Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2018-09-21T14:50:47Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nícolas Rodrigues Moura - 2018.pdf: 4165797 bytes, checksum: 86460ffa29b4d346005f977c2f75693e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-09-24T13:21:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nícolas Rodrigues Moura - 2018.pdf: 4165797 bytes, checksum: 86460ffa29b4d346005f977c2f75693e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-24T13:21:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nícolas Rodrigues Moura - 2018.pdf: 4165797 bytes, checksum: 86460ffa29b4d346005f977c2f75693e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Análises de estabilidade de taludes são predominantemente realizadas em duas-dimensões (2D) por métodos de equilíbrio limite. Os métodos convencionais de equilíbrio limite são alvos de muitas críticas pelo o uso do equilíbrio estático, pressuposições de forças na análise e por possuir o mesmo fator de segurança ao longo de toda a superfície de deslizamento. Para superar essas deficiências, o método proposto por Kulhawy (1969) incorpora o comportamento tensão-deformação do solo com tensões oriundas do Método de Elementos Finitos (FEM) e tem a mesma estrutura dos métodos de equilíbrio dos métodos de equilíbrio de equilíbrio limite clássicos. É também chamado de método aperfeiçoado. Devido à existência de taludes com geometrias complexas, a abordagem tridimensional (3D) é a única capaz de incorporar todos os aspectos geométricos do problema. Esta dissertação é dividida em dois artigos com o tema de estabilidade de taludes pelo o método de Kulhawy em abordagens 2D e 3D. O objetivo primário dessa dissertação é avaliar os principais fatores que influenciam a estabilidade de taludes. O primeiro artigo propôs geometrias variando de convexo a côncavo em um conjunto de propriedades típicas de solos. Duas trajetórias de geração de tensões in- situ foram utilizadas, i.e., construção e escavação. O método GLE foi calculado para fins de comparação. A superfície de deslizamento é muito dependente do histórico de tensão e da forma da face do talude. A diferença relativa no estado de tensões inicial típico alcançou 15% nas análises 2D e 34% nas análises 3D. A análise de sensibilidade do efeito do Poisson no fator de segurança mostrou-se muito relevante. A relação entre os fatores de segurança 2D e 3D são quase lineares independente do estado de tensões, das propriedades de resistência, formato da face do talude, na ordem de 30 a 40%. O segundo artigo propõe análises em barragens construídas em vales estreitos. Três abordagens de análises foram utilizadas: redução de resistência ao cisalhamento (SSR), métodos de Kulhawy e GLE. Condições típicas de fundações são muito variáveis como topografia e deformabilidade. A análise de sensibilidade do módulo de fundação de Young no fator de segurança foi insignificante em 2D e relevantes em 3D. A relação entre o comprimento do aterro (W) e a altura () é uma variável representativa do grau de estreitamento da barragem e na estabilidade de taludes. A análise de deformações planas tende a altas relações W/H e o oposto mostra elevados efeitos 3D. A inclinação da ombreira mostrou-se relevante no fator de segurança apenas em aterros em vales estreitos. Fundações mais rígidas são mais beneficias para o fator de segurança devido à produção de altos efeitos de arqueamento neste cenário. O método de Kulhawy provou-se ser vantajoso pela a incorporação do comportamento mecânico do solo, o uso de tensões mais realísticas nas análises e avaliação da estabilidade local na superfície de deslizamento. Isso aumenta a quantidade de informações úteis e confiáveis para o profissional de engenharia no projeto de taludes. Todas as análises foram realizadas usando o software SoilVision Systems, Saskatchewan, Canadá. Os módulos utilizados foram o SVLOPE, SVSOLID e o SVFLUX (SoilVision Systems Ltd., 2018). A análise de tensão para a simulação de trajetórias de escavação e construção utilizou do solucionador de Equações Diferenciais Parcias (PDE) o FlexPDE 6 (PDE Solutions Inc., 2014). / Slope stability analyses are predominantly performed using the two-dimensional (2D) conventional limit equilibrium methods. Conventional limit equilibrium methods are targets of many criticisms for using static equilibrium, assumptions of forces in the analysis and the same factor of safety along the slip surface. In order to overcome these shortcomings, the method proposed by Kulhawy (1969) incorporates the stress-strain behavior of the soil with stresses from the Finite Element Method (FEM) with the same structure as limit equilibrium methods. It is also called enhanced method. Due to the existence of slopes with complex geometries, the three-dimensional (3D) approach is only able to incorporate all the geometric aspects of the problem. This thesis is divided into two papers with the subject of slope stability analyses by the Kulhawy’s method in 2D and 3D approaches. The primary objective of this thesis is to evaluate major factors that influence slope stability. The first paper proposed geometries ranging from convex to concave in a set of soil properties. Two stress paths were considered, i.e., construction