O presente trabalho tem por objetivo desenvolver um aparato experimental para estudar, em modelo físico de escala reduzida, o comportamento mecânico de um duto enterrado submetido a variações do estado de tensões da massa de solo circundante e a um potencial movimento de massa gravitacional, com avaliação concomitante das deformações desenvolvidas no solo por meio da técnica de correlação de imagens digitais. A alteração do estado de tensão no maciço foi feita por meio da aplicação de incrementos de inclinação ao modelo. Foram realizados ensaios com o duto nas posições transversal e longitudinal no interior da caixa de ensaios, enterrado em areia pura e seca, com razão entre altura de cobertura e diâmetro do duto de 3,55. A compacidade do maciço, controlada por meio da utilização da técnica de chuva de areia, foi avaliada nas situações densa (D = 111,5 %) e fofa (Dr = 58,2%). O comportamento mecânico do duto foi avaliado por meio de instrumentação para medição da deformação específica e deflexão da parede, sendo verificado efeito de flexão lateral no duto disposto na transversal, com maiores deformações observadas na situação de maciço fofo. Para o duto disposto na longitudinal, maiores deformações específicas foram observadas para a seção instrumentada central na situação de maciço denso, contudo verificou-se a necessidade de realização de ensaios adicionais para elucidação dos resultados, em termos da interação solo/tubo ao longo do comprimento do elemento. Para a utilização da técnica de correlação de imagens digitais, as imagens foram adquiridas em um ambiente com iluminação padronizada e resolução de partícula igual a 4. A qualidade da textura da imagem foi garantida por meio da preparação de material com adição de 20% de areia colorida. O refinamento da malha de análise, avaliado por meio da alteração do tamanho dos subsets e espaçamento entre subsets, não exerceu grande influência nos campos de deslocamentos obtidos, porém maiores refinamentos permitiram extrair observações mais detalhadas do campo de deformações. A utilização da técnica permitiu ainda avaliar a evolução dos vetores de deslocamento ao longo das etapas de inclinação e a influência do duto enterrado, na posição transversal, nos deslocamentos das partículas de solo circundante. / The present work aims the development of an experimental apparatus to study the behavior of a buried pipe under different soil stress states and potential landslides in a small-scale physical model. Digital image correlation technique is also used to evaluate soil deformation. A controlled slope increment squeme were responsible for soil stress state changes. The tests were performed with the model pipe buried in pure dry sand with a buried depth ratio of 3.55. A series of four tests involving two pipe configurations inside the test box (transversal and longitudinal) and two relative density (111.5% and 58.2%) was conducted. Soil density was controlled by pluviation method. The model pipe was instrumented in order to evaluate its behavior in terms of linear strain and deflection of the pipe wall. For the transversely disposed pipe, it was observed lateral bending effect and larger strains when buried in loose sand. For the longitudinally diposed pipe, the largest strains occurred in the pipe central cross section and in the tests conducted in dense sand. Nevertheless, additional testing is needed to better clarify the results, in terms of soil/pipe interaction along the pipe length. Daily digital images were acquired under standardized conditions of illumination for the use of digital image correlation technique. The particle/pixel size ratio was set equal to 4. Image texture quality was improved by adding 20% colored sand to the material used in the investigation. The level of refinement of the analysis mesh, evaluated by varying the subset size and the spacing of subsets, did not shown significant effect in the displacement fields. However, finer meshes allowed more detailed observations in the engineering shear strain fields obtained. Additionally, the digital image correlation technique allowed the evaluation of the displacement vectors evolution along the different slope stages considered. Moreover, this technique also captured the effect of the transversely disposed pipe on surrounding soil particles displacements.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-05-11T18:41:36Z No. of bitstreams: 1 DissCCM.pdf: 4098935 bytes, checksum: 23b7d3c6a5ae297b008aaa6ff72a841a (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-09T17:40:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCCM.pdf: 4098935 bytes, checksum: 23b7d3c6a5ae297b008aaa6ff72a841a (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-09T17:40:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCCM.pdf: 4098935 bytes, checksum: 23b7d3c6a5ae297b008aaa6ff72a841a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T17:45:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCCM.pdf: 4098935 bytes, checksum: 23b7d3c6a5ae297b008aaa6ff72a841a (MD5) Previous issue date: 2016-04-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The mechanical behavior of materials usually depends on room temperature and loading rate. The identification of the time-dependent mechanical behavior is a great difficulty for the industry in the application of new materials such as polymers, mainly for long-term behavior. In this context, several experimental apparatus for measuring mechanical properties of long-term behavior have been developed. Generally, these devices are expensive and its use is unique to a specimen tested at one time. This study is a development of a new technique and methods for the characterization of time-dependent mechanical behavior in longterm tests. The hole-shaft coupling test (HSCT) was developed to the low cost of implementation and, especially, not a continued occupation of a testing machine for long periods, allowing the performance of more than one test at the same time. The HSCT results revealed the stress relaxation effects on polytetrafluoroethylene over several days. An optimization with finite element (FE) simulations assistance was carried out to characterize the viscoelastic material and obtain Maxwell generalized model parameters, an analytical formulation was also performed. Additionally, the strains were measured during recovery of the material by digital image correlation (DIC). The HSCT proved to be feasible for measuring the long-term stress relaxation, demonstrating the advantages mentioned above. The FE simulations reproduced qualitatively the mechanical behavior of the material, as well as the analytical model developed. Measurement of strain recovery after HSCT via DIC is presented a way to enrich the characterization of the material. / Os materiais, em geral, têm seu comportamento mecânico dependente das condições de ambiente e da taxa de carregamento. A identificação do comportamento mecânico dependente do tempo representa uma grande dificuldade para a indústria na aplicação de novos materiais, principalmente para o comportamento em longos tempos de aplicação. Neste contexto, há décadas, dispositivos para a medição dessas propriedades mecânicas de longa duração vêm sendo desenvolvidos. Porém, geralmente os mesmos tem alto custo e seu uso é exclusivo para um corpo de prova ensaiado em determinado tempo. O presente trabalho abordou o desenvolvimento de uma nova técnica e metodologia para a caracterização do comportamento mecânico dependente do tempo em ensaios de longa duração, o material selecionado para essa análise foi o politetrafluoretileno. O ensaio de acoplamento eixo-furo (EAEF) foi desenvolvido visando o baixo custo de implementação e, principalmente, a não ocupação contínua de uma máquina universal de ensaios por tempos extensos, permitindo a realização de ensaios de forma concomitante. Os resultados do EAEF evidenciaram a manifestação dos efeitos de relaxação de tensões do politetrafluoretileno ao longo de vários dias. Por meio de uma otimização com auxílio de simulações em elementos finitos (EF), foram obtidos os parâmetros do modelo generalizado de Maxwell para caracterizar a viscoelasticidade do material, uma implementação analítica também foi realizada. Adicionalmente, foram medidas as deformações durante a recuperação do material pela técnica de correlação de imagens digitais (CID). O EAEF mostrou-se viável para a medição da relaxação de tensões por longos períodos, demonstrando as vantagens citadas anteriormente. As simulações em EF reproduziram qualitativamente o comportamento mecânico do material, assim como modelo analítico desenvolvido. A medição das deformações de recuperação após o EAEF via CID apresentou-se uma forma de enriquecer a caracterização do material.

