Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T17:15:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_CleverGama_M.pdf: 6160446 bytes, checksum: 5afa2cd3848388247de70ceee21a3cf8 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O presente trabalho descreve um procedimento de aprovação de um braço de controle de suspensão automotiva sujeito a fadiga de alto ciclo, ao mesmo tempo em que propõe uma sistemática alternativa de validação baseada em conceitos e teorias estatísticas de confiabilidade. Nesse aspecto, a pesquisa não só avalia o procedimento seguido pelo fabricante, como também executa comparações gráfico-analíticas de distribuições probabilísticas (normal, lognormal e Weibull) a fim de caracterizar a massa de dados completos e suspensos obtidos em ensaios acelerados de bancada. Um espaço amostral constituído por quatro observações completas da configuração final da peça e oito da inicial, complementado por doze dados suspensos, foi usado para determinar os parâmetros dos modelos. Essa análise levou à escolha do modelo de Weibull bi-paramétrico para o tempo até a falha para as duas configurações em foco. A estimação final dos parâmetros foi feita pelo método da máxima verossimilhança, o qual superou um método alternativo específico para Weibull na comparação com a distribuição referencial de categoria. Dessa forma, calculou-se o ganho efetivo em confiabilidade conseguido com o esforço adicional de desenvolvimento da peça. O teste de hipóteses de Kruskal-Wallis permitiu concluir que as duas configurações realmente possuem performances de durabilidade diferentes. É notável o ganho em confiabilidade obtido por meio das mudanças que levaram à configuração final: em um universo de um milhão de peças, o número de falhas esperadas aos 30.000 ciclos caiu de 96.384 para 5 partes por milhão / Abstract: This dissertation aims at describing a procedure for approval of a suspension control arm subjected to high-cycle fatigue and, simultaneously, at proposing a validation alternative method based on reliability concepts and statistical theories. In that manner, the research provides not only an assessment of the procedure followed by the manufacturer, but also analytical and graphical comparisons of probabilistic distributions (normal, lognormal, Weibull) in order to characterize the set of complete and suspended data from bench accelerated tests. A sample space comprised by four complete final configuration observations and eight complete primary configuration ones, in addition to twelve suspended figures, was the basis for determining the model parameters. Such an analysis led to choose the bi-parametric Weibull for both focused configurations¿ time to failure. The ultimate estimation of the parameters was performed through the maximum likelihood method, which beat a specific alternative method for Weibull when compared with the referential category distribution. Thus, the effective gain in reliability resulting from the product development additional effort was calculated. The Kruskal-Wallis hypothesis testing guided the conclusion that the two configurations actually have different durability performances. It is impressive the gain in reliability brought by the changes that led towards the final configuration: taking an amount of one million parts into consideration, the expected number of failures at 30,000 cycles dropped from 96,384 to 5 parts per million / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-10-23T18:20:00Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Murillo Batista Ferreira - 2013.pdf: 2726162 bytes, checksum: b4ad5f67e5b5eff91f35b0296db5a36e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-10-23T18:46:59Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Murillo Batista Ferreira - 2013.pdf: 2726162 bytes, checksum: b4ad5f67e5b5eff91f35b0296db5a36e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-23T18:46:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Murillo Batista Ferreira - 2013.pdf: 2726162 bytes, checksum: b4ad5f67e5b5eff91f35b0296db5a36e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-04-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Among lots of pathologies that attack the concrete structures stands out the corrosion of the reinforcements, that may be triggered by the phenomenon of carbonation of the concrete, which consists in a physico-chemical process between the carbon dioxide (CO2) from the atmosphere and the cement paste compounds, which has as main result the calcium carbonate precipitation (CaCO3) in a region of the concrete cover, with the formation of a layer that has less alkalinity than that not affected by this phenomenon. The carbonation moves from outside to inside the concrete through a carbonated front, that when it reaches the depth of the reinforcement causes destabilization of the protective passive layer, providing the onset of the corrosion. How many researches are conducted by accelerated carbonation tests, it is of paramount importance that the evaluation process by comparing it with data obtained from samples that have suffered natural carbonation. Facing this reality, this research is conducted based on samples that are exposed in the natural environment (external housed) for a period of ten years, with the general