Tradicionalmente, admite-se que o concreto é um material resistente ao fogo por ser incombustível e apresentar baixa condutividade térmica (elevada capacidade de isolamento térmico). No entanto, quando exposto a altas temperaturas, experimenta vários problemas: a deterioração das propriedades térmicas e mecânicas, o dano causado pela restrição às deformações térmicas e a possibilidade de ocorrência de desplacamentos. Neste contexto, as modelagens computacionais, especialmente através do método dos elementos finitos, têm adquirido cada vez mais importância. Através da simulação do comportamento das estruturas de concreto sob altas temperaturas um dado problema pode ser estudado em diferentes cenários, geometrias, propriedades dos materiais, carregamentos e condições de vinculação. Neste trabalho foi desenvolvido um programa computacional para a simulação do comportamento termomecânico não linear de estruturas planas de concreto armado sob a ação de altas temperaturas através do método dos elementos finitos. O programa realiza, em sequência, para cada incremento de tempo, as análises térmica e mecânica. O campo de temperaturas, determinado na análise térmica, é considerado na determinação das propriedades dos materiais, consideradas na análise mecânica. Na análise mecânica, utilizou-se o modelo de fissuras discretas para a representação do comportamento frágil do concreto sob a ação dos esforços de tração. O modelo de armadura incorporada foi empregado para a representação mecânica da armadura. Foi desenvolvida uma analogia térmica ao modelo mecânico de armadura incorporada para a consideração da contribuição do aço na transferência de calor. Os resultados do programa foram comparados com valores experimentais disponíveis na literatura. Primeiramente, realizou-se a análise térmica de seções de concreto de diferentes formas. Após, foi analisado o comportamento termomecânico de uma laje armada em uma só direção. As respostas obtidas tiveram boa aproximação em todas as comparações executadas. / Traditionally, it is admitted that concrete is a fire-resistant material due to its incombustible nature and low thermal conductivity (high insulating capacity). However, when exposed to high temperatures, it experiments a number of problems: deterioration of its thermomechanical properties; damage caused by the restricted thermal deformations; and the possibility of spalling. In this context, computational modelings, especially through the Finite Element Method, have gained increasing importance. Through the simulation of the behavior of concrete structures under high temperatures, a given problem can be studied in different scenarios, geometries, material properties, loadings, and boundary conditions. In this work a computational program for the simulation of non-linear thermo-mechanical behavior of reinforced concrete plane structures under the action of high temperatures through the Finite Element Method was developed. The program executes, in a sequence, for each time increment, thermal and mechanical analyses. The temperature field, determined in the thermal analysis, is considered in the determination of the material properties that are considered in the mechanical analysis. In the mechanical analysis, the smeared cracking model to represent the fragile behavior of concrete under the action of tension stresses was used. The embedded model was used in the mechanical representation of the reinforcement. A thermal analogy of the mechanical embedded model for reinforcement bars to the steel contribution in the heat transfer was developed. The program results were compared with experimental values available in the literature. Firstly, a thermal analysis of the concrete sections was carried out in different ways. Next, the thermo-mechanical behavior of a one-way reinforced slab was analyzed. The obtained responses had a close agreement in all comparisons conducted.

A alvenaria estrutural é um dos mais antigos sistemas construtivos existentes. Atualmente estruturas em alvenaria encontram uma vasta aplicação em construções residenciais, sobretudo em obras de interesse social. No entanto, ao contrário das estruturas de concreto, cujo comportamento durante exposição ao fogo e sua resistência residual tem estudos e resultados amplamente disseminados, pouco se sabe a respeito do comportamento de estruturas de alvenaria submetidas à ocorrência de sinistros dessa natureza. Com a intensificação das preocupações acerca da segurança das edificações e de seus usuários em situações de incêndio, faz-se cada vez mais imprescindível o conhecimento do comportamento dos sistemas empregados atualmente na construção civil perante a ação de altas temperaturas. Tendo isso em vista, o presente trabalho teve por objetivo a realização de uma análise dos danos e do comportamento apresentados por amostras de alvenaria com função estrutural ao serem expostas ao aquecimento excessivo. Foram avaliadas nesse estudo paredes