O presente trabalho tem por objetivo desenvolver um aparato experimental para estudar, em modelo físico de escala reduzida, o comportamento mecânico de um duto enterrado submetido a variações do estado de tensões da massa de solo circundante e a um potencial movimento de massa gravitacional, com avaliação concomitante das deformações desenvolvidas no solo por meio da técnica de correlação de imagens digitais. A alteração do estado de tensão no maciço foi feita por meio da aplicação de incrementos de inclinação ao modelo. Foram realizados ensaios com o duto nas posições transversal e longitudinal no interior da caixa de ensaios, enterrado em areia pura e seca, com razão entre altura de cobertura e diâmetro do duto de 3,55. A compacidade do maciço, controlada por meio da utilização da técnica de chuva de areia, foi avaliada nas situações densa (D = 111,5 %) e fofa (Dr = 58,2%). O comportamento mecânico do duto foi avaliado por meio de instrumentação para medição da deformação específica e deflexão da parede, sendo verificado efeito de flexão lateral no duto disposto na transversal, com maiores deformações observadas na situação de maciço fofo. Para o duto disposto na longitudinal, maiores deformações específicas foram observadas para a seção instrumentada central na situação de maciço denso, contudo verificou-se a necessidade de realização de ensaios adicionais para elucidação dos resultados, em termos da interação solo/tubo ao longo do comprimento do elemento. Para a utilização da técnica de correlação de imagens digitais, as imagens foram adquiridas em um ambiente com iluminação padronizada e resolução de partícula igual a 4. A qualidade da textura da imagem foi garantida por meio da preparação de material com adição de 20% de areia colorida. O refinamento da malha de análise, avaliado por meio da alteração do tamanho dos subsets e espaçamento entre subsets, não exerceu grande influência nos campos de deslocamentos obtidos, porém maiores refinamentos permitiram extrair observações mais detalhadas do campo de deformações. A utilização da técnica permitiu ainda avaliar a evolução dos vetores de deslocamento ao longo das etapas de inclinação e a influência do duto enterrado, na posição transversal, nos deslocamentos das partículas de solo circundante. / The present work aims the development of an experimental apparatus to study the behavior of a buried pipe under different soil stress states and potential landslides in a small-scale physical model. Digital image correlation technique is also used to evaluate soil deformation. A controlled slope increment squeme were responsible for soil stress state changes. The tests were performed with the model pipe buried in pure dry sand with a buried depth ratio of 3.55. A series of four tests involving two pipe configurations inside the test box (transversal and longitudinal) and two relative density (111.5% and 58.2%) was conducted. Soil density was controlled by pluviation method. The model pipe was instrumented in order to evaluate its behavior in terms of linear strain and deflection of the pipe wall. For the transversely disposed pipe, it was observed lateral bending effect and larger strains when buried in loose sand. For the longitudinally diposed pipe, the largest strains occurred in the pipe central cross section and in the tests conducted in dense sand. Nevertheless, additional testing is needed to better clarify the results, in terms of soil/pipe interaction along the pipe length. Daily digital images were acquired under standardized conditions of illumination for the use of digital image correlation technique. The particle/pixel size ratio was set equal to 4. Image texture quality was improved by adding 20% colored sand to the material used in the investigation. The level of refinement of the analysis mesh, evaluated by varying the subset size and the spacing of subsets, did not shown significant effect in the displacement fields. However, finer meshes allowed more detailed observations in the engineering shear strain fields obtained. Additionally, the digital image correlation technique allowed the evaluation of the displacement vectors evolution along the different slope stages considered. Moreover, this technique also captured the effect of the transversely disposed pipe on surrounding soil particles displacements.

