de três e quatro pontos em amostras prismáticas com entalhe. Para os testes de fluência, os corpos de prova foram pré-fissurados a 0,5 mm e testados sob carga constante durante 45 dias. Para entender os mecanismos relacionados, testes de fluência também foram realizados em fibras e em uma configuração de arrancamento. Analisando os resultados dos testes de fluência, verificou-se que a taxa de COD (crack opening displacement) é uma ferramenta interessante para avaliar o comportamento a longo prazo do CRF fissurado e para definir um critério de estabilidade. Além disso, verificou-se que o concreto incorporando fibras sintéticas apresenta maiores deformações de fluência do que o reforçado com fibras de aço. Isso pode ser explicado pelas diferentes características das ligações fibra-matriz, analisadas pelos testes de arrancamento monotônico e de carga sustentada, e pela resposta de compressão do compósito. Finalmente, as propriedades residuais das amostras ensaiadas por fluência foram determinadas por testes monotônicos de flexão. / [en] Creep in pre-cracked fiber reinforced cementitious composites has become an important topic of study recently. This is due to the fact that the time dependent behaviour of FRC and long term stability of cracks under sustained bending loads are still poorly understood. This work seeks to explore the use of steel and PP fibers in order to define their influence on creep, by analyzing the crack opening displacement rate in FRC specimens. The material was first characterized under three and four-point bending tests in notched prismatic specimens. For the creep tests, the specimens were pre-cracked to 0.5 mm, and then tested under constant load during 45 days. In order to better understand the related mechanisms, creep tests were also carried on single fibers and in a fiber pullout configuration. Analyzing the creep tests results, it was verified that the COD rate is an interesting tool to evaluate the long-term behaviour of the cracked FRC and to define a stability criterion. In addition, it was found that concrete incorporating macro synthetic fibers presents higher creep deformations and higher creep rate than concrete reinforced with steel fibers. This can be explained by the different fiber-matrix bond characteristics, analyzed by monotonic and sustained load pullout tests, and by the compression response of the composite. Finally, the residual properties of creep tested specimens were determined by monotonic flexural tests performed in the FRC specimens after the creep tests.

[pt] Emulsões estáveis de óleo-em-água (O/A) e água-em-óleo (A/O) são criadas em diferentes processos de produção de óleo devido à presença de tensoativos naturais, tais como asfaltenos, resinas, ácidos orgânicos solúveis em óleo, sólidos e ceras. Um filme interfacial é formado causando interações químicas entre os surfactantes e outras espécies na fase aquosa. Este trabalho tem como objetivo estudar a formação e estabilidade de emulsões estabilizadas por um ácido graxo como um surfactante natural, sob condições ambientes e de alta pressão, bem como seu comportamento de fluxo através de testes de injetividade em arenitos. Para este fim, o estudo da estabilidade da emulsão e análise de reologia interfacial foram realizadas através da avaliação da distribuição do tamanho de gotas e do módulo viscoelástico da interface em função da concentração de surfactante, composição aquosa e condições de fluxo. Nos testes reológicos, os resultados mostraram que a presença do ácido graxo na fase oleosa promoveu redução na tensão interfacial óleo-água e módulo elástico maior que o módulo viscoso, evidenciando importante atividade superficial. Todas as emulsões formadas com uma solução alcalina sem sais foram estáveis sob condições ambientes. Durante a injeção de emulsão em fluxo monofásico, o controle da mobilidade da água foi observado através da redução da permeabilidade absoluta como uma função forte da distribuição do tamanho da gota da emulsão e do número de capilaridade. / [en] Stable oil-in-water (O/W) and water-in-oil (W/O) emulsions are created in different processes of oil production due to the presence of natural crude oil surfactants, such as asphaltenes, resins, oil-soluble organic acids, solids, and waxes. An interfacial film is formed causing chemical interactions between the surfactants and other species in the water phase. This work aims to study the formation and stability of emulsions stabilized by a fatty acid as natural surfactant, under ambient and high-pressure conditions, and their flow behavior through injectivity tests in sandstones. To this end, study of emulsion stability and interfacial rheology analysis were performed by evaluating the droplet size distribution and interfacial viscoelastic modulus as a function of the surfactant concentration, aqueous composition, and flow conditions. In the rheological tests, results showed that the presence of the fatty acid in the oil phase promoted a reduction in the oil-water interfacial tension and elastic modulus larger than the viscous modulus, evidencing important surface activity. All emulsions formed with an alkaline solution without salts were stable under ambient conditions. During emulsion injection in single-phase flow, water mobility control was observed through the reduction of the absolute permeability as a strong function of emulsion drop size distribution and capillary number.