de pequenas dimensões executadas com blocos estruturais cerâmicos. Visando simular condições mais próximas da realidade, foram restringidas, com o auxílio de macacos hidráulicos, as laterais das amostras, para que houvesse contenção da dilatação das mesmas. Com o intuito de verificar diferentes tipologias de alvenarias, foram utilizados três blocos distintos: de 14 cm de largura, com resistências de 7 e 10 MPa, e de 19 cm de largura, com 7 MPa de resistência à compressão. Também foram variadas as espessuras das juntas entre as unidades e a argamassa de assentamento das mesmas, a fim de compreender a importância desses fatores para o comportamento das amostras, e, por fim, foram ensaiadas amostras com revestimento na face exposta As miniparedes foram acopladas a um forno de resistências elétricas e submetidas a um aquecimento próximo à curva padrão determinada por norma, até a temperatura máxima de 950ºC, a qual foi mantida pelo período de 4 horas. Foram mensurados, além da temperatura dentro do forno, no interior da parede e na superfície das amostras, os deslocamentos transversais ocorridos durante o ensaio. Também se utilizaram transdutores de deslocamento para verificar a dilatação dos blocos e o esmagamento ou abertura das juntas. Imagens termográficas da face oposta ao aquecimento foram capturadas no decorrer da exposição. Ao final das análises, pôde-se inferir que as miniparedes ensaiadas apresentaram bom desempenho frente à ação das altas temperaturas, mantendo sua estanqueidade, isolamento térmico e resistência mecânica. A restrição lateral não ocasionou desplacamentos dos blocos, no entanto, pôde-se observar transferência de tensão para os mesmos quando utilizadas nas juntas argamassas pouco flexíveis. O deslocamento transversal apresentado pelas amostras indicou deflexão em direção ao forno durante o aquecimento, com posterior reversão do sentido. Tal deflexão foi atenuada pela redução da espessura das juntas, pelo uso de argamassas menos flexíveis e pelo aumento da resistência e largura dos blocos. As alvenarias de 19 cm de largura e, especialmente, as dotadas de revestimento apresentaram melhor desempenho térmico que as demais. / Structural masonry is one of the oldest existing building systems. Nowadays, masonry structures find a wide application in residential constructions, mainly in those with social interest. However, unlike concrete structures, whose behavior during fire exposure and its residual resistance have widely disseminated studies and results, there is a lack of knowledge about the behavior of masonry structures submitted to fire. Because of the spread of concerns about the safety of buildings and their users in fire situations, it becomes essential to know the behavior of the systems currently used in civil construction when exposed to high temperatures. With this in view, the present study intended to analyze the damage and the behavior of structural masonry samples exposed to heating. This study evaluated clay hollow-bricks small walls, and, in order to simulate real conditions, the boundaries of the samples were restrained, with the aid of hydraulic jacks, aiming to restrain the deformation. In order to verify different types of masonry, three different blocks were used: 14 cm wide, with nominal strength of 7 and 10 MPa, and 19 cm wide, with 7 MPa of compressive strength. The thicknesses of the joints and the mortar were also varied, in order to understand the importance of these factors in the behavior of the samples, and, finally, samples were tested with a mono-layer coating at the exposed face. The small walls were coupled to an electrical furnace and subjected to a heating approximately equal to the standard curve, up to the maximum temperature of 950ºC, which was maintained for 4 hours The deflections of the samples during the test were measured, beyond the temperature inside the furnace, in the center of wall and at the non-exposed surface. Clip gages were also used to verify the expansion of the blocks and the crushing or opening of the mortar joints. Thermographic images of the opposite face were captured during the testing. At the end of this research, it was possible to affirm that the walls had good behavior against the high temperatures, maintaining their integrity, thermal insulation and load-bearing capacity. The restriction of the boundaries did not cause the spalling of the blocks, however, it was possible to observe the stress transfer to them in samples with rigid joint mortar. The deflection of the samples increases towards the furnace during the heating, and, then, they show the phenomenon of “reverse bowing”, changing the direction of the displacements. Reducing the thickness and increasing the stiffness of the joint mortars, as well as the increase in block strength and width attenuated such deflection. The masonry 19 cm width and, specially, the ones with coating shows better thermal performance, comparing to the others.