Nos casos de perda óssea vertical severa, principalmente em áreas posteriores da mandíbula, o uso de implantes curtos associado a próteses fixas metaloplásticas esplintadas pode ser uma alternativa às cirurgias de enxerto ósseo e a melhor transmissão de tensões ao osso adjacente, respectivamente. Dentre os métodos que avaliam a distribuição de tensões em torno dos implantes, a Correlação de Imagem Digital (CID) leva vantagens no que diz respeito à possibilidade de avaliar a distribuição das tensões de forma contínua por meio de imagens obtidas ao longo do tempo, durante carregamento oclusal. Diante disso, este trabalho avaliou qualitativa e quantitativamente o desempenho biomecânico de próteses fixas metaloplásticas parafusadas, unidas e isoladas, sobre implantes de diferentes comprimentos, posicionados na região posterior da mandíbula, por meio do método de CID. A partir de quatro modelos mestres, foram confeccionados quatro modelos em resina de poliuretano F16, simulando extremidade livre mandibular, com o dente 44 em resina (Luxatemp) e os dentes 45, 46 e 47 substituídos por implantes curtos (4 x 5 mm) e/ou convencionais (4 x 11 mm). Os grupos (G) deste estudo foram: G1 (dois implantes convencionais [45 e 46] e um curto [47]), G2 (um implante convencional [45] e dois curtos [46 e 47]), G3 (três implantes curtos) e G4 (três implantes convencionais). Próteses fixas metaloplásticas unidas e isoladas foram parafusadas sobre os intermediários e submetidas a diferentes carregamentos oclusais de 250N: puntiforme (distal do 47 e mesial do 45) e oclusal distribuído. Tensões na direção horizontal (&epsilon;xx) foram calculadas e comparadas qualitativa e quantitativamente pelo software de CID (Davis 8.0, LaVision GmbH). Em geral, houve uma concentração de tensões em maior intensidade nas áreas onde os implantes curtos estavam posicionados. No carregamento puntiforme no segundo molar, houve uma predominância de tensões de compressão e tração nos planejamentos com coroas unidas e isoladas, respectivamente, e as tensões de maior magnitude foram encontradas no G2, G3 e G4 com coroas isoladas (p>0,05), apresentando valores mediados (&mu;S) equivalentes a 396,08, 360,45 e 354,04, respectivamente. No carregamento puntiforme envolvendo o segundo pré-molar, houve predominância de tensões de compressão em todos os planejamentos, com magnitudes mais elevadas nos grupos com coroas unidas (p<0,05). As simulações com carga oclusal distribuída revelaram, também, predominância de tensões de compressão em todos os planejamentos, com maior magnitude nos grupos com coroas unidas, sobretudo no G1 (-464,05±106,43) e G3 (-474,39±179,54) e com diferenças estatisticamente significantes em relação aos demais grupos (p<0,05). Dentro das limitações deste estudo, pode-se concluir que a esplintagem das coroas sobre múltiplos implantes promoveu maior concentração de tensões em torno dos implantes durante os carregamentos puntiforme no segundo pré-molar e oclusal distribuído, reforçando a necessidade de contato interproximal e ajuste oclusal efetivos para promover melhor distribuição das tensões. Adicionalmente, a combinação de implantes curtos e convencionais parece ser uma alternativa viável na reabilitação de áreas edêntulas posteriores com altura óssea reduzida. / In cases of severe vertical bone loss, especially in the posterior region of the mandible, the use of short implants associated with splinted resin-veneered fixed dental prostheses (FDPs) can be an alternative to bone graft surgery and better force transmission to the adjacent bone, respectively. Among the methods to evaluate the stress distribution around the implants, the digital image correlation (DIC) has advantages as regards the possibility of evaluating the stress distribution continuously using images taken over time, during occlusal loading. Thus, this study evaluated qualitatively and quantitatively the biomechanical behavior of splinted and non-splinted resin-veneered FDPs, screw-retained on implants of different lengths positioned in the posterior region of the mandible with the aid of the DIC method. Four F16 polyurethane resin models were fabricated to simulate half of the mandibular arch containing tooth 44 in resin (Luxatemp) and teeth 45, 46 and 47 replaced by short (4 x 5 mm) and/or conventional (4 x 11 mm) implants. Groups (G) of this study were: G1 (two conventional implants [45 and 46] and one short implant [47]), G2 (one conventional implant [45] and two short implants [46 and 47]) G3 (three short implants) and G4 (three conventional implants). Splinted and non-splinted FDPs were screwed to the implant abutment and subjected to different oclusal loads of 250N: punctiform (45 mesial and 47 distal) and balanced occlusal load. Strains in the horizontal direction (&epsilon;xx) were calculated based on displacement and compared qualitatively and quantitatively by the DIC software (Davis 8.0, LaVision Inc.). In general, there was a stress concentration at higher intensity in those areas where short implants were placed. In punctiform load on the second molar, there was a compressive and tensile stresses predominance when splinted and non-splinted crowns were used, respectively, and the stresses of greater magnitude were found in the G2, G3 and G4 with non-splinted crowns (p>0.05), showing median values (&mu;S) equivalent to 396.08, 360.45 and 354.04, respectively. In punctiform load involving the second premolar, there was a compressive stress predominance in all planning with highest magnitudes in groups with splinted crowns (p<0.05). The oclusal load distributed simulations also revealed compressive stresses predominance in all planning, with greater magnitude in groups with splinted crowns, especially in G1 (-464.05 ± 106.43) and G3 (-474.39 ± 179.54), both with statistically significant differences when compared to the other groups (p<0.05). Within the limitations of this study, it can be concluded that splinting multiple adjacent implant supported provided a high stress concentration around the implants during punctiform (45 mesial) and balanced occlusal load, reinforcing the need for effective interproximal contact and oclusal adjustment to promote better stress distribution. Additionally, the combination of short and conventional implants seems to be a viable alternative in the rehabilitation of mandibular free end with reduced bone height.