objective of evaluating the results (coefficients and carbonation depths) of natural carbonation process of concrete with different mineral additions, water/binder ratios and curing conditions (moist and dry) over this period. For this realization, samples of concrete produced in 2002, produced in Castro's dissertation (2003). The variables included in the experimental program are: concretes with five types of mineral additions (silica fume (10%), rice husk ash (10%), metakaolin (10%), fly ash (25%), blast furnace slag (65%), these amounts being in partial replacement of cement mass) and the reference concrete, without mineral addition; three water/binder relationships (0.40 , 0.55 and 0.70) and two curing conditions (moist and dry). Measurements were made of natural carbonation through of pH indicator based on phenolphthalein, elaborating a database along time, through measurements with periods of exposure of 0.25 years (91 days), 0.50 years (182 days), 0.82 years (301 days), 3 years, 7 years, 9 years and 10 years, allowing comparative performance evaluation of various concrete containing mineral additions, taking as a base carbonated depths and natural carbonation coefficients data. The results showed that there are significant differences of behavior between different concretes studied and that in the overall analysis of the carbonation natural coefficients, the reference concrete showed the best alone performance, showing that the alkaline reserve is still the predominant effect in terms of against carbonation, but the microstructure refinement provided by additions (physical effect) approaches such chemical aspect, as detected, for example, in concrete with metakaolin. In the correlation between the accelerated carbonation coefficients and the natural carbonation ones, was verified a relation of direct proportionality between the coefficients found for the two procedures, with the coefficient signifying accelerated approximately 7.4 times the natural ratio. The useful life predictions showed periods of time until the carbonation front reaches the cover thickness ranging from 4 years up to 241 years, for the different concretes and situations analyzed. / Dentre as diversas patologias que atacam as estruturas de concreto destaca-se a corrosão das armaduras, que pode ser desencadeada pelo fenômeno da carbonatação do concreto, que consiste em um processo físico-químico entre o gás carbônico (CO2) presente na atmosfera e os compostos da pasta de cimento, tendo como resultado principal a precipitação do carbonato de cálcio (CaCO3) em uma região do cobrimento, com a constituição de uma camada que passa a ter uma alcalinidade significativamente menor do aquela não afetada por esse fenômeno. A carbonatação avança de fora para dentro do concreto, por meio de uma frente carbonatada, que quando atinge a profundidade das armaduras provoca desestabilização da camada passiva protetora, propiciando assim o início da corrosão. Como muitas pesquisas são conduzidas por ensaios de carbonatação acelerada, é de suma importância a avaliação desse processo confrontando-o com dados obtidos de amostras que sofreram cabonatação natural. Diante dessa realidade, esta pesquisa se conduz baseada em amostras que estão expostas no ambiente natural (abrigado externo) por um período de dez anos, com o objetivo geral de avaliar os resultados obtidos (profundidades e coeficientes de carbonatação) do processo de carbonatação natural de concretos com diferentes adições minerais, relações água/aglomerante e processos de cura (úmida e seca) ao longo desse período. Para sua realização, foram utilizados corpos de prova de concreto armado produzidos no ano de 2002, fruto da dissertação de Castro (2003). As variáveis contempladas no programa experimental são: concretos com cinco tipos de adições minerais (sílica ativa (10%), cinza de casca de arroz (10%), metacaulim (10%), cinza volante (25%) e escória alto forno (65%), sendo estes teores em substituição parcial da massa de cimento) e mais o concreto de referência, sem adição mineral; três relações água/aglomerante (0,40; 0,55 e 0,70) e dois procedimentos de cura (úmida e seca). Foram realizadas medidas de carbonatação natural por meio de indicador de pH à base de fenolftaleína, elaborando-se um banco de dados ao longo do tempo, por meio de medidas realizadas com os tempos de exposição de 0,25 anos (91 dias), 0,50 anos (182 dias), 0,82 anos (301 dias), 3 anos, 7 anos, 9 anos e 10 anos, permitindo assim uma avaliação comparativa de desempenho dos diversos concretos contendo adições minerais, tendo-se como base os valores de profundidade carbonatada e os coeficientes de carbonatação natural. Os resultados mostraram que existem diferenças significativas de comportamento entre os diversos concretos estudados e que na análise global dos coeficientes de carbonatação natural, o concreto de referência apresentou isoladamente o melhor desempenho, demonstrando que a reserva alcalina ainda é o efeito preponderante em termos de combate à carbonatação, mas que o refinamento da microestrutura proporcionado pelas adições (efeito físico) se aproxima desse aspecto químico, como se tem, por exemplo, nos concretos com metacaulim. Na correlação entre os coeficientes de carbonatação acelerado e natural, verificou-se uma relação de direta proporcionalidade entre os coeficientes encontrados para os dois procedimentos, com o coeficiente acelerado significando aproximadamente 7,4 vezes o coeficiente natural. Os prognósticos de vida útil mostraram períodos de tempo estimado até a frente de carbonatação atingir a espessura de cobrimento variando desde 4 anos até 241 anos, para os diversos concretos e situações analisadas.