A presente dissertação versa sobre a determinação do parâmetro de adesão entre nata de cimento e rocha. Este parâmetro é de fundamental importância no dimensionamento de grampos e tirantes ancorados, sistemas de contenção frequentemente executados que utilizam da técnica de ancoragem. Ensaios de arrancamento in loco são comumente realizados para avaliar essa tensão de aderência, no entanto, muitas vezes, apenas se tornam viáveis financeiramente durante a etapa de execução das obras. A metodologia Composite Cylinder Bond Test (CCBT) permite a determinação da adesão de maneira mais simples e com menor custo, por meio de ensaios de laboratório utilizando corpos de prova mistos de rocha e nata de cimento, sendo, por isto, uma interessante alternativa para a etapa de definição paramétrica de projetos. Neste contexto, foram estudadas três litologias sedimentares do município de Caçapava do Sul/RS – aqui chamadas de conglomerado, arenito muito fino e arenito médio – pertencentes à Formação Varzinha. A caracterização dessas litologias foi realizada por meio de lâminas delgadas e outros ensaios de caracterização de laboratório A classificação textural do conglomerado é de conglomerado arenoso, o arenito muito fino é classificado como arenito lamoso e o arenito médio é classificado como arenito. Do ponto de vista composicional, o arenito muito fino é classificado como arcóseo, enquanto o arenito médio é classificado como arcóseo lítico. Noventa ensaios CCBT, além de ensaios de resistência à compressão simples das rochas e da nata de cimento foram realizados. As tensões de adesão médias obtidas dos ensaios de laboratório foram de 2,52 MPa para o conglomerado, 1,84 MPa para o arenito muito fino e 1,43 MPa para o arenito médio. Foi realizada uma avaliação de intervalos de confiança de valores de tensão de adesão, conforme a distribuição t-student. Concluiu-se que não apenas a resistência das rochas influencia nessa capacidade de adesão, mas também a capacidade de absorção d’água e a porosidade. Maiores valores dessas duas propriedades na rocha favorecem a adesão entre os dois materiais. Os valores encontrados em laboratório são compatíveis com dados de literatura de campo em rochas similares. / This dissertation evaluates the determination of the adhesion parameter between cement grout and rock. This parameter is of great importance on design of two systems frequently executed that use the technique of anchoring: rock anchors and bolts. Pull out field tests are commonly carried out to evaluate this bond strength, however, they are normally only economically feasible during the construction stage. The Composite Cylinder Bond Test (CCBT) methodology allows the adhesion determination in a simpler and cheaper way, by laboratory tests using mixed samples of rock and cement grout. Therefore, the CCBT is an interesting alternative to project definition of adhesion values. In this context, three different sedimentary lithologies from Caçapava do Sul/RS, Southern Brazil, were studied. The lithologies – called here as conglomerate, fine sandstone and medium sandstone – belong to Varzinha Formation. The characterization of these lithologies were made by thin sections and characterization laboratory tests The textural classification of the conglomerate was sandy conglomerate, the fine sandstone was classified as muddy sandstone, and the medium sandstone was classified as sandstone. In the view of their composition, the fine sandstone was classified as arkose, while the medium sandstone was classified as lithic arkose. Ninety CCBT tests, besides unconfined compression tests on rock and cement grout specimens were carried out. The average adhesion values obtained from laboratory tests were 2,52 MPa for the conglomerate, 1,84 MPa for the fine sandstone and 1,43 MPa for the medium sandstone. An evaluation of confidence intervals of adhesion was also carried out, according to t-student distribution. It was concluded that the adhesion strength was influenced not only by the unconfined compressive strength of the rocks, but also by their water absorption and porosity. Larger values of these two properties increased the adhesion between the two materials. The values obtained from laboratory tests are compatible with literature field data in similar rocks.