Nos casos de perda óssea vertical severa, principalmente em áreas posteriores da mandíbula, o uso de implantes curtos associado a próteses fixas metaloplásticas esplintadas pode ser uma alternativa às cirurgias de enxerto ósseo e a melhor transmissão de tensões ao osso adjacente, respectivamente. Dentre os métodos que avaliam a distribuição de tensões em torno dos implantes, a Correlação de Imagem Digital (CID) leva vantagens no que diz respeito à possibilidade de avaliar a distribuição das tensões de forma contínua por meio de imagens obtidas ao longo do tempo, durante carregamento oclusal. Diante disso, este trabalho avaliou qualitativa e quantitativamente o desempenho biomecânico de próteses fixas metaloplásticas parafusadas, unidas e isoladas, sobre implantes de diferentes comprimentos, posicionados na região posterior da mandíbula, por meio do método de CID. A partir de quatro modelos mestres, foram confeccionados quatro modelos em resina de poliuretano F16, simulando extremidade livre mandibular, com o dente 44 em resina (Luxatemp) e os dentes 45, 46 e 47 substituídos por implantes curtos (4 x 5 mm) e/ou convencionais (4 x 11 mm). Os grupos (G) deste estudo foram: G1 (dois implantes convencionais [45 e 46] e um curto [47]), G2 (um implante convencional [45] e dois curtos [46 e 47]), G3 (três implantes curtos) e G4 (três implantes convencionais). Próteses fixas metaloplásticas unidas e isoladas foram parafusadas sobre os intermediários e submetidas a diferentes carregamentos oclusais de 250N: puntiforme (distal do 47 e mesial do 45) e oclusal distribuído. Tensões na direção horizontal (&epsilon;xx) foram calculadas e comparadas qualitativa e quantitativamente pelo software de CID (Davis 8.0, LaVision GmbH). Em geral, houve uma concentração de tensões em maior intensidade nas áreas onde os implantes curtos estavam posicionados. No carregamento puntiforme no segundo molar, houve uma predominância de tensões de compressão e tração nos planejamentos com coroas unidas e isoladas, respectivamente, e as tensões de maior magnitude foram encontradas no G2, G3 e G4 com coroas isoladas (p>0,05), apresentando valores mediados (&mu;S) equivalentes a 396,08, 360,45 e 354,04, respectivamente. No carregamento puntiforme envolvendo o segundo pré-molar, houve predominância de tensões de compressão em todos os planejamentos, com magnitudes mais elevadas nos grupos com coroas unidas (p<0,05). As simulações com carga oclusal distribuída revelaram, também, predominância de tensões de compressão em todos os planejamentos, com maior magnitude nos grupos com coroas unidas, sobretudo no G1 (-464,05±106,43) e G3 (-474,39±179,54) e com diferenças estatisticamente significantes em relação aos demais grupos (p<0,05). Dentro das limitações deste estudo, pode-se concluir que a esplintagem das coroas sobre múltiplos implantes promoveu maior concentração de tensões em torno dos implantes durante os carregamentos puntiforme no segundo pré-molar e oclusal distribuído, reforçando a necessidade de contato interproximal e ajuste oclusal efetivos para promover melhor distribuição das tensões. Adicionalmente, a combinação de implantes curtos e convencionais parece ser uma alternativa viável na reabilitação de áreas edêntulas posteriores com altura óssea reduzida. / In cases of severe vertical bone loss, especially in the posterior region of the mandible, the use of short implants associated with splinted resin-veneered fixed dental prostheses (FDPs) can be an alternative to bone graft surgery and better force transmission to the adjacent bone, respectively. Among the methods to evaluate the stress distribution around the implants, the digital image correlation (DIC) has advantages as regards the possibility of evaluating the stress distribution continuously using images taken over time, during occlusal loading. Thus, this study evaluated qualitatively and quantitatively the biomechanical behavior of splinted and non-splinted resin-veneered FDPs, screw-retained on implants of different lengths positioned in the posterior region of the mandible with the aid of the DIC method. Four F16 polyurethane resin models were fabricated to simulate half of the mandibular arch containing tooth 44 in resin (Luxatemp) and teeth 45, 46 and 47 replaced by short (4 x 5 mm) and/or conventional (4 x 11 mm) implants. Groups (G) of this study were: G1 (two conventional implants [45 and 46] and one short implant [47]), G2 (one conventional implant [45] and two short implants [46 and 47]) G3 (three short implants) and G4 (three conventional implants). Splinted and non-splinted FDPs were screwed to the implant abutment and subjected to different oclusal loads of 250N: punctiform (45 mesial and 47 distal) and balanced occlusal load. Strains in the horizontal direction (&epsilon;xx) were calculated based on displacement and compared qualitatively and quantitatively by the DIC software (Davis 8.0, LaVision Inc.). In general, there was a stress concentration at higher intensity in those areas where short implants were placed. In punctiform load on the second molar, there was a compressive and tensile stresses predominance when splinted and non-splinted crowns were used, respectively, and the stresses of greater magnitude were found in the G2, G3 and G4 with non-splinted crowns (p>0.05), showing median values (&mu;S) equivalent to 396.08, 360.45 and 354.04, respectively. In punctiform load involving the second premolar, there was a compressive stress predominance in all planning with highest magnitudes in groups with splinted crowns (p<0.05). The oclusal load distributed simulations also revealed compressive stresses predominance in all planning, with greater magnitude in groups with splinted crowns, especially in G1 (-464.05 ± 106.43) and G3 (-474.39 ± 179.54), both with statistically significant differences when compared to the other groups (p<0.05). Within the limitations of this study, it can be concluded that splinting multiple adjacent implant supported provided a high stress concentration around the implants during punctiform (45 mesial) and balanced occlusal load, reinforcing the need for effective interproximal contact and oclusal adjustment to promote better stress distribution. Additionally, the combination of short and conventional implants seems to be a viable alternative in the rehabilitation of mandibular free end with reduced bone height.