[pt] A alteração de rochas e juntas provoca modificações em suas propriedades, levando à redução da resistência do maciço rochoso e, consequentemente, à redução da segurança das obras de engenharia. O processo de alteração modifica o material e altera seu comportamento geomecânico. Esta pesquisa apresenta os estudos realizados para avaliação do comportamento mecânico das juntas rochosas dos maciços de gnaisse que compõem o circuito hidráulico do Aproveitamento Hidrelétrico Simplício, em função de sua alteração. Foram realizadas compilação e análise de dados obtidos em pesquisas anteriores, para parametrização das juntas em diferentes níveis de alteração. As análises de estabilidade determinísticas mostraram que o processo de alteração das juntas de gnaisse pode reduzir significativamente o fator de segurança do talude, em até metade de seu valor inicial. Além disso, as análises probabilísticas mostraram um aumento da probabilidade de ruptura de aproximadamente 10 por cento entre as classes de alteração estudadas. Os resultados mostram a importância da avaliação do nível de alteração das juntas nos projetos de engenharia. / [en] Rock and joint alteration leads to modifications in their properties, resulting in a reduction of rock mass strength and consequently a decrease in the safety of engineering structures. The alteration process changes the material and alters its geomechanical behavior. This research presents the studies conducted to evaluate the mechanical behavior of rock joints in the gneiss massifs that make up the hydraulic circuit of the Simplicio Hydroelectric Plant due to their alteration. Compilation and analysis of data from previous research were carried out to parameterize the joints at different levels of alteration. Deterministic stability analyses showed that the alteration process of gneiss joints can significantly reduce the slope safety factor by up to half of its initial value. Furthermore, probabilistic analyses revealed an increase in failure probability of approximately 10 percent among the studied alteration classes. The results underscore the importance of assessing the level of joint alteration in engineering projects.

[pt] O fator fundamental que leva um poço de petróleo ao colapso é o processo transiente de elevação da pressão de poros ao seu redor, devido à penetração da lama de perfuração no interior da formação. Entre as propriedades da rocha, a permeabilidade é responsável pela determinação da velocidade de penetração, bem como da profundidade atingida. Quando são perfurados folhelhos, rochas de baixa permeabilidade, uma região de dano mecânico se desenvolve ao redor do poço. Esta região é caracterizada pela alteração das propriedades mecânicas e hidráulicas da rocha. O material aumenta de volume acompanhado do surgimento de fissuras, como resultado do descarregamento e subsequente carregamento desviador. Este comportamento do material foi representado neste trabalho através de um modelo de plasticidade não-associada. Este trabalho discute a influência das tensões e da escavação sobre a permeabilidade das rochas, testando a aplicabilidade de duas relações de permeabilidade ao problema da perfuração de poços de petróleo. Estas relações foram implementadas num simulador numérico baseado no método dos elementos finitos, capaz de modelar o processo acoplado de fluxo monofásico através de um meio poroso deformável. Os resultados obtidos mostram que a consideração da permeabilidade da região circunvizinha às paredes do poço como constante, durante e após a perfuração, é uma simplificação que pode levar a erros significativos. As relações de permeabilidade adotadas, embora ainda necessitem de comprovação experimental ou de campo, contribuirão para o melhor entendimento do estudo da estabilidade de poços. / [en] The underlying factor that leads the wellbore collapse is the porepressure transient process of elevation around the wellbore due to the penetration of the drilling mud. Among the rock properties, the permeability is responsible for determining penetration speed, as well as the reached depth. When drilling shales, wich are rocks of low permeability, a zone of mechanical damage is developed around of the wellbore. This zone is characterized by the alteration of the mechanical and hydraulic rock properties. There is a material volume increase, accompanied by microcracking, as a result of the unloading and subsequent deviatoric stresses. This behavior of the material was represented in this work by a model of non-associated plasticity. Here is discussed the stresses and excavation influence on rock permeability, by testing the application of two permeability relationships to drilling problem. These relationships were implemented in a numeric simulator finite element based, wich can model the coupled process of the single-phase flow through porous media.The obtained results show that the consideration of constant permeability on zone close to the wellbore as constant, during and after the drilling, is a simplification that can lead to significant mistakes. The permeability relationships adopted, although still need experimental or field validation, will contribute to a best understanding of the study of the wellbores stability.