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao ricardo.pdf: 2894239 bytes, checksum: c7ade6470d36ad62bc264e4ee243965b (MD5) Previous issue date: 2007-10-17 / The increasing demand for aggregate for uses in engineering stimulated the search for alternative materials. In this way, the civil construction potentially started to be a great consumer of residues from other industries, becoming a great recycle plant. The use of by-product, brings great environmental benefits in relation to the degradation of the environment, as for example, less settlement of residues in earth fill, the reduction of extraction of natural resources, and the exploration of aggregate ores. Steel plants from around the world have a commom problem, that is what to do with all the steel slags generated as a by-product from the steel refining in electric steel plants or oxygen steel plants. There are two points of these process where slags can be generated: the first comes from the electric or oxygen furnace itself (called oxidizing refining) and the second is the laddle metallurgy slag (reduction refining slag), which is the last stage of the steel production. This aims to demonstrate related studies to the use of steel slags (EAF slags) in electric steel plants as coarse aggregate. Expansibility of the steel slag tests had been carried through, compressive strength, tensile strength for diametrical compression, related modulus of deformation and durability tests, such as: intensity of corrosion, potential of corrosion, ohmic resistivity and depth of carbonation. After this, it was observed the similarity of the results between the concrete made with steel slag and the concrete made with conventional aggregates, natural aggregate known as mica schist. It was observed improvements in the properties of the concrete with steel slag, such as: increase in its strength (compressive / tensile) and increase of the modulus of deformation. Concerning the durability, it was noted, in a general way, that the substitution of the aggregates, conventional for siderurgical, has not influenced in the performance of the concrete. / A crescente demanda por agregados para usos em engenharia estimulou a procura por materiais alternativos. Desta forma, a construção civil passou a ser potencialmente uma grande consumidora de resíduos provenientes de outras indústrias, tornando-se uma grande usina recicladora. A utilização de subprodutos traz benefícios ambientais bastante expressivos em relação à degradação do meio ambiente, como por exemplo, a menor deposição de resíduos em aterros, a diminuição da extração predatória de recursos naturais e a exploração de jazidas de agregados. As siderúrgicas, em nível mundial, vêm enfrentando um problema comum, que consiste no que fazer para que a totalidade da escória gerada no refino do aço em aciarias elétricas ou a oxigênio tenha uma solução de aproveitamento melhor do que vem sendo feito atualmente. Na fabricação do aço as escórias são geradas em duas etapas: a primeira provém do chamado refino oxidante (forno elétrico a arco ou convertedor à oxigênio) e a segunda do refino redutor em processos de metalurgia na panela (forno-panela). Este trabalho tem como objetivo específico demonstrar, por meio de estudos, a potencialidade do uso das escórias de aciaria elétrica (escórias FEA) como agregado graúdo. Foram realizados ensaios de expansibilidade, resistência à compressão, à tração por compressão diametral, módulo de deformação e ensaios relacionados à durabilidade, tais como: intensidade de corrente de corrosão, potencial de corrosão, resistência ôhmica e profundidade de carbonatação. Após o estudo realizado observou-se a semelhança dos resultados dos concretos confeccionados com escória de aciaria elétrica com os concretos confeccionados com agregados convencionais, no caso o micaxisto. Podem-se constatar melhorias nas propriedades dos concretos produzidos com escória, tais como: aumento em suas resistências (compressão / tração) e aumento do módulo de deformação. No que diz respeito à durabilidade verificou-se, de uma maneira geral, que a substituição dos agregados, convencional por siderúrgico, não influenciaram no desempenho dos concretos.