O desenvolvimento de pesquisas relativas ao comportamento das estruturas offshore são de fundamental importância para as atividades de exploração de petróleo a fim de permitir uma análise mais precisa do desempenho do sistema de ancoragem. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo analisar o comportamento das linhas de ancoragem submetidas a esforços de tração bem como avaliar e quantificar a atenuação das cargas ao longo do trecho enterrado determinando assim as forças que efetivamente chegam à estaca torpedo. Inicialmente foram projetados e construídos os equipamentos, em modelo reduzido, para a realização dos ensaios experimentais de carregamento estático conduzidos na escala de 1:40. As argilas empregadas nos ensaios foram produzidas em laboratório com o objetivo de obter um solo com propriedades físicas similares à da argila típica do leito marinho, a partir da mistura caulim, bentonita e água, sendo definida a composição em massa seca de 85% de caulim, 15% de bentonita e teores de 100% de umidade para a mistura denominada como argila A, e 120% de umidade para a mistura referida como argila B. Após a caracterização geotécnica concluiu-se que a argila B se assemelha às condições de campo. A força que chega ao ponto de ancoragem, equivalente ao que seria o ponto de fixação da amarra ao torpedo, foi medida experimentalmente através de uma célula de carga para duas componentes (vertical e horizontal) instalada no piso do tanque. A catenária invertida formada pela amarra foi registrada em alguns pontos não visíveis através de um sensor por ultrassom. O carregamento da linha de ancoragem foi produzido para diferentes ângulos de incidência, em ciclos de carga e descarga. Os resultados mostram que, mesmo em uma abordagem estática, flutuações de carga na linha de ancoragem não são inteiramente transmitidas ao ponto de ancoragem (torpedo), sendo parcialmente absorvidas ao longo do trecho enterrado da amarra. A atenuação de carga na argila A foi de 24%, enquanto que a atenuação apresentada na argila B variou entre 14 %, 6% e tendendo a 0 nos ensaios realizados respectivamente nas alturas de solo de 72 cm, 48 cm e 24 cm. Verificou-se também que a qualidade dos critérios de similaridade inicialmente adotados foi satisfatória. / The research development on the behavior of offshore structures is fundamentaly important for the exploration of oil in order to allow a more precise analysis of the performance of offshore mooring systems. In this sense, the present work aims to analyze the behavior of embedded mooring lines subjected to tensile stresses and to evaluate and quantify the attenuation of loads along the stretch buried thus determining the forces that effectively reach the torpedo pile. Initially, the equipment were designed and built, in a reduced model, so the experimental tests of conducted static load on the scale of 1:40 could be conducted. The clays used in the tests were produced in the laboratory in order to obtain a soil with similar physical properties to the typical clay seabed, from mixing kaolin, bentonite and water, the composition being set on dry matter of 85% kaolin 15% bentonite content and 100% humidity for mixing clay called as A, and 120% humidity for mixing said clay as B. After geotechnical characterization, it was found that the clay B is similar to field conditions. The force that reaches the anchor point, equivalent to what would be the point of attachment of mooring the torpedo, was experimentally measured by a load cell for two components (vertical and horizontal) installed on the floor of the tank. The reverse catenary formed by the embedded mooring line was recorded in some not visible spots through an ultrasound sensor. The load of the anchor line has been produced for different incidence angles, in loading and unloading cycles. The results show that, even in a static approach, load fluctuations in the anchor line are not fully transmitted to the anchor point (torpedo). Partially absorbed along the stretch of mooring buried. The attenuation of the load on the clay A was 24%, while the attenuation shown in clay B ranged from 14%, 6% and approaches 0 in the tests performed respectively on the ground heights of 72 cm, 48 cm and 24 cm. It was also found that the quality of similarity criteria adopted initially was satisfactory.

A utilização de grupos de dentes ou de aparelhos dependentes de cooperação, como mecanismos de ancoragem, podem ser fatores limitantes para o sucesso de terapias ortodônticas. Tal fato incentivou a busca de métodos para ancoragem esquelética ou absoluta, que incluem os miniimplantes ortodônticos. Comercialmente estão disponíveis em diversas dimensões e desenhos, porém existem poucas informações sobre a relação de sua morfologia com falhas clínicas ou fraturas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de miniimplantes com formas diferentes para os seguintes fatores: (a) torque máximo de inserção, (b) torque máximo de remoção, (c) torque de fratura, (d) tipo de fratura, (e) tensão cisalhante e tensão normal. Foram utilizados 20 miniimplantes autoperfurantes, 10 da marca SIN e 10 da Neodent, com 1,6 mm diâmetro e com 8 e 7 mm de comprimento, respectivamente. Destes 10 miniimplantes, 5 não possuíam perfil transmucoso e 5 tinham perfil de 2mm, formando assim 4 grupos: SIN sem perfil (SSP), SIN com perfil (SCP), Neodent sem perfil (NSP) e Neodent com perfil (NCP). Todos os miniimplantes foram inseridos em cortical de tíbia bovina e depois removidos com micro-motor acoplado a um torquímetro digital que registrou os torques máximos de inserção e de remoção. Os miniimplantes que não fraturaram durante os ensaios de inserção e remoção foram submetidos ao ensaio de fratura realizado em máquina universal de ensaios Emic. Os torques de inserção, remoção e fratura, assim como a tensão cisalhante e normal calculadas foram comparados entre todos os grupos. O tipo de fratura foi avaliado pela tensão cisalhante e por avaliação em microscópio eletrônico de varredura (MEV). Para cada grupo comparou-se os torques