Este trabalho traz a aplicação de alta pressão e alta pressão/temperatura (4.0 GPa e 400º C), em amostras de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) comerciais para a obtenção de amostras compactas. Os NTCPM foram funcionalizados com ácido nítrico e ácido nítrico/ácido sulfúrico e, também foram usados nanotubos de carbono dopados com nitrogênio. Foram também processadas amostras contendo nanotubos de carbono de paredes múltiplas incorporados em matriz de zircônia obtida pelo método sol-gel. Para aplicação da alta pressão foi usado um sistema com câmaras do tipo toroidal, utilizando grafite como meio transmissor de pressão. Foram obtidas amostras macroscópicas autossuportadas e com resistência ao manuseio principalmente nas amostras de nanotubos de carbono funcionalizados com ácido nítrico/ácido sulfúrico incorporados em zircônia. Para a caracterização das amostras foram utilizadas as técnicas de Microscopia Eletrônica de Transmissão, Espectroscopia Raman, Difração de Raios X e isotermas de adsorção/dessorção de nitrogênio com as quais foi possível determinar que mesmo após a aplicação de alta pressão/temperatura os nanotubos de carbono não sofrem significativas modificações na sua estrutura e nas suas propriedades morfológicas e texturais, confirmando então que os NTCPM mantém suas características originais, apresentando condições para aplicações em dispositivos. As amostras macroscópicas contendo nanotubos de carbono de paredes múltiplas incorporados em zircônia apresentaram ainda resistência à carga de milhares de vezes o seu peso e comportamento de materiais semi-condutores. / This work presents the application of high pressure and/or high pressure/temperature (4.0 GPa and 400 ° C), on different samples of commercial multi-walled carbon nanotube (MWCNT) to obtain compacted samples. MWCNT were functionalized with nitric acid and nitric acid/sulfuric acid, and also carbon nanotubes doped with nitrogen. MWCNT incorporated in a zirconia matrix obtained by sol-gel method were also processed. For high pressure application it was used a system with the toroidal-type chamber, using graphite as a pressure transmitting medium. Self-supported macroscopic samples were obtained, easy to handle, especially in samples of functionalized carbon nanotubes with nitric and sulfuric acid and also incorporated in zirconia. To characterize the samples it was used Transmission Electron Microscopy, Raman Spectroscopy, X-ray diffraction and nitrogen adsoption/desorption isotherms and it was determined that even after application of high pressure/temperature carbon nanotubes do not suffer significant changes in their structure and in their morphological and textural properties, confirming that the CNT keeps its original characteristics and providing conditions for device applications. The macroscopic samples containing MWCNT incorporated in zirconia also exhibited resistance to load of thousands times its own weight and behavior like semiconductor materials.

Os concretos de alta compacidade, com resistências elevadas (acima de 40 MPa), estão começando a ser cada vez mais usados em obras de infraestrutura e em edificações de grande porte, devido às importantes vantagens que os mesmos oferecem em termos de capacidade de carga e durabilidade. Um dos pontos acerca de seu desempenho que levanta dúvidas envolve o seu comportamento frente a elevadas temperaturas. Evidências coletadas em incêndios ocorridos em estruturas reais, como o do Channel Tunnel e do Mont Blanc Tunnel, indicaram que, sob certas circunstâncias, existe a possibilidade de ocorrência de um fenômeno, conhecido como spalling explosivo, que causa sérios danos por lascamento ao material, incrementando de forma significativa a degradação térmica. Isso ocorre porque a reduzida porosidade e a baixa permeabilidade favorecem o aprisionamento do vapor de água nos poros, gerando um acréscimo da pressão interna que ocasiona tensões que podem superar a resistência à tração do concreto. O processo de spalling, bem como a sua probabilidade e severidade de ocorrência, dependem de uma série de fatores interdependentes que influenciam o comportamento do material. Contudo, está se formando um consenso de que o teor de umidade é o parâmetro mais influente para o desencadeamento do processo. Estudos efetuados após o reconhecimento da existência do spalling explosivo demonstraram que o mesmo tende a ocorrer somente quando o concreto apresenta teores muito elevados de umidade em sua estrutura de poros. Isso restringe a preocupação a certos tipos de elementos onde o concreto pode estar muito úmido por ocasião do sinistro. Embora estes sejam casos raros, a gravidade dos danos devido ao spalling explosivo justifica que se investiguem as condições nas quais o mesmo pode acontecer e se implementem medidas mitigatórias. Dado o caráter recente das investigações sobre o tema, ainda existe uma carência de estudos específicos que apontem quais as combinações críticas de porosidade e teores de umidade que desencadeiam o fenômeno. Este trabalho foi concebido para ajudar a superar essa lacuna de conhecimento, coletando dados sobre as condições que favorecem o spalling explosivo, bem como averiguando quais são as propriedades mecânicas residuais e as alterações na microestrutura sofridas por concretos com vários patamares de resistência submetidos a altas temperaturas. O trabalho utiliza os dados coletados para fundamentar a proposição de um modelo simplificado de spalling, elaborado