As próteses totais fixas implantossuportadas tem ganhado cada dia mais seu espaço no tratamento reabilitador de pacientes edêntulos, pois se trata de uma forma de tratamento que atende todos os quesitos funcionais e estéticos. Ainda não existe na literatura um consenso de qual a configuração que melhor distribui as tensões aos implantes e tecidos adjacentes. O objetivo deste estudo foi comparar as tensões geradas na interface osso-implante de próteses totais mandibulares implantossuportadas através do método de correlação de imagens digitais (CID). Foram analisadas duas configurações diferentes quanto a quantidade e posicionamento de implantes (4 ou 5 implantes), diferentes conexões [hexágono externo (HE) e cone morse (CM)] e barras para prótese fixa implantossuportada obtidas por fundição convencional e usinadas pelo sistema CAD/CAM. Foram confeccionados modelos em poliuretano, utilizando implantes de 3,75x11mm, divididos em 8 grupos: G1 (5 implantes/HE/CAD-CAM), G2 (5 Implantes/CM/CAD CAM), G3 (5 Implantes/HE/Convencional), G4 (5 Implantes/CM/Convencional), G5 (4 Implantes/HE/CAD CAM), G6 (4 Implantes/CM/CAD CAM), G7 (4 Implantes/HE/Convencional) e G8 (4 Implantes/CM/Convencional). A análise por CID foi feita quantitativamente e qualitativamente, com aplicação de carga de 250N na fossa central do primeiro molar inferior, onde foram estabelecidas diferentes regiões de interesse para a análise, sendo denominadas de C1 (cervical 1) e A1 (apical 1) para região distal ao último implante, C2 (cervical 2) e A2 (apical) para região mesial ao último implante. Foram encontradas diferenças estatisticamente significantes para o número de implantes em todas as regiões analisadas [C1 (p=0,002), A1 (p=0,01), C2 (p=0,001), A2 (p=0,004)], para as conexões foram encontradas diferenças na região C2 (p<0,05) e para as barras na região A2 (p=0,003). De acordo com os resultados pode-se concluir que as prótese com 4 implantes apresentaram maior quantidade de tensões por tração nas regiões apicais, não houve diferença significativa na concentração de tensões para as conexões HE e CM, exceto para a região C2, onde houve maior concentração de tensão para conexão CM e em comparação ao método de obtenção das barras, as barras convencionais apresentaram maior concentração de tensões de tração nas próteses com 5 implantes. / The implant-supported fixed dental prostheses have been used to rehabilitate edentulous patients as it fulfills not only functional aspects but also esthetic questions. Literature shows that there is no consensus about the best configuration to distribute stress to the implants and surrounding tissues. The objective of this study was to compare the stress generated at the boneimplant interface of implant-supported mandibular dentures by a digital image correlation method (DIC). Two different configurations were analyzed for the implants quantity and position (4 or 5 implants), different connections [external hexagon (EH) and Cone Morse (CM)] and bars for implant-supported fixed prosthesis obtained by conventional casting and machined by CAD/CAM system. Models were prepared from polyurethane and implants (3.75x11mm) were divided in 8 groups: G1 (5 implants/EH/CAD-CAM), G2 (5 Implants/CM/CAD-CAM), G3 (5 Implants/EH/Conventional) , G4 (5 Implants/CM/Conventional), G5 (4 Implants/EH/CAD-CAM), G6 (4 Implants/CM/CAD-CAM) G7 (4 Implants/EH/Conventional) and G8 (4 Implants/CM/Conventional). DIC analysis were quantitative and qualitatively made with a 250N load at first molar central fossa, which were established in different regions of interest for analysis as C1 (cervical 1) and A1 (apical 1) to distal to the last implant, C2 (cervical 2) and A2 (apical) for mesial region to the last implant. Statistically significant differences were found for number of implants in all regions examined [C1 (p=0.002), A1 (p=0.01), C2 (p=0.001) and A2 (p=0.004)], for connections differences were found in the C2 region (p <0.05) and for the bar region at A2 (p=0.003). According to the results it can be concluded that the prosthesis with four implants showed a higher stress at the apical regions, there was no significant difference in the concentration of stress for EH and CM connections, except for the C2 region, where there was a higher concentration of stress for CM connection, and comparing bars obtained methods, conventional bars showed a higher concentration of stresses in prosthesis with 5 implants.