de inserção e de remoção. Todas as comparações foram feitas através da ANOVA. Verificou-se que o grupo NCP apresentou torque máximo de inserção significativamente maior que os demais grupos (30,6 1,8 Ncm), porém todos fraturaram durante os ensaios de inserção (n=2) ou de remoção (n=3). Não houve diferença significativa entre os grupos para o torque de remoção. Apenas o grupo SSP apresentou diferença significativa entre os torques de inserção e de remoção, para o mesmo grupo. Para o grupo NSP o torque de fratura foi significativamente menor do que todos os outros grupos (27,42 1,14 Ncm). Não houve diferença significativa entre as tensões cisalhante e normal entre os grupos, demonstrando que todos os miniimplantes sofreram fratura do tipo dúctil, confirmado através do MEV. Uma vez que os miniimplantes de todos os grupos são confeccionados com a mesma liga metálica, variando apenas na forma, conclui-se que a resistência à fratura pode ser afetada por esta variável. / The use of groups of teeth or appliances which rely on patient compliance, as anchorage mechanisms, can be limiting factors for the success of orthodontic treatment. This fact encouraged the search for skeletal or absolute anchorage methods, which include orthodontic mini-implants. They are commercially available in different dimensions and designs, but there is scarce information regarding the relation between its morphology and clinical failures or fractures. The purpose of this study was to evaluate the behavior of mini-implants with different forms for the following factors: (a) maximum insertion torque, (b) maximum removal torque, (c) fracture torque, (d) type of fracture, (e) shear tension and (f) normal tension. Twenty self-drilling mini-implants were used, 10 from SIN and 10 from Neodent, with 1.6 mm in diameter and with 8 and 7 mm in length, respectively. Out of these 10 mini-implants, 5 did not have a neck and the other 5 had a 2 mm neck, and were separated into 4 groups: SIN without neck (SSP), SIN with neck (SCP), Neodent without neck (NSP) and Neodent with neck (NCP). All mini-implants were inserted in bovine tibia cortex and later removed with a low speed handpiece connected to a digital torquimeter, which recorded the maximum insertion and removal torques. The mini-implants that did not fracture during insertion and removal assays were submitted to the fracture test, performed in an EMIC universal test machine. The insertion, removal and fracture torques, as well as the calculated shear and normal tensions were compared between all groups. The type of fracture was assessed by the shear tension and by evaluation in scanning electronic microscope (SEM). Insertion and removal torques were compared for each group. All comparisons were done by ANOVA. The NCP group presented a significantly greater insertion torque than all other groups (30.6 1.8 Ncm), but all of them fractured during insertion (n=2) or removal (n=3). There were no significant differences between groups for removal torque. Only group SSP presented a significant difference between insertion and removal torques, for the same group. For group NSP, the fracture torque was significantly smaller than all other groups (27.42 1.14 Ncm). There was no significant difference between shear and normal tensions between groups, demonstrating that all mini-implants suffered ductile fracture, confirmed by SEM. Since mini-implants from all groups are made of the same alloy, varying only in form, one may conclude that resistance to fracture can be affected by this variable.

Um dos principais problemas, na Região Metropolitana do Recife (RMR), nas encostas, é a ocupação antrópica desordenada, aumentando o número de moradias em áreas de risco. Uma das soluções para a estabilização das encostas é o uso da construção de estrutura de contenção como muro de arrimo. O ângulo de atrito solo-muro é um parâmetro fundamental para o dimensionamento. O seu valor é utilizado na avaliação dos empuxos ativo e passivo na análise de estabilidade do muro. A prática atual de projetos considera o valor do ângulo de atrito solo-muro como sendo igual ao ângulo de atrito do solo, uma parcela dele ou mesmo nulo a depender do caso. Valores experimentais para solos brasileiros não estão disponíveis na literatura. Desta forma, os projetos de muros de arrimo podem estar sendo dimensionados contra a segurança ou de forma antieconômica. Neste contexto na presente dissertação, foram realizados ensaios de cisalhamento direto em corpos de prova de solo e de outro material representativo de muros de arrimo (concreto convencional, concreto com agregado de resíduos de construção e demolição - RCD e rocha), com o objetivo de obter os ângulos de atrito interno do solo e do contato solomuro. Foram utilizados dois solos das encostas do Recife um arenoso (Ibura) e outro argiloso (Nova Descoberta). Foram avaliadas as rugosidades das superfícies em contato com os solos, para analisar sua influência na interação solo-muro. Os resultados obtidos são comparados com valores sugeridos na literatura, considerando a influência do solo e da rugosidade da superfície de contato. A relação entre o ângulo de atrito solo-muro e o ângulo de atrito do solo (ä/ö) varia de 3/4 a 1, com a Rugosidade Média, para o solo arenoso do Ibura e de 1/3 a 3/4 para o solo argiloso de Nova Descoberta. No solo arenoso, o atrito solo-muro tem menor influência da rugosidade da superfície de contato e tem valor muito próximo do ângulo de atrito interno do solo. No solo argiloso o atrito solo-muro é fortemente influenciado pela rugosidade da superfície de contato, e o seu valor varia de 1/3 a 3/4 do ângulo de atrito do solo / One of the main problems, in the Region Metropolitan of Recife (RMR), in the hillsides it is the disordered occupation, increasing the number of housings in risk areas. One of the solutions for the stabilization of the hillsides is the use of the construction of retained structure as support wall. The friction angle soil-wall is a basic parameter for the design of a support wall. Its value is used in the