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-06-29T12:25:26Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Geovanne Caetano Gomes - 2017.pdf: 4000475 bytes, checksum: 9ebf09d429582174011cbfd00331c5d4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-07-10T14:15:56Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Geovanne Caetano Gomes - 2017.pdf: 4000475 bytes, checksum: 9ebf09d429582174011cbfd00331c5d4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-10T14:15:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Geovanne Caetano Gomes - 2017.pdf: 4000475 bytes, checksum: 9ebf09d429582174011cbfd00331c5d4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-05-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Among the several deleterious actions may attack concrete elements, is the alkali-aggregate reaction (AAR), which affects, mainly, structures of dams, bridges and foundations, where the alkali-silica reaction (ASR) is the most common. One of the main challenges regarding the prediction of this phenomenon is the development of models that may predict damage specific for this reaction, which constitute the theme of this research. Firstly, a systematic literature review was conducted with respect to the models developed, with the organization and classification of the data found, presenting a clear and detailed state-of-art. Therefore, the studies published in journals in the last five years (2012-2016) were selected, in order to conduct their categorization regarding the scale and nature of the analysis, type of modeling, and the software necessary to execute the simulations, besides the summarizing, grouping and analysis of the information concerning the input data necessary to the execution of each modeling, as well as the results generated by each one of them. The models which do not predict damage, i.e. general models that simulate the ASR, were investigated to verify their contribution to a better understanding of the chemical and physical processes that occur in the concrete affect by the reaction. Finally, it was verified that the models analyzed are based on different theories and methods of analyses, demanding distinct input data and generating heterogeneous output data, which are meticulously explained in this paper. / Dentre as várias ações deletérias que podem atacar elementos de concreto tem-se a reação álcali-agregado (RAA), a qual afeta principalmente as estruturas de barragens, pontes e fundações, sendo a reação do tipo álcali-sílica (RAS) a mais recorrente nelas. Um dos principais desafios no que tange à predição desse fenômeno é o desenvolvimento de modelos de previsão de dano específicos dessa reação, constituindo-se o tema da presente pesquisa. A priori, executou-se uma revisão sistemática da literatura a respeito dos modelos desenvolvidos, com a organização e classificação dos dados encontrados, apresentando-se o estado da arte de forma clara e detalhada. Em seguida, foram elencados os trabalhos publicados em periódicos indexados nos últimos cinco anos (2012-2016), executando-se a categorização dos modelos quanto à escala e natureza de análise, tipo de modelagem, e softwares necessários para executar as simulações, além da sintetização, agrupamento e análise de informações concernentes aos dados de entrada necessários para a execução de cada modelação, bem como dos resultados gerados por elas. Para os modelos que não preveem dano, isto é, modelos gerais que simulam a RAS, investigou-se sua contribuição para o melhor entendimento dos processos químico-físicos que ocorrem no concreto afetado por ela. Verificou-se, assim, que os modelos analisados são pautados em diferentes teorias e métodos de análise, demandando dados de entrada distintos e gerando dados de saída heterogêneos, os quais são discriminados minuciosamente neste trabalho.

O desenvolvimento de sistemas de conversão de energia baseados na tecnologia de células a combustível tem demandado estudos de confiabilidade, uma vez que requisitos de durabilidade e custo passaram a ser fundamentais para a inserção desta tecnologia no mercado de energia. Neste trabalho foi proposta uma metodologia de análise de confiabilidade de células a combustível de membrana polimérica condutora de prótons (células a combustível do tipo PEM), tendo em vista a qualificação destes itens como protótipos de unidades comerciais. A metodologia proposta incluiu uma avaliação inicial qualitativa das possíveis falhas em células a combustível do tipo PEM, realizada pela aplicação de uma Análise de Modos de Falha e Efeitos, técnica conhecida pela sigla FMEA. Além disso, foi elaborado um plano de testes de vida para as unidades produzidas no IPEN CNEN/SP e foi efetuada a análise dos resultados usando-se métodos estatísticos para dados de confiabilidade. Assim, a parte experimental consistiu em produzir as células a combustível no laboratório e submetê-las aos testes de vida, nos quais foram simuladas condições reais de operação. Os dados amostrais foram analisados estatisticamente, gerando resultados importantes em relação às medidas de desempenho e durabilidade dos dispositivos em estudo. Por meio de uma análise não paramétrica, foi gerada uma estimativa da função de confiabilidade das células a combustível usando-se o estimador de Kaplan- Meier. Pela modelagem paramétrica, foi possível ajustar uma distribuição exponencial para o tempo de vida destes dispositivos, gerando uma estimativa de vida média de 1.094,58 horas, com intervalo de 95% de confiança de [533,03 horas; 2.836,13 horas]. Com relação ao desempenho, foi aplicada uma regressão linear simples aos dados de potencial elétrico ao longo do tempo, gerando um valor aproximado para a taxa de queda do potencial elétrico de 80 μV h-1. Cabe ressaltar que, a metodologia proposta neste estudo deverá ser integrada ao processo de desenvolvimento das células a combustível, para permitir o acompanhamento da melhoria de sua confiabilidade. / The development of power conversion