[pt] A presente dissertação tem como objetivo a avaliação do efeito da medição da rugosidade sobre os valores de medição das massas de padrões de massa classe F2, em conformidade às exigências da Recomendação Internacional R 111 da Organização Internacional de Metrologia Legal (OIML) e às normas ISO/97, referentes ao assunto. O conceito de rugosidade e os parâmetros (Ra - roughness average e Rz - average of the roughness) foram adequadamente caracterizados no contexto da pesquisa desenvolvida. As medições de rugosidade foram realizadas em padrões de massa Classe F2 - 0,02 g, 0,05 g, 0,1g, 0,2 g, 0,5g, 1g, 2g, 5g, 10g, 20g, 50g, 100g, 200g e 500g, pôr meio de um rugosímetro tipo SJ 400. Empregou-se método convencional com suspeita de retirar diminutas quantidades de matéria do objeto medido. Os padrões de massa Classe F2 - 0,05 g, 0,1g, 0,2 g, 0,5g, 1g, 2g e 5g utilizados foram calibrados antes e depois das medições , por apresentarem os menores erros máximos admissíveis. A seguir, é mostrada a análise estatística dos dados experimentais na medição de rugosidade. Finalmente, foi calculada a incerteza de medição dos resultados experimentais da coleção de padrão de massa Classe F2, bem como a conclusão sobre este trabalho experimental. / [en] The present work has as objective the evaluation of the effect of the roughness measurement on the mass measurement values of F2 class mass standards. The interest is analysing the conformity to the requirements of the International Recommendation R 111 of the International Organization of Legal Metrology (OIML) and to standards ISO/97, referring to the subject. The roughness concept and the parameters, roughness average (Ra.), and average of the roughness (Rz.), were adequately characterized in the context of the developed research. The roughness measurements were carried out with the following F2 class mass standards: 0.02 g, 0.05 g, 0.1 g, 0.2 g, 0.5 g, 1 g, 2 g, 5 g, 10 g, 20 g, 50 g, 100 g, 200 g and 500 g, with the aid of a profilometer SJ 400. The conventional method was used to remove small amounts of substance of the measured object. The used F2 class mass standards, 0.05 g, 0.1g, 0.2 g, 0.5 g, 1 g, 2 g and 5 g, were calibrated before and after the measurements, because they presented the smallest permited maximum errors. The statistical analysis related to the experiments is shown next. Finally, the measurement uncertainty of the experimental results of the standard F2 mass collection was calculated and the conclusions of this study were presented.

[pt] Ao longo das últimas décadas, a cidade do Rio de Janeiro vem sofrendo com vários eventos de queda de blocos de rochas que não podem ser relacionados a quaisquer fatores desencadeantes evidentes, como temporadas de chuva ou eventos sismicos. Assim, outros possíveis fenômenos iniciais ou causas foram avaliados e as variações térmicas naturais parecem ser um dos fatores desencadeantes que contribuem para esses eventos. O mecanismo associado à flutuação diária de temperatura é capaz de gerar deslocamentos irreversíveis, sendo um fator preparatório para as quedas de rochas. Em maciços rochosos fraturados, os blocos de rochas se expandem, empurram outros blocos em sua volta, se contraem, podendo ou não voltar para sua posição de origem, gerando movimentos cíclicos. O proposito principal deste trabalho é estudar o comportamento mecânico e hidráulico de descontinuidades de rochas gnáissicas sob carregamento cíclico cisalhante pré-pico para diferentes tipos de JRC (Joint Roughness Coefficient), variações da tensão normal entre 100 e 1000 kPa e da frequência entre 0,1 e 0,01 Hz, garantindo uma velocidade quase estática, simulando as condições de temperatura no campo. Foi possível verificar que o comportamento dos deslocamentos irreversíveis das amostras ensaiadas foi influenciado pela tensão cisalhante de pré-pico para tensões normais e frequências baixas e para tensões normais altas o deslocamento foi constante e quase estático, diminuindo pouco a resistência ao cisalhamento em 2000 ciclos e gerando níveis de deslocamentos irreversíveis bem mais baixos. / [en] Over the last few decades, the city of Rio de Janeiro has been suffering from several rockfall events that cannot be related to any obvious triggering factors such as rainy seasons or earthquakes. Thus, other possible initial phenomena or causes were evaluated and natural thermal variations