evaluation of the pushes active and passive in the analysis of stability of the wall. Practical the current one of projects in Brazil considers the value of the friction angle soil-wall as being equal to the angle of friction of the soil, a parcel of it or same zero to depend on the case. The values found in literature also indicate as estimative for this angle values that vary of zero to the angle of friction of the soil. Experimental values for Brazilian soils are not available in literature. Of this form the projects of support walls can be being designed against the security or of uneconomical form. In this context in the present dissertation tests of direct shear in specimens of composites of soil and another representative material of support walls had been carried through (conventional concrete, concrete with recycled aggregate of RCD and rock), with the objective to get the friction angle soil-wall. Two soils of the hillsides of Recife had been used (sandy and a other clayey one). The roughness of the surfaces in contact with soil had been evaluated, to analyze its influence in the interaction soil-wall. The gotten results are compared with values suggested in literature, having considered the influence of the soil and the roughness of the contact surface. The relation enters the friction angle soil-wall and the angle of friction of the ground (ä/ö) varies of 3/4 the 1, with the average roughness for the soil sandy of the Ibura and of 1/3 the 3/4 for the soil clayey of Nova Descoberta. In the soil sandy, the friction soil-wall has minor influence of the roughness of the faying surface and has value very next to the angle of internal friction of the soil. In the soil clayey the friction soil-wall strong is influenced by the roughness of the faying surface, and its value varies of 1/3 the 3/4 of the angle of friction of the soil

O objetivo deste estudo prospectivo foi avaliar as alterações dentoesqueléticas e tegumentares de jovens com má oclusão de Classe II tratados com distalizador First Class em dois tipos diferentes de ancoragem. Foram selecionados 30 pacientes e divididos, aleatoriamente, em dois grupos de 15: G1 (5 masculino e 10 feminino) que recebeu o distalizador com ancoragem convencional no botão de Nance e G2 (10 masculino e 5 feminino) que recebeu o distalizador com ancoragem esquelética apoiado em 2 mini-implantes no palato, com médias de 13,00 e 13,28 anos de idade, respectivamente. As telerradiografias foram obtidas antes e após a distalização dos molares para a realização das análises cefalométricas. A análise estatística foi realizada pelo teste t dependente com a finalidade de verificar as alterações ocorridas dentro de um mesmo grupo e pelo teste t independente para verificar as diferenças entre os grupos. Foi calculado também o erro sistemático e casual. O tempo médio de tratamento foi de 4,51 e 6,28 meses para G1 e G2, respectivamente. Ambos os grupos apresentaram alterações dentárias significantes com distalização (G1=2,39 mm; G2=2,21 mm), angulação distal (G1=10,51º; G2=4,49º) e intrusão (G1=0,53 mm; G2=0,10 mm) dos primeiros molares superiores, sendo apenas sem significância a intrusão em G2. A perda de ancoragem foi semelhante entre os dois grupos, com significante mesialização (G1=2,78 mm; G2=3,11 mm) e angulação mesial (G1=4,95°; G2=4,69°) dos segundos pré-molares, protrusão (G1=1 ,55 mm; G2=1,94 mm) e vestibularização (G1=5,78°; G2=3,13°) significantes dos incisivos superiores e um aumento significante no trespasse horizontal (G1=1,07 mm; G2=0,81 mm). A mecânica de distalização não interferiu nos componentes esqueléticos e tegumentares dos pacientes. Em ambos os grupos, o distalizador First Class promoveu correção da relação molar, porém apresentou efeitos de perda de ancoragem verificada nos pré-molares e incisivos superiores mesmo quando associada à mini-implantes. Não houve diferença significante entre os grupos quanto às alterações dentárias lineares, porém as angulares foram significantemente menores no grupo com ancoragem esquelética. / The aim of this prospective study was to evaluate the dental, skeletal and soft tissue changes in youngsters with Class II malocclusion treated with First Class distalizer in two different types of anchorage. Thirty patients were included and divided, randomly, in two groups of 15. G1 (5 boys and 10 girls) that received distalizers with conventional anchorage (Nance button) and G2 (10 boys and 5 girls) that received distalizers with skeletal anchorage supported in two palatal mini-implants, average age of 13.00 and 13.28 years old, respectively. Lateral cephalometric radiographs were taken before and after molar distalization in order to the cephalometric analysis. Statistical analysis was performed by dependent t test to verify the changes occurred in the same group and by independent t test to verify the difference between the groups. The systematic and casual errors were calculated as well. The mean treatment period was 4.51 and 6.28 months for G1 and G2, respectively. Both groups showed significant dental changes with distalization (G1=2.39 mm; G2=2.21 mm), distal tipping (G1=10.51º; G2=4.49º) and intrusion (G1=0.53 mm; G2=0.10 mm) of maxillary first molars, just intrusion in G2 was not significant. Anchorage loss showed similar in both groups with significant mesialization (G1=2.78 mm; G2=3.11 mm) and mesial tipping (G1=4.95°; G2=4.69°) of maxillary second premolars, significant protrusion (G1=1.55 mm; G2=1.94 mm) and proclination (G1=5.78°; G2=3.13°) of maxillary incisors and significant increase in overjet (G1=1.07 mm; G2=0.81 mm). Distalization mechanic did not interfere in skeletal and soft tissue measurements of patients. In both groups, the First Class distalizer corrected the molar relationship, however it showed anchorage loss effects in maxillary premolars and incisors even when associated to mini-implants. There was no significant difference between the groups on dental linear changes, however the dental angular changes were significantly lower in skeletal anchorage group.