systems based on fuel cells has been demanding reliability studies since the requirements associated to cost and durability of these products have become fundamental to their acceptance in the energy market. The reliability analysis proposed in this work aimed to qualify the proton exchange membrane (PEM) fuel cells produced at IPEN CNEN/SP as prototypes of commercial units. The methodology included an initial assessment of failures of the PEM fuel cells, which was carried out by the application of a Failure Mode and Effect Analysis (FMEA). Furthermore, the methodology involved the planning of life tests and the quantitative assessment based on statistical methods for reliability data. Thus, the experimental part of this work consisted of producing the fuel cells in the laboratory, and testing them under stable and dynamic operating conditions. The main results of the quantitative analysis were the estimates of the reliability function and mean time to failure of the PEM fuel cells. These estimates were obtained by means of two different approaches, a non parametric and a parametric one. In the non parametric analysis, the Kaplan-Meier estimator was used for the reliability function. Based on the parametric analysis, an exponential distribution was fit to data and the mean time to failure of the PEM fuel cells was estimated in 1.094,58 hours, with a 95% confidence interval of [533,03 hours; 2.836,13 hours]. Concerning the PEM fuel cells performance, a linear regression analysis of the observed data (voltage vs. time) was carried out and an approximate estimate for the voltage decay rate was calculated in 80 μV h-1. Finally, the methodology proposed in this work may be integrated into the development project of the PEM fuel cells so as to allow researchers to carry out a reliability growth analysis and monitor the improvements in these products.

Este trabalho teve como objetivo analisar o comportamento do concreto leve com pérolas de poliestireno expandido (expanded polystyrene – EPS), para posterior utilização em estruturas pré-moldadas constituídas, por exemplo, por painéis de paredes e lajes sujeitas a ações mecânicas. Também foram considerados parâmetros de durabilidade e mecanismos de redução da porosidade. Dentre um universo de solicitações a que as estruturas de concreto leve podem estar submetidas, analisaram-se, para diferentes dosagens: resistência à compressão axial, módulo de elasticidade, absorção de água, resistência à tração na compressão diametral e na flexão. Foram incorporadas pérolas de EPS como componente para proporcionar redução do peso do concreto. Esse concreto leve pode, também, conter sílica ativa para reduzir a porosidade e melhorar a durabilidade das estruturas confeccionadas com esse material. As dosagens de concreto leve com EPS estudadas foram compostas basicamente por: cimento CPV-ARI, agregado miúdo (areia), pérolas de EPS, água e aditivo superplastificante. Ao final da pesquisa, após análise de 45 misturas, observaram-se ganhos de desempenho mecânico com a adição de sílica ativa, adição de fibras de aço, ajuste na granulometria do agregado miúdo e redução do teor de EPS nas misturas, obtendo-se resistência à compressão na ordem de 16 MPa e massa aparente de 1370 kg/m³, com fator de equivalência (FE) correspondente ou superior ao de um concreto convencional de 20 MPa e 2400 kg/m³. Deve-se ressaltar que o emprego de EPS no concreto reduz o peso dos elementos de construção, estruturais ou não, e o consumo de agregados (areia e brita ou seixo), do mesmo modo que o uso de adições minerais reduz o consumo de cimento. / This study aimed to analyse the lightweight concrete behavior with expanded polystyrene beads (EPS beads) for later use in precast structures made of walls panels and slabs, for example, structures under mechanical actions. Durability parameters and mechanisms of porosity reduction were also considered. Among a universe of requests which structures of lightweight concrete can be submitted, were analysed to different mix designs: compressive strength, modulus of elasticity, water absorption, tensile strength in the splitting and in the flexure tests. EPS beads were incorporate as raw material to provide weight reduction to the concrete. This lightweight concrete can also have silica fume to reduce its porosity and to improve durability of structures made with this material. The lightweight concrete mix designs studied were basically composed by: high initial strength cement, small aggregate (sand), EPS beads, water and superplasticizer additive. At the end of the research, after 45 mixtures analysis, mechanical performance gains were observed with the addition of silica fume, addition of steel fibers, adjusting in the fine aggregate\'s particle size and reducing of EPS content in the mixtures, obtaining compressive strength in the order of 16 MPa and apparent mass of 1370 kg/m³, with equivalence factor (EF) corresponding to or higher than that of an ordinary concrete of 20 MPa and 2400 kg/m³. It should be emphasized that the use of EPS in the concrete reduces the weight of the building members, whether structural or not, and the aggregates consumption (sand and gravel or pebble), in the same way as the employment of mineral additions reduces the consumption of cement.