As próteses totais fixas implantossuportadas tem ganhado cada dia mais seu espaço no tratamento reabilitador de pacientes edêntulos, pois se trata de uma forma de tratamento que atende todos os quesitos funcionais e estéticos. Ainda não existe na literatura um consenso de qual a configuração que melhor distribui as tensões aos implantes e tecidos adjacentes. O objetivo deste estudo foi comparar as tensões geradas na interface osso-implante de próteses totais mandibulares implantossuportadas através do método de correlação de imagens digitais (CID). Foram analisadas duas configurações diferentes quanto a quantidade e posicionamento de implantes (4 ou 5 implantes), diferentes conexões [hexágono externo (HE) e cone morse (CM)] e barras para prótese fixa implantossuportada obtidas por fundição convencional e usinadas pelo sistema CAD/CAM. Foram confeccionados modelos em poliuretano, utilizando implantes de 3,75x11mm, divididos em 8 grupos: G1 (5 implantes/HE/CAD-CAM), G2 (5 Implantes/CM/CAD CAM), G3 (5 Implantes/HE/Convencional), G4 (5 Implantes/CM/Convencional), G5 (4 Implantes/HE/CAD CAM), G6 (4 Implantes/CM/CAD CAM), G7 (4 Implantes/HE/Convencional) e G8 (4 Implantes/CM/Convencional). A análise por CID foi feita quantitativamente e qualitativamente, com aplicação de carga de 250N na fossa central do primeiro molar inferior, onde foram estabelecidas diferentes regiões de interesse para a análise, sendo denominadas de C1 (cervical 1) e A1 (apical 1) para região distal ao último implante, C2 (cervical 2) e A2 (apical) para região mesial ao último implante. Foram encontradas diferenças estatisticamente significantes para o número de implantes em todas as regiões analisadas [C1 (p=0,002), A1 (p=0,01), C2 (p=0,001), A2 (p=0,004)], para as conexões foram encontradas diferenças na região C2 (p<0,05) e para as barras na região A2 (p=0,003). De acordo com os resultados pode-se concluir que as prótese com 4 implantes apresentaram maior quantidade de tensões por tração nas regiões apicais, não houve diferença significativa na concentração de tensões para as conexões HE e CM, exceto para a região C2, onde houve maior concentração de tensão para conexão CM e em comparação ao método de obtenção das barras, as barras convencionais apresentaram maior concentração de tensões de tração nas próteses com 5 implantes. / The implant-supported fixed dental prostheses have been used to rehabilitate edentulous patients as it fulfills not only functional aspects but also esthetic questions. Literature shows that there is no consensus about the best configuration to distribute stress to the implants and surrounding tissues. The objective of this study was to compare the stress generated at the boneimplant interface of implant-supported mandibular dentures by a digital image correlation method (DIC). Two different configurations were analyzed for the implants quantity and position (4 or 5 implants), different connections [external hexagon (EH) and Cone Morse (CM)] and bars for implant-supported fixed prosthesis obtained by conventional casting and machined by CAD/CAM system. Models were prepared from polyurethane and implants (3.75x11mm) were divided in 8 groups: G1 (5 implants/EH/CAD-CAM), G2 (5 Implants/CM/CAD-CAM), G3 (5 Implants/EH/Conventional) , G4 (5 Implants/CM/Conventional), G5 (4 Implants/EH/CAD-CAM), G6 (4 Implants/CM/CAD-CAM) G7 (4 Implants/EH/Conventional) and G8 (4 Implants/CM/Conventional). DIC analysis were quantitative and qualitatively made with a 250N load at first molar central fossa, which were established in different regions of interest for analysis as C1 (cervical 1) and A1 (apical 1) to distal to the last implant, C2 (cervical 2) and A2 (apical) for mesial region to the last implant. Statistically significant differences were found for number of implants in all regions examined [C1 (p=0.002), A1 (p=0.01), C2 (p=0.001) and A2 (p=0.004)], for connections differences were found in the C2 region (p <0.05) and for the bar region at A2 (p=0.003). According to the results it can be concluded that the prosthesis with four implants showed a higher stress at the apical regions, there was no significant difference in the concentration of stress for EH and CM connections, except for the C2 region, where there was a higher concentration of stress for CM connection, and comparing bars obtained methods, conventional bars showed a higher concentration of stresses in prosthesis with 5 implants.

O comportamento biomecânico de próteses implantossuportadas foi analisado por fotoelasticidade e por correlação de imagens digitais (CID). Este trabalho estudou o comportamento biomecânico de próteses parciais fixas parafusadas sobre implantes, com coroas isoladas ou unidas, simulando a reabilitação de área posterior mandibular, com e sem a presença de elemento dental distal aos implantes. Devido às dificuldades em produzir estruturas múltiplas com assentamento passivo, alguns autores sugerem que implantes adjacentes sejam restaurados por próteses unitárias, minimizando os efeitos das tensões transferidas aos implantes. A análise fotoelástica é uma técnica experimental para análise de tensões, bastante empregada devido à sua relativa simplicidade e confiabilidade quanto à correspondência clínica dos achados observados. A análise por correlação de imagens digitais produz o mapeamento completo das tensões geradas na superfície do modelo analisado, possibilitando análises precisas. Não existe consenso na literatura quanto ao melhor planejamento protético para reabilitações parciais com múltiplos implantes adjacentes, a fim de minimizar as tensões geradas na interface osso-implante. O material de recobrimento estético empregado na restauração protética também foi analisado (cerâmica e resina). O modelo de estudo foi composto por um pré-molar em resina, dois implantes (Titamax GT - 4,0 x 11,0 mm - Neodent) substituindo o 2º pré-molar e o 1º molar, e um 2º molar em resina. Outro modelo foi produzido sem a presença do 2º molar. Os grupos analisados foram: UC - coroas unidas e recobertas por cerâmica; IC - coroas isoladas e recobertas por cerâmica; UR - coroas unidas e recobertas por resina; IR - coroas isoladas e recobertas por resina. O efeito do torque na fixação das estruturas foi avaliado por meio de análise fotoelástica. Análise fotoelástica qualitativa e quantitativa foi realizada após a aplicação de carga vertical puntiforme (50 N) na superfície oclusal da coroa substituindo o 1º molar. A análise por correlação de imagens também foi feita qualitativa e quantitativamente, com a carga aplicada na mesma posição que para a análise fotoelástica, mas com maior intensidade (250 N). Tensões na direção horizontal (&epsilon;xx) e de cisalhamento (&epsilon;xy) foram analisadas e comparadas pelo método CID. Os dois métodos para análise de tensões aplicados neste estudo foram satisfatórios e adequados para as comparações necessárias ao trabalho proposto. De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que a esplintagem de coroas sobre múltiplos implantes adjacentes promoveu melhor distribuição de tensões em torno dos implantes e pelas estruturas de suporte, principalmente quando o contato proximal distal esteve ausente. As tensões