and excavation. The GLE method was computed for comparison purposes. The slip surface is very dependent on the stress history and the shape of slope face. The relative difference in typical initial stress state reached 15% in 2D analyses and 34% in 3D analyses. Sensitivity analysis of effect of Poisson’s ratio on factor of safety was very relevant. The relationship between 2D and 3D factors of safety are nearly linear independent of stress state on order of 30 to 40%. The second paper propose analyses on embankment dams built in narrow valleys. Three approaches of slope stability were used: shear strength reduction (SSR), Kulhawy’s and GLE methods. The typical conditions of foundation sites are very variable as topography and deformability. Sensitivity analysis of Young’s modulus of foundation on factor of safety was insignificant in 2D and relevant in 3D analyses. The ratio between embankment length (W) and height (H) was very important on slope stability. The plane strain analysis tends to high W/H ratio and the opposite shows high 3D effects. The inclination of abutment showed to be relevant on factor of safety only in embankments in narrow valleys. Stiffer foundations are beneficial to the factor of safety due producing high arching effects in this scenario. The Kulhawy’s method proved to be advantageous by the incorporation of mechanical behavior of soil, more realistic stress and local stability evaluation on slip surface. It increases the amount of useful and reliable information to the engineering professional in design of slopes. All analyses were performed using SoilVision Systems suite software, Saskatchewan, Canada. The modules used were SVSLOPE, SVSOLID and SVFLUX (SoilVision Systems Ltd., 2018). The stress analysis for the simulation of excavation and construction trajectories used partial differential equation (PDE) solver, FlexPDE 6 (PDE Solutions Inc., 2014).

O objetivo deste estudo foi avaliar, pelo método dos elementos finitos bidimensional, a distribuição das tensões geradas nas estruturas de suporte das próteses parciais removíveis (PPR) - osso cortical, osso esponjoso, fibromucosa e ligamento periodontal, em modelos de arcos parcialmente dentados de extremidade livre inferior, em rebordo horizontal (MA) e descendente-ascendente (MB). Foram confeccionados dois modelos de quadrante de mandíbula em AUTOCAD 2004 (Autodesk Inc., USA), contendo apenas o primeiro pré-molar e rebordo residual, sendo repostos o segundo pré-molar e primeiro molar pela PPR, tendo como dente suporte o primeiro pré-molar com apoio oclusal distal. Posteriormente, foi aplicada carga axial de 100 N nas cúspides dos dentes artificiais da PPR (somente sobre o 1 o molar - C1 e somente sobre o 2 o pré-molar - C2). Os modelos confeccionados em AUTOCAD foram transferidos para o programa I-DEAS (software de elementosfinitos), que discretizou-os e realizou a distribuição das tensões sob as condições de aplicação de carga citadas. Pôde–se observar que no osso esponjoso, a maior deformação e tensão de compressão foram observadas ao redor do dente suporte, principalmente no terço cervical distal para a deformação e no ápice do dente para a tensão de compressão durante a aplicação de carga sobre o segundo pré-molar no rebordo horizontal (0,003 mm e 0,621 N/mm 2 , respectivamente). Já no rebordo descendente-ascendente, as áreas solicitadas foram as mesmas, apresentando deformação e tensão de compressão máximas de 0,003 mm e 0,609 N/mm 2 . Para a fibromucosa, pode-se notar que no rebordo horizontal, a maior deformação e tensão de compressão ocorreram abaixo do ponto de aplicação de carga, ou seja, no primeiro molar, com valores de 0,137 mm e 0,144 N/mm 2 . No rebordo descendente-ascendente, a área de maior deformação e tensão de compressão localizaram-se na porção ascendente do rebordo em direção do trígono retromolar, com valores de 0,131 mm e 0,122 N/mm 2 , respectivamente. Diante dos limites do presente estudo pode-se concluir que: 1 - O osso cortical apresenta uma concentração de tensões maior que o osso esponjoso; 2 – O osso cortical apresenta uma deformação mais restrita em área que o osso esponjoso; 3 - O rebordo descendente-ascendente com a aplicação de carga sobre o primeiro molar (MB-C1) apresenta a maior deformação da fibromucosa quando comparada à deformação sofrida pelo ligamento periodontal, na proporção de 10:1; 4 - O rebordo descendente-ascendente apresenta uma distribuição de tensões menos favorável que o rebordo horizontal; 5 - A aplicação de carga no primeiro molar gera mais torque sobre o dente para distal do que a aplicação de carga sobre o segundo pré-molar. / This study is a two-dimensional finite element analysis (FEA) of the stress distributionin the supporting structures – compact and cancellous bone; periodontal ligament and oral mucosa – for a distal extension base removable partial denture (RPD) modeled on mandibular dental archs with two residual ridge forms: horizontal and descending-ascending. The two experimental quadrant models were developed in the AUTOCAD 2004 (Autodesk Inc., USA), software to include the first premolar asthe dental support with a distal occlusal rest; the second premolar and first molar as the artificial teeth inserted on the