com o objetivo de prover uma forma de considerar os efeitos do fenômeno durante uma análise termomecânica. Essa é uma necessidade fundamental para complementar os softwares atualmente utilizados para analisar os efeitos de incêndios sobre estruturas. O módulo de spalling foi implementado computacionalmente de forma que pudesse ser utilizado em consórcio com a ferramenta computacional VULCAN, o que permitiu simular a ocorrência do fenômeno na deterioração de uma viga durante um incêndio. Os resultados indicaram que a perda de seção transversal causada pela ocorrência do spalling explosivo reduz substancialmente o tempo de resistência ao fogo (TRRF), devido à aceleração dos danos e à redução da capacidade portante dos elementos estruturais de concreto. Conclui-se, portanto, que é fundamental considerar a possibilidade de lascamentos explosivos em estruturas suscetíveis ao fenômeno. De acordo com o presente estudo, estas incluem aquelas fabricadas com concretos de resistência maior que 40 MPa, que apresentem grau de saturação em torno ou superiores a 90%. / In the last years, the utilization of high-strength concrete (HSC) in the construction industry, with compressive strength grades greater than 40 MPa, has become wide spread due to remarkable characteristics of durability and load bearing capacity. However, the increased use of HSC has raised concerns regarding the behaviour of such concretes in fire. Evidences which were collected from structures exposed to the effects of fires, like Channel Tunnel and Mont Blanc Tunnel, have indicated that there is a possibility of the occurrence of explosive spalling in this condition. The phenomenon causes serious damages to the material and raises its thermal degradation in a significant way. This occurs because of its low porosity and permeability that contribute for the vapour pressure build-up in the pores, generating stresses which can exceed tensile strength of the material. The probability and severity of spalling process depend on a large number of inter-dependent factors that influence the behaviour of HSC in an unexpected manner. There is a consensus that the moisture content is one of the principal factors of the occurrence of explosive spalling. Recent investigations have demonstrated that spalling tends to occur only when the moisture content in the pores of concrete is elevated. Although fire is considered an exceptional event, the seriousness of spalling in concrete structures justifies the investigation of conditions in that the phenomenon can be happen and the implementation of preventive measures. In spite of the recent advances about the spalling process in HSC at high temperatures, there is still a lack of information in relation to the critical combinations of factors which affect the spalling occurrence. This work intends to help overcoming this lack of knowledge from the experimental data analysis with the purpose of establishing some critical conditions which collaborate in the spalling process as well as investigating the residual mechanical properties and changes in the microstructure of different concrete grades submitted to high temperatures. In addition, the experimental data are used to validate the proposition of a simplified model of spalling which was developed with the objective to take into account the effects of spalling in the thermo-mechanical analysis. This is an important need to complement the fire analysis of concrete structures. The spalling model was incorporated in the VULCAN software to simulate the phenomenon occurrence in a concrete beam exposed to fire. The results shown that the loss of mass in the beam cross-section, caused by spalling, reduces substantially its required time of fire resistance whereas it accelerates the damage in the concrete and aids the reduction of load bearing capacity of structural element. In conclusion, it is essential to consider the possibility of concrete spalling mainly in concrete grades greater than 40 MPa that present a saturation degree higher than 90%.

O estudo do comportamento de aderência tem recebido grande atenção desde o final da década de 40, entretanto muitas incertezas persistem no que tange à definição do melhor método de ensaio e do desempenho esperado ao longo da vida útil de uma estrutura, especialmente quando a mesma está exposta a condições ambientais desfavoráveis. A corrosão da armadura e a degradação térmica devida à exposição a altas temperaturas são exemplos de situações onde ocorrem importantes modificações nas propriedades dos materiais envolvidos, tendo forte impacto no desempenho da aderência. Tendo em vista que esta é uma propriedade de fundamental importância para a adequada transferência de esforços e compatibilização de deformações entre o concreto e o aço, colaborando para um bom desempenho global da estrutura, o estudo destes efeitos é vital. Este trabalho propõe a elaboração de um modelo matemático que represente o comportamento de aderência de peças submetidas à corrosão de armadura e à exposição a elevadas temperaturas. Além disto, busca realizar uma comparação entre os resultados obtidos por três métodos distintos de ensaios. Para a elaboração do modelo matemático foram produzidos cps de concreto com diferentes resistências à compressão, nos quais foram inseridas barras de aço de distintos diâmetros, para capturar a influência destas variáveis independentes. A modelagem estatística utilizou o modelo cubo-estrela, com definição de 5 níveis de