A utilização de grupos de dentes ou de aparelhos dependentes de cooperação, como mecanismos de ancoragem, podem ser fatores limitantes para o sucesso de terapias ortodônticas. Tal fato incentivou a busca de métodos para ancoragem esquelética ou absoluta, que incluem os miniimplantes ortodônticos. Comercialmente estão disponíveis em diversas dimensões e desenhos, porém existem poucas informações sobre a relação de sua morfologia com falhas clínicas ou fraturas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de miniimplantes com formas diferentes para os seguintes fatores: (a) torque máximo de inserção, (b) torque máximo de remoção, (c) torque de fratura, (d) tipo de fratura, (e) tensão cisalhante e tensão normal. Foram utilizados 20 miniimplantes autoperfurantes, 10 da marca SIN e 10 da Neodent, com 1,6 mm diâmetro e com 8 e 7 mm de comprimento, respectivamente. Destes 10 miniimplantes, 5 não possuíam perfil transmucoso e 5 tinham perfil de 2mm, formando assim 4 grupos: SIN sem perfil (SSP), SIN com perfil (SCP), Neodent sem perfil (NSP) e Neodent com perfil (NCP). Todos os miniimplantes foram inseridos em cortical de tíbia bovina e depois removidos com micro-motor acoplado a um torquímetro digital que registrou os torques máximos de inserção e de remoção. Os miniimplantes que não fraturaram durante os ensaios de inserção e remoção foram submetidos ao ensaio de fratura realizado em máquina universal de ensaios Emic. Os torques de inserção, remoção e fratura, assim como a tensão cisalhante e normal calculadas foram comparados entre todos os grupos. O tipo de fratura foi avaliado pela tensão cisalhante e por avaliação em microscópio eletrônico de varredura (MEV). Para cada grupo comparou-se os torques de inserção e de remoção. Todas as comparações foram feitas através da ANOVA. Verificou-se que o grupo NCP apresentou torque máximo de inserção significativamente maior que os demais grupos (30,6 1,8 Ncm), porém todos fraturaram durante os ensaios de inserção (n=2) ou de remoção (n=3). Não houve diferença significativa entre os grupos para o torque de remoção. Apenas o grupo SSP apresentou diferença significativa entre os torques de inserção e de remoção, para o mesmo grupo. Para o grupo NSP o torque de fratura foi significativamente menor do que todos os outros grupos (27,42 1,14 Ncm). Não houve diferença significativa entre as tensões cisalhante e normal entre os grupos, demonstrando que todos os miniimplantes sofreram fratura do tipo dúctil, confirmado através do MEV. Uma vez que os miniimplantes de todos os grupos são confeccionados com a mesma liga metálica, variando apenas na forma, conclui-se que a resistência à fratura pode ser afetada por esta variável. / The use of groups of teeth or appliances which rely on patient compliance, as anchorage mechanisms, can be limiting factors for the success of orthodontic treatment. This fact encouraged the search for skeletal or absolute anchorage methods, which include orthodontic mini-implants. They are commercially available in different dimensions and designs, but there is scarce information regarding the relation between its morphology and clinical failures or fractures. The purpose of this study was to evaluate the behavior of mini-implants with different forms for the following factors: (a) maximum insertion torque, (b) maximum removal torque, (c) fracture torque, (d) type of fracture, (e) shear tension and (f) normal tension. Twenty self-drilling mini-implants were used, 10 from SIN and 10 from Neodent, with 1.6 mm in diameter and with 8 and 7 mm in length, respectively. Out of these 10 mini-implants, 5 did not have a neck and the other 5 had a 2 mm neck, and were separated into 4 groups: SIN without neck (SSP), SIN with neck (SCP), Neodent without neck (NSP) and Neodent with neck (NCP). All mini-implants were inserted in bovine tibia cortex and later removed with a low speed handpiece connected to a digital torquimeter, which recorded the maximum insertion and removal torques. The mini-implants that did not fracture during insertion and removal assays were submitted to the fracture test, performed in an EMIC universal test machine. The insertion, removal and fracture torques, as well as the calculated shear and normal tensions were compared between all groups. The type of fracture was assessed by the shear tension and by evaluation in scanning electronic microscope (SEM). Insertion and removal torques were compared for each group. All comparisons were done by ANOVA. The NCP group presented a significantly greater insertion torque than all other groups (30.6 1.8 Ncm), but all of them fractured during insertion (n=2) or removal (n=3). There were no significant differences between groups for removal torque. Only group SSP presented a significant difference between insertion and removal torques, for the same group. For group NSP, the fracture torque was significantly smaller than all other groups (27.42 1.14 Ncm). There was no significant difference between shear and normal tensions between groups, demonstrating that all mini-implants suffered ductile fracture, confirmed by SEM. Since mini-implants from all groups are made of the same alloy, varying only in form, one may conclude that resistance to fracture can be affected by this variable.