totais no modelo não foram influenciadas pela presença do 2º molar, mas este dente participou da distribuição de tensões entre as estruturas. O material de recobrimento das coroas não foi significativo para as tensões transferidas ao modelo fotoelástico e para as tensões compressivas (&epsilon;xx). As tensões de cisalhamento (&epsilon;xy) foram influenciadas diretamente pela presença do 2º molar inferior e, com sua ausência, um material de recobrimento com baixo módulo de elasticidade (resina) foi significativo para minimizar estas tensões. / A photoelastic stress analysis and a digital image correlation (DIC) method were used to analyze the biomechanical behavior of implant supported prosthesis. This study compared the biomechanical behavior of screwed, splinted and non-splinted, implant supported fixed partial dentures, simulating the rehabilitation of a mandibular posterior region, with and without the presence of a second molar proximal contact. Since complete passivity is difficult to achieve when splinted restorations supported by multiple implants are used, some authors suggest individually restoring adjacent implants to allow for a passive fit in the resulting restorations, thus reducing the strains transferred to the implants. Photoelasticity is an experimental technique for stress analysis and has been constantly used due its simplicity, reliable results and correlation with clinical findings. The digital image correlation method is capable of providing a full-field surface strain measurement, allowing for an accurate analysis. The ideal restoration of a partially edentulous space remains controversial as to the best prosthetic design for a partial rehabilitation with multiple implants in order to minimize the strains transferred to the bone-implant interface. The influence of the veneering materials was also compared (porcelain and resin). An epoxy resin model was made with acrylic resin replicas of a mandibular first premolar and second molar and with threaded implants (Titamax GT - 4.0 x 11.0 mm - Neodent) replacing the second premolar and first molar. Another model was made without the presence of the second molar. Groups were: UC - porcelain-veneered splinted crowns; IC - porcelain-veneered non-splinted crowns; UR - resin-veneered splinted crowns; IR - resin-veneered non-splinted crowns. Strains transferred to the photoelastic model were analyzed after tightening the prosthetic screws. Qualitative and quantitative photoelastic stress analysis was performed after the application of a vertical load (50 N) on the occlusal surface of the crown replacing the first molar. The image correlation analysis was also performed qualitatively and quantitatively, with the load applied in the same position as for the photoelastic analysis, although with greater intensity (250 N). Strains in the horizontal direction (&epsilon;xx) and shear strains (&epsilon;xy) were analyzed and compared with the DIC method. Both methods for strain analysis used in this study performed satisfactory and are adequate for the comparisons proposed in this work. According to the results found, it can be concluded that splinting multiple adjacent implant supported crowns provided a better strain distribution around the implants and the supporting structures, especially when the distal proximal contact was absent. The total strains in the model were not influenced by the presence of a distal proximal contact, but the presence of the second molar optimized the strain distribution between the structures. The crowns veneering material was not significant for the strains transferred to the photoelastic model and for compressive strains (&epsilon;xx). Shear strains (&epsilon;xy) were influenced by the presence of the second molar, and when it was absent, the use of a veneering material with low elasticity modulus (resin) significantly reduced these tensions.

This work proposes a high performance computing environment using digital image correlation techniques to determine physical quantities associated with engineering problems. Software ar- chitecture supports this computing environment, integrating several advanced technologies for calculation of displacement and strain fields of structural elements from testing. The method- ology applies the study of concepts, formulations and techniques for image processing, digital image correlation, high performance computing and software architecture. The methodology also includes specific procedures in a single environment for the evaluation of physical quanti- ties. Among the main procedures used in the presented software architecture, one can cite the digital image correlation techniques known as Full-Field and Subset, non-linear optimization methods and two-dimensional interpolations. In addition, high performance computing strate- gies are included into the computing environment to achieve performance speed-ups on evalu- ating the displacement fields using digital image correlation. Comparisons with Scale Invariant Feature Transform and Q4-DIC are also evaluated. Following, the development of a computer prototype has the purpose of validating the presented high performance environment, allowing the calculation of physical quantities in structural elements through the correlation of digital images. Then, submission of case studies into the prototype validates data acquired from tech- nologies built into the prototype, including quantitative analysis of results and measurement of computational time. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente trabalho apresenta um ambiente computacional de alto desempenho que utiliza téc- nicas de correlação de imagens digitais para determinação de grandezas físicas associadas a problemas de engenharia. Sua arquitetura computacional integra diversas tecnologias avança- das para o cálculo dos campos de deslocamentos de elementos estruturais a partir de ensaios. A metodologia utilizada prevê o estudo de conceitos, formulações e técnicas de arquitetura de software, processamento de imagens, correlação de imagens digitais e computação de alto desempenho, além de incorporar procedimentos específicos em um ambiente único para a de- terminação de grandezas físicas. Dentre os principais procedimentos utilizados na arquitetura apresentada, pode-se citar as abordagens locais e globais de correlação de imagens digitais, mé- todos de otimização não-linear e interpolações bidimensionais. Também são incorporadas ao ambiente computacional estratégias de computação de alto desempenho para alcançar ganhos de performance na determinação dos campos de deslocamentos e deformações usando a corre- lação de imagens digitais. Uma comparação com o método Scale Invariant Feature Transform e com o método Q4-DIC de análise de imagens também são realizadas. Um protótipo compu- tacional é desenvolvido com o objetivo de validar o ambiente de alto desempenho apresentado, permitindo o monitoramento de elementos estruturais através da correlação de imagens digitais. Também são realizados estudos de casos que permitem a verificação de tecnologias incorpora- das ao protótipo apresentado, incluindo análises quantitativas de resultados e medição de tempo computacional.