referência para as variáveis temperaturas de exposição (ambiente, 200°C, 400°C, 600°C e 800°C), taxa de corrosão (0, 3, 6, 9 e 12% de perda de massa) e diâmetro da barra (8, 12.5, 16, 20 e 25 mm); e de 3 níveis para a resistência do concreto (25, 45 e 65 MPa). A determinação do comportamento de aderência foi executada através de duas técnicas de ensaio, selecionadas dentre as várias descritas na literatura: o ensaio de arrancamento simples (pull-out test), recomendado pela RILEM (1973), e o ensaio de arrancamento excêntrico (cantilever bond test), proposto por KEMP ET AL (1968). Ambas se caracterizam por serem ensaios de arrancamento, entretanto a primeira apresenta somente tensões de tração e de compressão e a segunda apresenta, além das tensões de tração e compressão, as de cisalhamento e de flexão, gerando uma situação mais próxima do que ocorre em estruturas reais. Para permitir a comparação entre métodos de ensaio com filosofias diferentes, mais uma técnica foi selecionada, o ensaio de viga (beam test), também recomendado pela RILEM (1973). De acordo com a análise dos resultados, o ensaio de arrancamento simples e de viga fornecem, respectivamente, valores de tensão de aderência, cerca de, 70% e 150% superiores aos obtidos em ensaios de arrancamento excêntrico. Os dados indicam, ainda, que os efeitos de deterioração são extremamente importantes para avaliação do desempenho final da aderência. Percebe-se que, para temperaturas mais baixas, até aproximadamente 300°C, a temperatura não provoca alteração no desempenho da aderência, mas, a partir de 550°C, a redução é superior a 50%, para concretos de resistências elevadas (acima de 50 MPa). Já a corrosão apresenta comportamento diferenciado, resultando em um acréscimo de cerca de 17%, da tensão de aderência para baixas taxas de perda de massa e posterior perda de desempenho com o aumento desta. / The study of the bonding mechanism in reinforced concrete elements has received attention from researchers since the forties. Nonetheless, there are still doubts regarding test methods and long term performance, especially when the structure is subjected to aggressive environmental conditions. Rebar corrosion and thermal degradation due to exposure to high temperatures are important examples of instances when significant changes in material properties take place, resulting in alterations of bonding performance. The study of these effects are vital, given that bonding is a fundamental property to ensure the adequate transfer of tensile stresses and strains between concrete and the steel rebar, which ensures good structural behavior. The proposed research aims to generate a mathematical model to explain the bonding behavior of structural RC elements subject to chloride corrosion and exposure to fire conditions. Besides, it seeks to compare results obtained using 3 distinct test methods for bonding evaluation. To this end, concrete specimens with different compressive strengths (25, 45 e 65 MPa) were produced, and bars of various diameters (8, 12.5, 16, 20 e 25 mm) were inserted in them. A statistical approach was adopted to reduce the experimental matrix, using the cube-star model, with 5 reference levels for the variables temperature of exposure (laboratory, 200°C, 400°C, 600°C e 800°C), corrosion rates (0, 3, 6, 9 e 12% weight loss) and bar diameter; and 3 levels for the variable concrete compressive strength, as discussed above. The bonding resistance was determined using two test methods selected from the various methodologies discussed in the literature: the RILEM pull-out test (1973) and the cantilever bond test, proposed by KEMP ET AL in 1968. Both evaluate bonding stresses, but the second one introduces shear and bending forces that create a stress distribution more close to the one found in real concrete beams. In order to improve the comparison between test methods, another technique was used in the second part of the work. The chosen technique was the beam test recommended by RILEM in 1973. According of the test results the pull-out test and the beam test result, respectively, in bonding values 70% e 150% higher than the ones registered in the cantilever bond test. The data obtained indicates, also, that the deterioration effects are extremely important to evaluate the bonding performance. For lower exposure temperature, up to around 300°C, the bonding behavior is not affected by the heat. But when the temperature exceeds 550°C, the bonding loss is higher than 50%, for the concretes with higher compressive strength (> 50 MPa). The deterioration by corrosion improves slightly the bonding resistance (up to 20%) when corrosion rates are lower than 1.5%. However, when corrosion increases, the bonding capacity decreases quite rapidly.