Entre os produtos confeccionados com polímeros reforçados com fibras, as hastes pultrudadas têm sido utilizadas em um número crescente de aplicações devido a características como baixa massa, elevada resistência mecânica, baixo custo de manutenção e alta resistência à corrosão, em particular quando comparadas com hastes confeccionadas em materiais convencionais equivalentes. Porém, os mecanismos de envelhecimento e de degradação dos compósitos poliméricos reforçados com fibras precisam ser mais bem compreendidos, particularmente os mecanismos de dano em condições de serviço, em aplicações de engenharia civil ou em águas profundas. Neste trabalho, foi avaliada a exposição de hastes pultrudadas produzidas a partir de fibras de carbono e vidro e resinas epóxi e éster-vinílica após 3000 horas em diferentes ambientes, como exposição à radiação UV, exposição à água do mar e exposição à água a 60 °C. Os principais aspectos microestruturais, físicos, térmicos, químicos, mecânicos e de vida útil das hastes foram avaliados antes e após as exposições. As hastes com fibras de carbono apresentaram maior resistência residual de forma geral quando comparadas às hastes de fibra de vidro, as quais perderam mais de 50% da sua resistência original após exposições de curta duração (744 h). Quando expostas à radiação UV, as hastes com fibras de carbono apresentaram maior resistência residual à tração, assim como quando submetidas a esforços combinados nos ensaios de SBS. O ambiente mais agressivo entre os estudados definitivamente foi a imersão em água destilada. Os resultados dos ensaios de short-beam apresentaram melhor relação com os efeitos de degradação do que os ensaios de resistência à tração. Através das análises microestruturais (MO e MEV) foi possível identificar alguns tipos de mecanismos de degradação atuantes em cada condição de envelhecimento acelerado. Após analisar uma combinação de fatores envolvidos, a resina epóxi, dentre as resinas estudas, foi a que apresentou melhores propriedades de interface quando utilizada com fibras de carbono. / Among products made with fiber-reinforced polymers, pultruded rods have been used in an increasing number of applications, due to such features as low weight, high strength, low maintenance costs, and high corrosion resistance, particularly when compared with rods manufactured with equivalent conventional materials. However, the ageing and degradation mechanisms of these polymer composite materials still need to be better understood, particularly the damage mechanisms under various service conditions, such as civil engineering or in deep water applications. This thesis presents an experimental study that evaluates the ageing of pultruded rods produced from reinforced carbon and glass fibers and epoxy and vinyl ester resin matrices when exposed to UV radiation, seawater and distilled water at 60 °C for 3000 hours. The degradation assessment in the different environments was made by analyzing and comparing the microstructural, physical, chemical, thermal and mechanical aspects and the lifespan of the pultruded composite rods before and after accelerated ageing. The carbon fiber rods presented a higher residual resistance considering all the aforementioned aspects when compared to the glass fibers rods, which lost more than 50% of their original resistance after short exposure (744 h) to weathering. When exposed to UV radiation, the carbon fiber rods showed higher residual resistance as compared with other types of degrading conditions. Distilled water was undoubtedly the most aggressive ageing factor in respect to all the evaluated properties and characteristics of the tested rods. The short-beam test results showed higher correlation with the degradation effects than the results of the tensile test. By means of microstructural analysis (SEM and OM), it was possible to identify some types of degradation mechanisms for each kind of applied accelerated ageing. After analyzing a combination of factors involved, it was possible to reach the conclusion that the epoxy resin incorporated with carbon fibers displayed the best overall performance among all possible resin/fiber couples

O escoamento entre o poço marítimo e a unidade flutuante é realizado através de dutos definidos como risers. Os risers flexíveis são compostos por camadas intercaladas de diferentes materiais, como aço e polietileno, o qual cada camada possui uma função. Os mecanismos de falha mais reportados são referentes a danos na camada externa polimérica, o que leva à exposição de suas armaduras metálicas ao meio externo. Os risers rígidos são dutos fabricados normalmente em aço, formados por segmentos de dutos unidos por soldas, onde a causa de dano mais frequente é a corrosão. Tem-se como objetivo nesta dissertação, o projeto e desenvolvimento de uma ferramenta e de um método para operações submarinas em risers. A ferramenta deverá ser capaz de aplicar de forma automática, um clamp bipartido no reparo da camada externa polimérica de risers flexíveis, ou acoplar sistemas de monitoramento em risers rígidos. Já o método, deverá permitir a sua aplicação tanto no reparo quanto na proteção do sistema de monitoramento. Para isto, realizou-se uma revisão bibliográfica a fim de obter uma melhor compreensão sobre o tema estudado. Desenvolveu-se o projeto do método e da ferramenta, e, posteriormente, construiu-se o protótipo para a realização de testes de funcionamento em um duto rígido Por último, através de ensaios hidrostáticos de pressão interna e externa, realizaram-se ensaios para avaliação do comportamento do método aplicado em um duto rígido. Os ensaios comprovaram a eficácia do clamp quando aplicado em ambientes submarinos em grandes profundidades, porém apresentou vazamentos nos ensaios de pressão interna e externa. A resina epóxi utilizada não garantiu a estanqueidade, possivelmente devido a sua alta rigidez, aderência ineficaz em superfícies metálicas, ou presença de vazios ou porosidades. O ensaio de pressão interna indicou que as deformações não ultrapassaram o regime elástico tanto do duto quanto do clamp até aproximadamente 182 bar de pressão. No regime elástico, o ensaio apresentou deformações menores no clamp em relação ao duto, possivelmente porque a resina acabou absorvendo as deformações. O método demonstrou ser eficiente como recipiente para a resina, e também permitiu a montagem e fixação de um colar de sensores no seu interior. Os testes de funcionamento mostraram que a ferramenta projetada e construída mostrou-se adequada para a aplicação automática de um clamp bipartido em risers, e o método mostrou-se adequado para sua aplicação em risers, tanto