[pt] O presente trabalho tem como principal objetivo compreender o mecanismo de estabilização de emulsões por cristais líquidos de estrutura lamelar. Emulsões são dispersões coloidais formadas por dois líquidos imiscíveis, como água e óleo. Para garantir a estabilidade das emulsões, é preciso adicionar emulsificantes, como surfactantes, por exemplo. Em alguns tipos de cosméticos é muito comum o uso de cristais líquidos, formados pela adição de álcoois graxos que atuam como co-surfactantes, levando à redução da curvatura das micelas e, consequentemente, à transição para uma fase de estrutura lamelar. Neste trabalho, para o preparo das amostras, foram empregadas substâncias comumente utilizadas como ingredientes de emulsões cosméticas estabilizadas por cristais líquidos: cloreto de cetrimônio, álcool cetílico, água e óleo mineral. Em seguida, diversas técnicas foram utilizadas para: caracterizar a estrutura em escala nanométrica por Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos, SAXS, analisar a viscosidade por curvas de fluxo e a viscoelasticidade por ensaios oscilatórios através da Reologia, determinar a distribuição de tamanho das gotas e acompanhar a estabilidade das emulsões, por Microscopia Óptica e Difração de Laser. Dessa forma, foi realizada uma análise sistemática, variando diversos parâmetros, como concentração dos componentes, método de preparo e energia de homogeneização, possibilitando determinar como estes parâmetros levam a diferentes mecanismos de estabilização de emulsões por cristais líquidos lamelares. Além de afetar o tamanho das gotas, a energia aplicada para homogeneização também determina o comportamento dos cristais líquidos lamelares no sistema. Dentre os diferentes comportamentos observados, vale ressaltar a formação de um recobrimento lamelar ao redor das gotas ou de uma rede lamelar espalhada pelo meio contínuo. A correlação desses fenômenos com propriedades macroscópicas, como reologia e estabilidade, permitirá um maior controle das propriedades finais em emulsões cosméticas e até mesmo em outras aplicações. / [en] The main goal of the present study is to understand the mechanism of stabilization of emulsions by lamellar liquid crystals. Emulsions are colloidal dispersions formed by two immiscible liquids, such as water and oil. To guarantee the stability of the emulsions, it is necessary to add emulsifiers, such as surfactants, for example. In some types of cosmetics, it is very common to use liquid crystals, formed by the addition of fatty alcohols that act as co-surfactants, leading to the reduction of the curvature of the micelles and, consequently, to the transition to a phase of lamellar structure. In this work, for the preparation of the samples, substances often used as ingredients of cosmetic emulsions stabilized by liquid crystals were used: cetrimonium chloride, cetyl alcohol, water and mineral oil. Then, several techniques were used to: structural characterization at nanoscale by Small Angle X-Ray Scattering, SAXS, analysis of viscosity by flow curves and viscoelasticity by oscillatory tests using Rheology, determination of drops size distribution and monitoring emulsion stability by Optical Microscopy and Laser Diffraction. Thus, a systematic analysis was performed, varying several parameters, such as the concentration of components, preparation method and homogenization energy, allowing to determine how these parameters lead to different mechanisms of stabilization of emulsions by lamellar liquid crystals. In addition to affecting the droplet size, the energy applied for homogenization also determines the behavior of lamellar liquid crystals in the system. Among the different behaviors, it is worth mentioning the formation of a lamellar coating around the drops or a lamellar network spread over the continuous medium. The correlation of these phenomena with macroscopic properties, such as rheology and stability, will allow tuning the final properties in cosmetic emulsions, and even in other applications.

[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.