Esta pesquisa foi motivada pela existência de controvérsia na literatura sobre concreto exposto a altas temperaturas, das dúvidas ainda por solucionar acerca da matéria e da lacuna na norma brasileira para a matéria. Este tema reapareceu após os vários acidentes em túneis ao redor do mundo ocorridos nos últimos dez anos, nos quais se verificou a ocorrência de lascamento explosivo de forma intensa, afetando a estabilidade estrutural. O objetivo principal da tese é correlacionar os parâmetros tecnológicos de dosagem (relação água/cimento, teor de argamassa e consumo total de água) às condições de risco de lascamento, associados à umidade ambiente, que indiretamente, influencia no grau de saturação do concreto. O segundo objetivo é otimizar o uso de fibras de polipropileno para minimizar o efeito do lascamento. Adotou-se empregar a curva-padrão H durante 55 minutos em corpos-de-prova cúbicos aquecidos apenas em uma das fases com sua dilatação térmica lateral restringida. O nível de lascamento foi avaliado usando o volume lascado, obtido pela espessura medida diretamente nos corpos-de-prova, multiplicada pela área lascada, calculada pelo AUTOCAD 2000. Os resultados mostraram que o parâmetro tecnológico mais relevante na ocorrência de lascamento foi a relação água/cimento e a umidade ambiente apresentou capacidade de alterar as condições de risco de lascamento. No estudo com as fibras percebeu-se diferentes teores de fibras e diferentes características das fibras para cada grupo de a/c. Conclui-se que a relação água/cimento mais baixa associada a umidade a ambiente mais elevada é a condição mais propícia a ocorrência de lascamento. Conclui-se também que o teor de fibras de 600g/m³ é o teor mínimo para se reduzir o lascamento no grupo a/c=0,50 e 1750g/m³ no grupo a/c=0,25. A fibra L=12mm F=36µm PF=140°C mostrou-se a mais eficaz no grupo a/c=0,50 apenas o comprimento L=6 mm mostrou-se eficiente na redução do lascamento. / The present research was motivated by the going controversy in the literature about concrete exposed to high temperatures, the yet unanswered doubts existent on this subject and in the absence of regulation on the matter in Brazil. The theme gained significance after the occurrence of several accidents in tunnels all over the world in the last ten years, in which were observed a very intense form of explosive spalling that affected structural stability of the sites. The main purpose of this work is set up a correlation between technological parameters of dosage in concrete (water cement rate -w/c, mortar content - a, and total water consumption - H) and risk conditions of spalling, which are related to environment humidity that indirectly effects concrete saturation level. The second goal is to optimize the use of polypropylene fiber in order to minimize spalling. The standard H curve was applied during 55 minutes in cubic samples with only a single surface exposed to heat and with restrained lateral thermo dilatation. The response variable was the observed volume of spalling (with multiplied by area of spalling in the sample). The results showed the rate water/cement as the most relevant technology parameter related to spalling risk conditions. Whereas the use of fiber is concerned, efficiency required different fiber content and characteristic for each water/cement rate combined with higher environment humidity provides proper conditions for the occurrence of spalling were 600g/m³ and 1750g/m³ for water/cement ratios of 0,5 and 0,25 respectively. It was also found that the fiber with L=12mm, F=36µm PF=140°C was the most effective in reducing spalling for a water/cement ratio of 0,50 whilst for a effective in reducing spalling for a water/cement ratio of 0,50 whilst for a water/cement ratio of 0,50 whilst for a water/cement ratio 0,25 only the length (L=6 mm) appeared as a significant factor.

O concreto leve de alto desempenho (CLAD), com argila expandida nacional, é um material alternativo para as concentrações brasileiras, considerando as características climáticas do país e baixo custo do material. Mas atualmente, existe pouca informação disponível sobre a produção e aplicação deste concreto com agregados leves, adições e aditivos nacionais. O objetivo desta dissertação é analisar o comportamento estrutural, por intermédio de ensaios mecânicos (resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e módulo de deformação) do CLAD, sob ação de altas temperaturas. Para tanto, realiza-se uma análise comparativa da resistência mecânica do concreto em estudo, constituído por agregados leves de argila expandida, com o concreto convencional CAD (concreto de alto desempenho), composto por agregados de brita basáltica, determinando-se assim as respectivas resistências mecânicas, após terem sido expostos a temperaturas externas de até 800 graus centígrados. Através da análise dos resultados obtidos experimentalmente, pode-se comprovar a viabilidade do CLAD, produzido com argila expandida, comparativamente ao CAD, sob à ação de altas temperaturas. / The high performance lightweight aggregate concrete (HPLC), with national expanded clay, is an alternative material for the Brazilian constructions, considering the climatic characteristics of the country and low cost of the material. But now, little available information exists about the production and application of this concrete with lightweight aggregate, additions and addictive national. The aim of this dissertation is to analyze the structural behavior, by mechanical tests (compressive strength, splitting tensile strength and deformation modulus) of HPLC, under action of high temperatures. For so much, it takes place a comparative analysis of the mechanical resistance of the concrete in study, constituted by lightweight aggregate of expanded clay, with the conventional concrete HPC (high performance concrete), composed by crushed basalt coarse aggregate, determining the respective mechanical strength, after they have been exposed to external temperatures of up to 800°C. Through the analysis of the results obtained experimentally, it can be proven the viability of HPLC, produced with expanded clay, comparatively to HPC, under to the action of high temperatures.