O tratamento térmico da madeira (ou termorretificação) é realizado com o aquecimento da madeira em faixas de temperaturas inferiores à carbonização, até 280ºC. O objetivo desta tecnologia é melhorar as propriedades da madeira e, desta forma, proporcionar a obtenção de produtos com maior valor agregado. Neste trabalho, avaliou-se o comportamento em peças estruturais das espécies Eucalipto citriodora (Corymbia citriodora) e Pinus taeda, tratadas termicamente nas temperaturas de 160, 180, 200, 220 e 240ºC e, para o pínus, até a temperatura de 260ºC. Os ensaios experimentais realizados para a madeira tratada termicamente foram de classificação visual, obtenção de suas propriedades químicas, físicas, mecânicas (resistência e rigidez), entomológicas e com fungos. Quanto à análise química, foi identificado redução nos teores de extrativos e hemiceluloses, após termorretificação das amostras, e aumento no teor de celulose e lignina. A densidade aparente e a propriedade de inchamento das madeiras reduziram com o aumento da temperatura, e a permeabilidade a gás aumentou para o eucalipto. As mudanças nas propriedades colorimétricas das madeiras levaram ao escurecimento, devido à degradação dos seus principais componentes químicos, principalmente as hemiceluloses. De uma maneira geral, as propriedades de resistência (à compressão, à flexão, à tração e ao cisalhamento paralelo às fibras) das madeiras diminuiram e as propriedades de rigidez (módulo de elasticidade na compressão Eco e o MOE) aumentaram ao longo do tratamento com calor. A determinação dos valores característicos de resistência para cálculos estruturais foram adequados quando comparados à norma brasileira ABNT NBR 7190/97. O tratamento térmico proporcionou a proteção da madeira de Eucalipto citriodora quando ela foi exposta ao ataque de cupins subterrâneos Nasutitermes sp., de acordo com os ensaios de alimentação forçada, e das madeiras de E. citriodora e Pinus taeda, quando expostas ao fungo de podridão mole (Paecilomyces variotti). / Heat treatment of wood (or thermal rectification) is performed by heating wood below carbonization temperature, up to 280ºC. The aim of this technology is to improve the wood properties and thus to obtain products with higher added value. In this study, we evaluate the behavior of structural pieces of two species: Eucalyptus citriodora (Corymbia citriodora) and Pinus taeda, thermally treated at temperatures of 160, 180, 200, 220 e 240ºC, and pine up to the temperature of 260ºC. The experimental analyses to thermally treated wood were visual grading, chemical, physical, mechanical (strength and stiffness) and durability. Regarding chemical analysis, there was a reduction in the extractive and hemicellulose contents, while and the cellulose and lignin content increased; density and swelling properties decreased with increasing temperature, and the air permeability increased to eucalyptus. Changes in the colorimetric properties of wood caused the species in the study to become darker due to degradation of chemical components, mainly hemicellulose. In general, the strength properties (compression, bending, tension and shear parallel to the grain) of wood reduced and the stiffness properties (elasticity modulus by compression (Eco) and MOE) improved along thermal treatment. The determination of characteristic values of strength to structural calculations was adequate when compared to the Brazilian norm ABNT NBR 7190/97. It was observed that thermal treatment provided protection of wood of Eucalyptus citriodora from subterranean termites attack Nasutitermes sp., in the force-feeding test and Eucalyptus citriodora and Pinus taeda on soft rot fungi Paecilomyces variotti.