seem to be one of the triggering factors that contribute to these events. The mechanism associated with the daily fluctuation of temperature is capable of generating irreversible displacements, being a preparatory factor for rockfalls. In fractured rock mass, rock blocks expand, push other blocks around them, contract, and may or may not return to their original position, generating cyclical movements. The main purpose of this work is to study the mechanical and hydraulic behavior of gneiss rock discontinuities under pre-peak cyclic shear loading for different types of JRC (Joint Roughness Coefficient), normal stress variations between 100 and 1000 kPa and frequency variations between 0.1 and 0.01 Hz, ensuring an almost static speed, simulating the temperature conditions in the field. It was possible to verify that the behavior of the irreversible displacements of the tested samples was influenced by the pre-peak cyclic shear for normal stresses and low frequencies and for high normal stresses the displacement was constant and almost static, decreasing the shear strength in 2000 cycles and generating much lower levels of irreversible displacements.

[pt] A resistência ao cisalhamento de descontinuidades é fortemente influenciada pela rugosidade e pela tensão normal aplicada, além de outras propriedades das descontinuidades. A sua avaliação é de vital importância nos projetos de escavações subterrâneas, estabilidade de taludes, túneis, fundações e outros tipos de obras da engenharia em rochas. O propósito principal deste trabalho foi o desenvolvimento de um equipamento de cisalhamento direto convencional que permite avaliar a resistência ao cisalhamento em descontinuidades de rochas sem preenchimento, em escala de laboratório. A força normal e a força cisalhante foram aplicadas através de atuadores hidráulicos servo controlados. Encontram-se acoplados nos atuadores os dispositivos para medir cargas e deslocamentos verticais e horizontais. O controlador de aquisição de dados converte os sinais mecânicos e elétricos em dados digitais. Os dados foram registrados nos intervalos desejados num computador. Foram feitos ensaios de cisalhamento em juntas artificiais e naturais de dois tipos de gnaisse, o Microclina Gnaisse e o Plagioclásio biotita hornblenda gnaisse. Os resultados obtidos apresentaram uma variação no padrão da rugosidade, com uma diminuição da dispersão com o aumento da escala das amostras, as juntas naturais apresentaram uma dispersão maior nos resultados do que as juntas artificiais. Os parâmetros de resistência obtidos experimentalmente foram então comparados, com os parâmetros de resistência obtidos através do método empírico de Barton e Choubey (1977) e também com dados encontrados na bibliografia. Os resultados mostram-se satisfatórios, validando o equipamento desenvolvido. / [en] The shear strength of discontinuities is strongly influenced by the roughness and the normal stress applied, as well as other properties of the discontinuities. Their assessment is of vital importance in underground excavation projects, slope stability, tunnels, foundations and other types of rock engineering activities. The main purpose of this work was the development of a conventional direct shear equipment to determine the shear strength of unfilled rock discontinuities at laboratory scale. Normal force and shear force were applied with servo controlled hydraulic actuators. The devices for measuring loads and vertical and horizontal displacements are coupled to the actuators. The data acquisition controller converts the mechanical and electrical signals into digital data. The data was recorded at the desired intervals on a computer. Shear tests were performed on artificial and natural joints of two types of gneiss, the Microcline gneiss and the Plagioclase biotite hornblende gneiss, common rocks in the southern region of Rio de Janeiro city. The results showed a variation in the roughness pattern, with a decrease of the dispersion with the increase of the samples size, the natural joints presented a greater dispersion in results than the artificial joints. The resistance parameters obtained experimentally were then compared with the resistance parameters obtained through the empirical method of Barton and Choubey (1977) and also with data found in the literature. The results obtained are satisfactory, validating the developed equipment.