O comportamento biomecânico de próteses implantossuportadas foi analisado por fotoelasticidade e por correlação de imagens digitais (CID). Este trabalho estudou o comportamento biomecânico de próteses parciais fixas parafusadas sobre implantes, com coroas isoladas ou unidas, simulando a reabilitação de área posterior mandibular, com e sem a presença de elemento dental distal aos implantes. Devido às dificuldades em produzir estruturas múltiplas com assentamento passivo, alguns autores sugerem que implantes adjacentes sejam restaurados por próteses unitárias, minimizando os efeitos das tensões transferidas aos implantes. A análise fotoelástica é uma técnica experimental para análise de tensões, bastante empregada devido à sua relativa simplicidade e confiabilidade quanto à correspondência clínica dos achados observados. A análise por correlação de imagens digitais produz o mapeamento completo das tensões geradas na superfície do modelo analisado, possibilitando análises precisas. Não existe consenso na literatura quanto ao melhor planejamento protético para reabilitações parciais com múltiplos implantes adjacentes, a fim de minimizar as tensões geradas na interface osso-implante. O material de recobrimento estético empregado na restauração protética também foi analisado (cerâmica e resina). O modelo de estudo foi composto por um pré-molar em resina, dois implantes (Titamax GT - 4,0 x 11,0 mm - Neodent) substituindo o 2º pré-molar e o 1º molar, e um 2º molar em resina. Outro modelo foi produzido sem a presença do 2º molar. Os grupos analisados foram: UC - coroas unidas e recobertas por cerâmica; IC - coroas isoladas e recobertas por cerâmica; UR - coroas unidas e recobertas por resina; IR - coroas isoladas e recobertas por resina. O efeito do torque na fixação das estruturas foi avaliado por meio de análise fotoelástica. Análise fotoelástica qualitativa e quantitativa foi realizada após a aplicação de carga vertical puntiforme (50 N) na superfície oclusal da coroa substituindo o 1º molar. A análise por correlação de imagens também foi feita qualitativa e quantitativamente, com a carga aplicada na mesma posição que para a análise fotoelástica, mas com maior intensidade (250 N). Tensões na direção horizontal (&epsilon;xx) e de cisalhamento (&epsilon;xy) foram analisadas e comparadas pelo método CID. Os dois métodos para análise de tensões aplicados neste estudo foram satisfatórios e adequados para as comparações necessárias ao trabalho proposto. De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que a esplintagem de coroas sobre múltiplos implantes adjacentes promoveu melhor distribuição de tensões em torno dos implantes e pelas estruturas de suporte, principalmente quando o contato proximal distal esteve ausente. As tensões totais no modelo não foram influenciadas pela presença do 2º molar, mas este dente participou da distribuição de tensões entre as estruturas. O material de recobrimento das coroas não foi significativo para as tensões transferidas ao modelo fotoelástico e para as tensões compressivas (&epsilon;xx). As tensões de cisalhamento (&epsilon;xy) foram influenciadas diretamente pela presença do 2º molar inferior e, com sua ausência, um material de recobrimento com baixo módulo de elasticidade (resina) foi significativo para minimizar estas tensões. / A photoelastic stress analysis and a digital image correlation (DIC) method were used to analyze the biomechanical behavior of implant supported prosthesis. This study compared the biomechanical behavior of screwed, splinted and non-splinted, implant supported fixed partial dentures, simulating the rehabilitation of a mandibular posterior region, with and without the presence of a second molar proximal contact. Since complete passivity is difficult to achieve when splinted restorations supported by multiple implants are used, some authors suggest individually restoring adjacent implants to allow for a passive fit in the resulting restorations, thus reducing the strains transferred to the implants. Photoelasticity is an experimental technique for stress analysis and has been constantly used due its simplicity, reliable results and correlation with clinical findings. The digital image correlation method is capable of providing a full-field surface strain measurement, allowing for an accurate analysis. The ideal restoration of a partially edentulous space remains controversial as to the best prosthetic design for a partial rehabilitation with multiple implants in order to minimize the strains transferred to the bone-implant interface. The influence of the veneering materials was also compared (porcelain and resin). An epoxy resin model was made with acrylic resin replicas of a mandibular first premolar and second molar and with threaded implants (Titamax GT - 4.0 x 11.0 mm - Neodent) replacing the second premolar and first molar. Another model was made without the presence of the second molar. Groups were: UC - porcelain-veneered splinted crowns; IC - porcelain-veneered non-splinted crowns; UR - resin-veneered splinted crowns; IR - resin-veneered non-splinted crowns. Strains transferred to the photoelastic model were analyzed after tightening the prosthetic screws. Qualitative and quantitative photoelastic stress analysis was performed after the application of a vertical load (50 N) on the occlusal surface of the crown replacing the first molar. The image correlation analysis was also performed qualitatively and quantitatively, with the load applied in the same position as for the photoelastic analysis, although with greater intensity (250 N). Strains in the horizontal direction (&epsilon;xx) and shear strains (&epsilon;xy) were analyzed and compared with the DIC method. Both methods for strain analysis used in this study performed satisfactory and are adequate for the comparisons proposed in this work. According to the results found, it can be concluded that splinting multiple adjacent implant supported crowns provided a better strain distribution around the implants and the supporting structures, especially when the distal proximal contact was absent. The total strains in the model were not influenced by the presence of a distal proximal contact, but the presence of the second molar optimized the strain distribution between the structures. The crowns veneering material was not significant for the strains transferred to the photoelastic model and for compressive strains (&epsilon;xx). Shear strains (&epsilon;xy) were influenced by the presence of the second molar, and when it was absent, the use of a veneering material with low elasticity modulus (resin) significantly reduced these tensions.