A durabilidade das estruturas de concreto armado deve ser alcançada, entre outros fatores, pela adequação do concreto frente ao meio ambiente para proteger as armaduras pelas características da camada de cobrimento. Assim, concretos precisam ser corretamente especificados no projeto estrutural e ter a sua qualidade controlada durante a produção e aplicação. Pela ABNT NBR 6118 (2007), os concretos passaram a ser especificados por classes de fck associadas a outras variáveis de dosagem e produção, como relação água/cimento máxima e consumo mínimo de cimento por metro cúbico. Mas, continuam invariavelmente controlados apenas por ensaios de abatimento no estado fresco e de resistência à compressão (fcj), para desforma ou verificação do fck (28 dias, nas obras comuns). Logo, a propriedade em uso para controlar indiretamente a resistência à carbonatação do concreto deveria ser o fcj, já que os concretos se diferenciam, de fato, é pelos materiais constituintes, método de dosagem e pela variabilidade de produção. Mas, na prática o controle da resistência à carbonatação dos concretos vem ocorrendo apenas pela especificação e aceitação do fck e uma das razões para isto pode ser a falta de métodos mais avançados para a predição de propriedades físicas mais complexas, como é a resistência à carbonatação. Assim, este trabalho visou contribuir para a evolução do controle tecnológico dessa propriedade em concretos estruturais, e o programa experimental teve por objetivos principais: testar o teor de ar no concreto fresco por quatro diferentes métodos, como variável auxiliar de controle; b) comparar três métodos acelerados de carbonatação; c) comparar área relativa e espessura de carbonatação, em seção diametral de corpos-de-prova cilíndricos de 10 cm x 20 cm, através de dois programas de análise de imagem e medida linear tradicional. Como concreto de estudo foi escolhido um da classe 30, pré-misturado e bombeável, de abatimento de 10 ± 2 cm, de relação água/cimento 0,60 e consumo de cimento igual a 300 kg/m³. Em uma dada central dosadora, foram então amostrados, aleatoriamente, as misturas de seis caminhões betoneira de 8 m³, produzidas em uma só data, de um dado lote de produção do citado concreto e para fornecimento a uma obra muito próxima. Cada mistura foi caracterizada no estado fresco, por oito diferentes propriedades e seguiu-se à moldagem de cilindros de 10 cm x 20 cm. A maior parte dos corpos-de-prova foi submetida à cura acelerada por imersão em tanque de água em temperatura amena (35 ± 5 °C), entre 1 e 3 dias, por adaptação do método A da ASTM C684, seguida de um resfriamento natural e cura a temperatura ambiente, no mesmo tanque, entre 3 e 7 dias. As propriedades no estado endurecido foram medidas a 8, 35, 63, 91 e 203 dias. As propriedades no estado fresco que melhor se relacionaram às medidas de carbonatação das seis misturas foram o teor de ar por método pressométrico e a medida de compactabilidade do concreto adensado, método adaptado da BS EN 12350-4 (2009). O teor de ar das misturas no estado fresco resultou com valor médio de 1,7% e mostrou correlações fortes e inversas com a resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e com as medidas de profundidade de carbonatação. É recomendável prosseguir estudos sobre esse concreto, para elucidar as causas e os limites da correlação inversa, pois tanto podem ter resultado de efeitos do ar na interface pasta/agregados, quanto de sedimentação do concreto no estado plástico. A 203 dias, a espessura média de carbonatação pelos três métodos de envelhecimento acelerado resultou entre 4 e 5 mm, com coeficiente de variação entre 13% e 21% para oito dos nove grupos de doze corpos-de-prova (dois por mistura), no caso diferenciados pelo método de envelhecimento ou de medida da carbonatação. Por análise de variância para três fatores nessa idade, foram observadas equivalência entre as medidas de carbonatação, por dois dos métodos acelerados um de secagem contínua a 40°C em estufa ventilada e outro de um dia de exposição a CO2 (5% e U.R. 75%) alternado por 27 dias de secagem a 40°C em estufa ventilada, mas ambos não mostraram semelhança com o terceiro método, que foi de um dia de imersão em água alternada por 27 dias de secagem a 40°C em estufa ventilada. As medidas de carbonatação em corpos-de-prova submetidos a este terceiro método, envolvendo apenas imersão em água e secagem, resultaram com ótimo contraste com o indicador de fenolftaleína e foram as que mostraram maiores probabilidades de igualdade de médias, independente do método de medida. Espera-se que o prosseguimento de pesquisas com esses métodos possa trazer avanços no controle da resistência carbonatação de concretos, por valores médios ou característicos, e um melhor domínio tecnológico das variáveis de verificação da vida útil de projeto de armaduras e das estruturas em geral. / Durability of reinforced concrete structures should be obtained, among other factors, by adapting the concrete to the environment to protect the steel reinforcements depending on the characteristics of the cover layer. Therefore, concrete must be properly specified in the design structural and have its quality controlled during production and placing. After ABNT NBR 6118 (2007), concretes began to be specified according to fck classes in association with other mixture proportion and production variables, such as maximum water/cement ratio and minimum cement content per cubic meter. However, concretes are invariably controlled only through slump tests of fresh concrete and compressive strength tests (fcj) for stripping or assessment of fck (28 days, in common