[pt] Lâmpadas de fita de tungstênio de alta estabilidade não são mais adequadas como artefatos de comparação para termometria de radiação de alta temperatura, por conta de serem frágeis, terem um tamanho de alvo pequeno, serem limitadas com relação a faixa de temperatura e não serem corpos negros. Este estudo desenvolveu protótipos de artefatos de comparação de alto desempenho, os quais podem superar os problemas existentes ao usar tais lâmpadas em comparações da Escala Internacional de Temperatura de 1990 (EIT-90) entre Institutos Nacionais de Metrologia (INMs). Este trabalho demonstrou o conceito de utilização de pontos fixos de alta temperatura (PFATs) que tenham temperaturas desconhecidas e assim sejam adequados como artefatos de comparações às cegas. Quatro destes novos PFATs foram projetados, construídos, preenchidos e medidos no trabalho aqui descrito. Inicialmente Co-C foi escolhido, mas devido a problemas de robustez, a liga eutética base selecionada foi Ni-C. As células Ni-C foram dopadas em duas concentrações diferentes com elementos selecionados em uma tentativa bem sucedida de modificar temperatura de transição do eutético puro em alguns décimos de graus Celsius. As temperaturas de realização das células eutéticas determinadas no Inmetro foram comparadas com aquelas previstas por simulação termoquímica, usando o programa Thermo-Calc e bancos de dados de propriedades termoquímicas adequados. Além disso, elas foram utilizadas para realizar uma comparação às cegas com o National Physical Laboratory (NPL - UK), o qual não sabia a priori quais eram essas temperaturas. Resultados muito bons foram alcançados (concordância das escalas e estabilidade das células), demonstrando que as células dopadas são artefatos de comparação de alta temperatura bem adequados para termometria de radiação. / [en] High stability tungsten strip lamps are no longer suitable comparison artefacts for high temperature radiation thermometry, because they are fragile, have a small target size, are restricted in temperature range and are not blackbodies. This study developed proof-of-concept high performance comparison artefacts, which overcome the problems encountered when using such lamps in comparisons of the International Temperature Scale of 1990 (ITS90) among National Metrology Institutes (NMIs). This work demonstrated the concept of using high temperature fixed points (HTFPs) that have unknown temperatures and hence suitable as blind comparison artefacts. Four of these novel HTFPs were designed, constructed, filled and measured in the work described here. Initially Co-C was chosen but due to robustness issues, Ni-C was the selected the base eutectic alloy. The Ni-C cells were doped in two different concentrations with selected elements in a successful attempt to change the pure eutectic transition temperature by some tenths of degrees Celsius. The realization temperatures of eutectic cells determined at Inmetro were compared to the ones predicted by thermochemical simulation, using Thermo-Calc software and thermochemical property databases. In addition they were used to perform a blind comparison with the National Physical Laboratory (UK), which did not know beforehand what their temperatures were. Very good results were achieved (scale agreement and cell stability), demonstrating that doped cells are very suitable high temperature comparison artefacts for radiation thermometry.

O estresse calórico em gado leiteiro especializado torna-se um fator limitante para a produção de leite no estado do Rio Grande do Sul durante os meses de maior índice temperatura-umidade. O impacto fisiológico sobre o animal tem repercussão não somente sobre o metabolismo animal, mas também na quantidade e na qualidade do leite produzido. Não existem estudos prévios sobre o grau de impacto que o estresse por calor possa causar em gado da raça Holandesa no Rio Grande do Sul com enfoque no metabolismo e na qualidade do leite. O presente projeto estudou as alterações que o estresse calórico ocasiona em vacas leiteiras especializadas sobre indicadores clínicos, produtivos e metabólicos. Um total de 450 observações foram realizadas durante dois anos consecutivos em uma fazenda leiteira de alta produção da região do Planalto Médio do Rio Grande do Sul. O grau de estresse calórico foi considerado quando o índice temperatura-umidade (THI) ficou acima de 80. O estresse calórico foi evidente sobre os indicadores clínicos (temperatura corporal e frequência respiratória) e causou redução de 17% da produção de leite, bem como diminuição na quantidade de lactose e aumento na CCS, porém sem afetar o teor de gordura nem de proteína. Os indicadores metabólicos mais afetados foram proteínas totais, albumina e ureia, com respostas compatíveis com grau de desidratação leve, glicose com aumento atribuído à maior secreção de cortisol, e colesterol com aumento atribuído à menor secreção de tiroxina, em animais em estresse por calor. Lactato foi menor em animais estressados, sendo seu mecanismo objeto de futuros estudos. Ficou evidente uma condição de alcalose respiratória e a resposta compensatória de acidose metabólica. Conclui-se que o estresse calórico nos animais estudados repercute em mudanças clínicas, produtivas, metabólicas e ácido-básicas. / Heat stress is a limiting factor for milk production in high yielding dairy cows in Rio Grande do Sul (Brazil) during the months with the highest temperature-humidity index (THI). The physiological impact caused by high THI has not only consequences in the animal’s metabolism, but also in the animal’s milk yield and milk composition (quality). To our knowledge, there are no previous studies that related the impact of heat stress on metabolism and milk composition of high yielding Holstein cows in RG. The objective of the present study was to evaluate the effects of heat stress on clinical, productive, and metabolic parameters in high yielding dairy cows. A total of 450 observations were taken during 2 consecutive years in a commercial dairy farm in the RG’s plateau region. Heat stress was characterized as a THI greater than 80. Clinical parameters (rectal temperature and respiratory frequency) was clearly affected by heat stress as well as reduction of milk yield (17%), milk lactose, and increased milk somatic cells count However, milk fat and milk protein were not affected by heat stress. The metabolic parameters that were greatly affected by heat stressed Holstein cows were total protein, albumin, and blood urea concentrations corresponding to cow’s slight degree of dehydration; glucose concentration was increased and associated with a higher secretion of cortisol; and cholesterol concentration was increased due to lower secretion of tiroxine. Blood lactate concentration was lower in heat stressed animals when compared with non-stressed animals but the specific mechanism is still to be determined. Therefore, heat stressed cows evidently showed a state of respiratory alkalosis that was compensated by a state of metabolic acidosis. In conclusion, cows that experienced heat stress in the present study had altered clinical, productive, metabolic and acid-base parameters when compared with non-stressed cows.