no reparo quanto na proteção do sistema de monitoramento. / The drain between the maritime oil well and the floating unit is made trough pipes, which is defined as risers. The flexible risers are composed by alternate layers from different materials as steel and polyethylene, each layer has its function. The failure mechanisms more reported are referent to the damage in the external polymeric layer which leads to the exposition of the metal armature to the outside. The rigid risers are pipes usually fabricated in steel made by ducts segments connect by spot welding, where the most common damage is corrosion. This essay aims to project and create a tool and a method for submarine operations in risers. The tool must be able to apply, in an automatic way, a bipartite clamp in the repair of the flexible rises in external polymeric layer or to attach monitoring systems to the rigid risers. The method must allow its application in the repair as much as the monitoring system protection. For this, it was made a bibliographic review to obtain a better comprehension from the studied theme. A project from the method and a tool were developed, later a prototype was built to make the operation tests in a rigid pipe. At last, by internal and external pressure hydrostatic trials, were made tests to evaluate the behavior of the method applied in a rigid pipe The trials proved the efficiency of the clamps when applied in submarine environments and in depth; however there were leaks in the internal and external pressure tests. The Epóxi resin did not guarantee the leak-tightness, possible due to its hardness, ineffective adherence in metal surfaces or presence of gaps and porosities. The internal pressure trial indicated that the deformations did not exceed the elastic regime in the pipe as in the clamp until, about 182 pressure bar. In the elastic regime, the trial presented minor deformation in the clamps related to the pipe possibly, because the resin absorbed the deformation. The method has proven efficient as recipient for the resin and also allowed the assembly and fixation of a sensor collar in its interior. The operation tests showed that the designed and built tool is proper for an automatic bipartite clamp application in risers and the method has proven proper for its application in risers in repair as much as monitoring system protection.

A presente dissertação versa sobre a determinação do parâmetro de adesão entre nata de cimento e rocha. Este parâmetro é de fundamental importância no dimensionamento de grampos e tirantes ancorados, sistemas de contenção frequentemente executados que utilizam da técnica de ancoragem. Ensaios de arrancamento in loco são comumente realizados para avaliar essa tensão de aderência, no entanto, muitas vezes, apenas se tornam viáveis financeiramente durante a etapa de execução das obras. A metodologia Composite Cylinder Bond Test (CCBT) permite a determinação da adesão de maneira mais simples e com menor custo, por meio de ensaios de laboratório utilizando corpos de prova mistos de rocha e nata de cimento, sendo, por isto, uma interessante alternativa para a etapa de definição paramétrica de projetos. Neste contexto, foram estudadas três litologias sedimentares do município de Caçapava do Sul/RS – aqui chamadas de conglomerado, arenito muito fino e arenito médio – pertencentes à Formação Varzinha. A caracterização dessas litologias foi realizada por meio de lâminas delgadas e outros ensaios de caracterização de laboratório A classificação textural do conglomerado é de conglomerado arenoso, o arenito muito fino é classificado como arenito lamoso e o arenito médio é classificado como arenito. Do ponto de vista composicional, o arenito muito fino é classificado como arcóseo, enquanto o arenito médio é classificado como arcóseo lítico. Noventa ensaios CCBT, além de ensaios de resistência à compressão simples das rochas e da nata de cimento foram realizados. As tensões de adesão médias obtidas dos ensaios de laboratório foram de 2,52 MPa para o conglomerado, 1,84 MPa para o arenito muito fino e 1,43 MPa para o arenito médio. Foi realizada uma avaliação de intervalos de confiança de valores de tensão de adesão, conforme a distribuição t-student. Concluiu-se que não apenas a resistência das rochas influencia nessa capacidade de adesão, mas também a capacidade de absorção d’água e a porosidade. Maiores valores dessas duas propriedades na rocha favorecem a adesão entre os dois materiais. Os valores encontrados em laboratório são compatíveis com dados de literatura de campo em rochas similares. / This dissertation evaluates the determination of the adhesion parameter between cement grout and rock. This parameter is of great importance on design of two systems frequently executed that use the technique of anchoring: rock anchors and bolts. Pull out field tests are commonly carried out to evaluate this bond strength, however, they are normally only economically feasible during the construction stage. The Composite Cylinder Bond Test (CCBT) methodology allows the adhesion determination in a simpler and cheaper way, by laboratory tests using mixed samples of rock and cement grout. Therefore, the CCBT is an interesting alternative to project definition of adhesion values. In this context, three different sedimentary lithologies from Caçapava do Sul/RS, Southern Brazil, were studied. The lithologies – called here as conglomerate, fine sandstone and medium sandstone – belong to Varzinha Formation. The characterization of these lithologies were made by thin sections and characterization laboratory tests The textural classification of the conglomerate was sandy conglomerate, the fine sandstone was classified as muddy sandstone, and the medium sandstone was classified as sandstone. In the view of their composition, the fine sandstone was classified as arkose, while the medium sandstone was classified as lithic arkose. Ninety CCBT tests, besides unconfined compression tests on rock and cement grout specimens were carried out. The average adhesion values obtained from laboratory tests were 2,52 MPa for the conglomerate, 1,84 MPa for the fine sandstone and 1,43 MPa for the medium sandstone. An evaluation of confidence intervals of adhesion was also carried out, according to t-student distribution. It was concluded that the adhesion strength was influenced not only by the unconfined compressive strength of the rocks, but also by their water absorption and porosity. Larger values of these two properties increased the adhesion between the two materials. The values obtained from laboratory tests are compatible with literature field data in similar rocks.