base over an RPD framework and the residual ridge. These models were discretized on the FEA software (I-DEAS, USA) and an axial load of 100 N was applied to the mesh on the artificial teeth cusps either on the first mola r (C1) or on the second premolar (C2). It was noticed that, in the cancellous bone, the maximum strain was around the supporting tooth, mainly in the distalcervical third (0.003 mm) while the largest compression tension (CT) was at the tooth apex when the load was applied over the second premolar, with a horizontal residual ridge (0,621 N/mm 2 ). When the ridge was descending-ascending, the areas affected were the same, showing 0,003 mm and 0,609 N/mm 2 , respectively as the maximum displacement and CT. In the oral mucosa, the largest results occurred when the load application point was over the first molar and the residual ridge was horizontal: 0,137 mm and 0,144 N/mm 2 . The descending-ascending alveolar ridge showed the maximum displacement and CT in the ascending segment of the residual ridge, toward the retromolar trigon, with 0,131 mm and 0,122 N/mm 2 , respectively. Within the constraints of this study, it was concluded that: 1 – The compact bone shows greater stress concentration than the cancellous bone; 2 – The compact bone shows greater area displacement concentration than the cancellous bone; 3 – The descending-ascending residual ridge with the load application on the first molar showed the largest displacement of the oral mucosa when compared to the periodontal ligament displacement with a 10:1 ratio; 4 – The descending-ascending residual ridge had a less favourable stress distribution than its horizontal counterpart; 5 – The load applied on the first molar produced more distal torquing on the supporting tooth than that on the second premolar.

Nesta pesquisa, foi realizada uma análise comparativa, por meio do método dos elementos finitos bidimensional linear, das deformações e tensões geradas a partir da aplicação de uma carga de 100N, nas estruturas de suporte (fibromucosa,ligamento periodontal, osso cortical e osso esponjoso) de dois modelos que simulam um hemiarco mandibular associada a uma prótese parcial removível de extremidade livre dista inferiorl, quando da variação da inclinação do rebordo residual no plano sagital. O modelo A (MA) foi desenhado com um rebordo ascendente distal com 15 graus de inclinação e o modelo B (MB) com um rebordo descendente distal com 15 graus negativos, ambos em relação ao plano oclusal. Nos dois modelos aplicou-se uma carga primeiramente na cúspide médio-vestibular do primeiro molar inferior artificial (C1) e depois na cúspide vestibular do segundo pré-molar inferior (C2), por meio do programa I-deas (software de elementos finitos) onde foram feitas as análises de deformações e tensões e processamento das imagens. Fez-se então uma análise comparativa dos carregamentos (C1 e C2) em cada modelo individualmente e entre os dois modelos(MA e MB). Os resultados permitiram concluir que: 1) A inclinação do rebordo residual no plano sagital influenciou na distribuição e na intensidade das tensões das estruturas de suporte; 2) No osso cortical as tensões foram mais localizadas e de maior intensidade que no osso esponjoso; 3) A diferença de deformação entre fibromucosa e ligamento periodontal foi maior quando a carga foi aplicada no primeiro molar, de ambos os modelos, sendo a mais expressiva no rebordo ascendente distal; 4) As tensões de compressão foram maiores em intensidade e melhor distribuídas no osso esponjoso e no osso cortical, quando comparadas as tensões de tração; 5) O rebordo ascendente distal se mostrou mais favorável à distribuição das tensões nas estruturas de suporte quando comparado ao rebordo descendente distal; 6) Nos dois modelos a aplicação da carga no primeiro molar gerou um maior torque sobre o dente suporte para a distal do que quando aplicado no segundo pré-molar, principalmente no rebordo descendente distal; 7) As estruturas de suporte do rebordo residual foram mais solicitadas em C1 que em C2, em ambos os modelos, principalmente no rebordo ascendente distal; 8) No dente suporte as tensões nas estruturas de suporte foram mais axiais quando o carregamento ocorreu no segundo pré-molar inferior, em ambos os modelos. / In this study, a two-dimensional finite element comparative analysis of the stress distribution and of displacement in the supporting structures – oral mucosa,periodontal ligament, compact and cancellous bone – was carried out for a distal extension base removable partial denture (RPD), modeled on two mandibular dental archs with different types of residual ridge when aplaying loads of 100N. The A model (MA) was developed to include a distal ascending alveolar ridge with a 15-degrees positive inclination, while the B model (MB) was prepared with a distal descending alveolar ridge with a 15-degrees negative inclination. Both models had a load applied inicially on the lower first molar median cusp (C1) and then on the lower second premolar buccal cusp (C2). Using the FEA software (I-DEAS, USA) for the stress distribution and displacement analysis of the generated images. A comparative analysis was them performed on the C1 and C2 loads for which and both models (MA and