O refinamento dos poros, associado à reação pozolânica e ao efeito filer, reduz a permeabilidade do concreto com cinza de casca de arroz (CCA), o que pode antecipar a sua degradação em altas temperaturas. A literatura mostra que o concreto reidratado em água pode recuperar substancialmente a sua resistência inicial, porém, os estudos sobre a reidratação ao ar e sobre a influência do modo de resfriamento na reidratação são escassos. A pesquisa desenvolvida teve como principal objetivo avançar na análise experimental de concretos convencional e com CCA em altas temperaturas e na reidratação. Na etapa exploratória se avaliou a influência da temperatura de exposição, da adição mineral, do ambiente de acondicionamento, da taxa de aquecimento e do tempo de exposição na resistência à compressão e módulo de elasticidade. Na etapa principal se avaliou a influência do modo de resfriamento, da adição e da idade de reidratação na resistência residual. Complementarmente se utilizou o ensaio de velocidade de pulso ultrassônico (VPU) para avaliar o grau de microfissuração e correlacionar a VPU com as propriedades mecânicas residuais. Na etapa exploratória concluiu-se que a adição, a temperatura, a taxa de aquecimento e o tempo de exposição influenciaram significativamente os resultados. O concreto com CCA cristalina apresentou pior desempenho em altas temperaturas. O concreto com CCA amorfa apresentou desempenho ligeiramente inferior ao concreto convencional em 200°C, devido ao efeito da poro-pressão. No entanto, ambas as CCA podem ser alternativas viáveis considerando sustentabilidade. Na etapa principal, o resfriamento brusco com água provocou maior redução na resistência devido aos gradientes térmicos, porém, permitiu maior recuperação logo nos primeiros sete dias de reidratação. Apesar da recuperação parcial, a resistência ao fim de 154 dias foi inferior a 40% do valor inicial. Nas análises térmicas e de DRX foi possível observar nos concretos resfriados com água a recristalização dos aluminatos de cálcio, do C-S-H e da portlandita, em maior grau no concreto convencional. Foi possível observar correlações fortes entre as variáveis de resposta na etapa exploratória, porém, o mesmo não ocorreu na etapa principal, devido à fissuração e presença de água nos poros. / The pore refinement, associated with the pozzolanic reaction and the filler effect, reduces the permeability of blended concrete with rice husk ash (RHA), which can anticipate its degradation at high temperatures. The literature shows that concrete rehydrated with water can recover substantially its initial strength, but studies on rehydration in air and on the influence of the cooling method on rehydration are scarce. The main objective of this research was to evaluate the performance at high temperatures and in rehydration of conventional and blended concretes with RHA. In the exploratory stage, the influence of exposure temperature, mineral admixture, conditioning environment, heating rate and exposure time on residual strength and modulus of elasticity of heated concrete was evaluated. In the main stage, the influence of cooling method, mineral admixture and time of rehydration in an unsaturated environment on residual strength of concrete was evaluated. The ultrasonic pulse velocity test (UPV) was used to evaluate the degree of micro cracking of concrete and to correlate the UPV with residual strength and modulus. In the exploratory stage it was concluded that mineral admixture, temperature, heating rate and time of exposure significantly influenced the results. In general, concrete with partially crystalline RHA presented the worst performance at high temperatures. Concrete with amorphous RHA presented worse performance than conventional concrete only at 200°C, due to the pore-pressure effect. Despite these results, RHA can be a viable option considering sustainability and high temperatures performance. In the main stage, the rapid cooling with water caused a greater reduction in strength, due to thermal gradients, however, caused a greater strength recovery in the first seven days of rehydration. Despite this partial recovery, the final strength of both concretes after 154 days of rehydration was less than 40% of the initial value. In water-cooled concretes thermal and XRD analyzes show recrystallization of the calcium aluminates, C-S-H and portlandite, to a greater degree in conventional concrete. In the exploratory stage it was possible to observe strong correlations between the independent variables; however, the same did not occur in the main stage, due to cracking and to the presence of water in the pores.