A crescente utilização de plataformas flutuantes na atividade de exploração de petróleo vem exigindo desenvolvimento de estudos relacionados a novas técnicas de execução e metodologias de projetos de fundações em ambiente marinho. A presente pesquisa é continuação do trabalho desenvolvido por Rocha (2014) e tem como objetivo: estudar a atenuação de cargas dinâmicas no trecho da linha de ancoragem embutida no solo, através de experimentos em modelos reduzidos com solos argilosos. Os ensaios foram realizados em laboratório a partir de um sistema de carregamento dinâmico capaz de produzir vibração com faixas de aceleração e frequência desejadas. Para atingir os objetivos da pesquisa foram abordados os conceitos da carga dinâmica, reologia e tixotropia. Foram realizados ensaios em solos argilosos com teores de umidade em torno de 120%, obtidos a partir de misturas no laboratório de caulim (85% em massa seca), bentonita (15% em massa seca) e água, com a finalidade de obter um solo argiloso com propriedades geotécnicas similares às dos solos offshore prospectados pela Petrobras. Os ensaios de mini palheta e extração de umidade ao longo da profundidade permitiram concluir que os valores da resistência não drenada da argila crescem com profundidade, enquanto o teor de umidade decresce, sendo que a resistência ao cisalhamento não-drenada guarda similaridade em relação às condições de campo. Na realização dos ensaios de carregamentos estáticos e dinâmicos realizados com variação do ângulo de referência de 0º a 55º foram utilizadas duas células de cargas para medir as forças aplicadas no touch down point e no ponto de ancoragem. Os resultados obtidos nesses ensaios mostraram atenuação de carga devido à força de reação (atrito) gerada pelo solo na interface solo-corrente, quando a massa do solo envolvente é sujeita a grandes deformações. Observou-se que a magnitude de atenuação estática varia de 12,9 a 18,3% e depende da variação de profundidade de embutimento da estaca (comprimento da linha de ancoragem), do ângulo de referência, da resistência não drenada da argila e do nível de força de pré-tração aplicada, enquanto que no ensaio de carregamento dinâmico verificou-se que os valores de atenuação normalizada de cargas dinâmicas situam-se na faixa de 24 a 26% e são levemente influenciados pela variação da força de pré-tração e frequência de vibração devido à parcela viscosa da argila. / The increasing use of floating platforms for oil exploration activity has required development of studies related to new techniques and methodologies for foundation design in the marine environment. This research is the continuation of the work of Rocha (2014) and aims: to study the attenuation of dynamic loads in buried mooring lines through experiments in reduced scale models in clay deposits. The tests were performed in the laboratory from a system of dynamic loading that is able to produce vibration within desirable ranges of acceleration and frequency. The concepts of dynamic loading, rheology and thixotropy are discussed in order of evaluating the properties of the clay. Tests were conducted on clay soils with moisture content of about 120% obtained from laboratory mixtures of kaolin (85% dry matter), bentonite (15% dry matter) and water, in order to obtain a clay soil with geotechnical properties similar to those of offshore fields prospected by Petrobras. The mini vane tests and water content of specimens showed that the values undrained shear strength increase with increasing depth, while the moisture content decreases. In carrying out static and dynamic loading tests performed on reference angles ranging from 0° to 55° two cell loads were used to measure the forces applied at the touch down point and at the anchor point. The results obtained in these tests showed load attenuation due to the reaction forces (friction) generated by the soil along the soil-stream interface, when the mass of the surrounding soil is subjected to large deformations. It was observed that the magnitude of the static attenuation varies from 12.9 to 18.3%, the variation being a function of depth of cutting mounting (anchoring line length), reference angle, undrained shear strength of the clay and level of pre-applied tensile force, while the dynamic loading tests were found to give normalized attenuation values of dynamic loads in the range of 24 to 26%. Under dynamic loading, attenuation is slightly influenced by variation of tensile force and frequency of vibration due the viscous efects of the clay.