MB).The results showed that: 1 – The alveolar ridge inclination showed some degree of on the stress distribution and intensity generated by the RPD; 2 –The compact bone showed greater stress concentration and intensity than the cancellous bone; 3 – The ratio between oral mucosa and periodontal ligament displacement showed greater values when load was applied on the lower first molar for both models. The ratio was higher for the distal ascending alveolar ridge; 4- The compressive stress showed greater intensity and better range of distribution than the tensile stress for both the compact and cancellous bone; 5 – The distal ascending residual ridge had a more favourable stress distribution than distal descending conterpart ; 6 – The load applied on the lower first molar produced more distal torquing on the supporting tooth than that on the lower second premolar ,specially on the distal descending residual ridge; 7 – the load applied on the lower firt molar generated greater amount of stress on the residual ridge supporting structures for both models, but specially for the distal ascending residual ridge; 8 – The load applied on the lower second premolar produced more vertical forces on the supporting structures of the tooth for both models.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This study evaluated the stress distribution in abutments on Morse taper implants and peri-implantar surrounding bone supporting fixed partial dentures, splinted or non-splinted, under axial and oblique loading. The study simulates by means of Finite Element Analysis the loss of two posterior mandibular elements: 1st premolar and 2nd premolar. For mandible simulation a tridimensional box with Type II bone was simulated. The implant system and abutment were obtained using CAD models transferred by the company. Were used Morse taper Implant Titamax CM-Cortical Ø 3.75mm x 9.0mm and Abutment Pilar CM with 2,5mm height (Neodent, Curitiba, PR, Brazil) divided in two groups according the prosthetic rehabilitation: splinted and non-splinted; subjected to two types of loading: axial simulating functional masticatory contact and oblique simulating parafunctional occlusal contact. The implants were positioned 1.5mm under bone level according manufactures recommendation and the abutments were installed with aid of CAD software. The data were analyzed after dynamic loading of 100N in axial direction in the buccal cusp and the oblique loading (angle of 45o) in the distal-lingual cusp; both on 2nd premolar. The results showed lower tensions for F Group on axial loading for both abutment (77.37MPa) and peri-implantar surrounding bone (118.58MPa); however for NF Group axial loading demonstrated similar values as described previously. The oblique loading promoted higher stress for both abutment (505,67MPa) and peri-implantar surrounding bone (505,67MPa). The crowns splinting promotes lower stress on F Group abutment when compared with NF Group regardless the loading type. The stresses on peri-implantar surrounding bone during occlusal axial loading are similar regardless the surface contact between the prosthesis. / Este trabalho avaliou a distribuição de tensões geradas nos pilares protéticos sobre implantes cone Morse e no osso periimplantar que suportam próteses parciais fixas, ferulizadas ou não ferulizadas, sob carregamento axial e oblíquo. O estudo simulou, por meio de Análise em Elementos Finitos, a perda de dois elementos dentais posteriores inferiores: 1° pré-molar e 2° pré-molar. Para simulação da mandíbula, uma caixa tridimensional com propriedades de osso tipo 2 foi confeccionada. O sistema de implante e pilares foram obtidos por meio de modelos em CAD cedidos pela empresa. O estudo utilizou implantes cone Morse (CM) Titamax CM-Cortical® Ø 3,75mm x 9,0mm e Pilar CM de 2,5mm de altura (Neodent, Curitiba, PR, Brasil) dividido em dois grupos, de acordo com a reabilitação protética: ferulizadas e não ferulizadas, cada modelo foi então submetido a dois tipos de carregamento: axial, simulando contato mastigatório funcional e obliquo, simulando contato oclusal parafuncional. Os implantes foram posicionados 1,5mm abaixo da margem óssea, segundo recomendação do fabricante, e os pilares foram instalados com auxilio de software tipo CAD. Os dados foram analisados após aplicação de carregamento dinâmico com força de 100N em direção axial na cúspide vestibular e o carregamento oblíquo (angulação de 45°) na cúspide distolingual, ambos no 2° pré-molar. Os resultados demonstram menores valores de tensão para o grupo F sob carregamento axial, tanto para o pilar (77,37MPa) quanto para o osso periimplantar (118,58MPa); entretanto, mesmo para o grupo NF o carregamento axial demonstrou valores semelhantes aos descritos anteriormente. O carregamento obliquo gera maiores tensões tanto para o pilar (505,67MPa) quanto para o osso periimplantar (505,67MPa) em ambos os grupos. Conclui-se que a ferulização das coroas gera menor tensão no pilar protético no grupo F quando comparado ao grupo NF independente do carregamento. As tensões a nível ósseo periimplantar, durante carregamento oclusal axial apresentaram-se semelhantes independente do tipo de superfície de contato entre as próteses. / Mestre em Odontologia