construction sites). As a result, the property in use to indirectly control concrete carbonation resistance should be fcj, since what actually differentiates the concretes are the constituent materials, the mix design and production variability. However, in practice, control of concrete carbonation resistance usually occurs through specification and acceptance of fck and one of the reasons for that may lie in the lack of more advanced methods to predict more complex physical properties, as in the case of carbonation resistance. Therefore, this study aimed to contribute to the evolution of technological control of this property in structural concrete and the experimental program had as its main goals: a) to test air content of fresh concrete by four different methods as auxiliary control variable; b) to compare three methods of accelerated carbonation; c) to compare relative area and carbonation thickness, in the diametral section of cylindrical specimens measuring 10 cm x 20 cm, through two image analysis softwares and traditional linear measurement. The concrete chosen for the purposes of this study was a class 30, ready mixed and pumped concrete, slump test of 10 ± 2 cm, water/cement ratio of 0.60 and cement content of 300 kg/m³. In a given batch plant, random samples were taken from the mixtures of six 8-m³ truck mixers that had been produced on the same date, from a given production batch of that concrete and for the supply of a nearby construction site. Each mixture was characterized in the fresh state, according to eight different properties, and then 10 cm x 20 cm cylinders were molded. Most specimens were submitted to accelerated curing by immersion in water tank at mild temperature (35 ± 5 °C), between 1 and 3 days, in an adaptation of method A of ASTM C684, followed by natural cooling and curing at room temperature, in the same tank, between 3 and 7 days. The properties in the hardened state were measured at 8, 35, 63, 91 and 203 days. The properties in the fresh state that best related to the carbonation measurements of the six samples were air content by the pressure method and compactability of compacted concrete, in a method adapted from BS EN 12350-4 (2009). Air content of the mixtures in the fresh state resulted in mean value of 1.7% and showed strong and inverse correlations with compressive strength, splitting tensile strength and with the measurements of carbonation depth. Further studies about this concrete are recommended to clarify the causes and limits of the inverse correlation, since they may result from effects of the air on the transition zone between paste and aggregates, or from concrete settlement in the fresh state. At 203 days, mean carbonation thickness in the three accelerated ageing methods resulted in between 4 and 5 mm, with coefficient of variation between 13% and 21% for eight out of nine groups of twelve specimens (two per mixture), which were differentiated according to the ageing method or the carbonation measurement. After an analysis of variance for three factors at this age, equivalences were observed in the carbonation measurements in two of the accelerated methods one of continuous drying at 40°C in ventilated oven and the other of one-day exposure to CO2 (5% and R.H. 75%) alternated with 27 days of drying at 40°C in ventilated oven, but neither showed similarity with the third method, which consisted in one-day water immersion alternated with 27 days of drying at 40°C in ventilated oven. Carbonation measurements in specimens submitted to the third method, involving only water immersion and drying, resulted in optimum contrast with the phenolphthalein indicator and showed higher probabilities of equality of means, regardless of the measurement method. It is expected that further research about these methods can bring advances in the control of concrete carbonation resistance, by mean or characteristic values, and better technological knowledge of the variables in verifying the design service life of steel reinforcement and structures in general.

Orientadores: Antonio Ludovico Beraldo, Holmer Savastano Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-04T18:06:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimentel_LiaLorena_D.pdf: 8380973 bytes, checksum: ef3487c321678b6667f0d10a5d68da33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A grande quantidade de resíduos agro-industriais, aliada à proibição do uso do amianto e à necessidade de solucionar problemas ambientais decorrentes do depósito e/ou queima destes resíduos, impulsionam a pesquisa para o desenvolvimento de compósitos fibro-vegetais-cimento. A durabilidade desses compósitos é um dos fatores mais importantes para a colocação deste material no mercado consumidor. Existem várias pesquisas desenvolvidas ou em andamento, algumas propondo o tratamento químico das fibras vegetais, outras fazendo uso de produtos que alterem a composição da matriz cimentícia. A utilização de polímeros em concreto e argamassa, com o objetivo de melhorar sua durabilidade é cada vez mais freqüente e a característica de certos polímeros de melhorar a aderência entre fibra e matriz, além de reduzir a capacidade de absorção de água, pode vir a melhorar a durabilidade desses compósitos. Este estudo visou a caracterização de propriedades físicas e mecânicas de compósito biomassa vegetal-cimento modificado com polímeros e a análise da durabilidade desse compósito. Foi testado um polímero de base acrílica em dois tipos de compósitos: um executado com polpas celulósicas (de Eucalipto e da reciclagem de papel jornal) e outro executado com resíduo de Pinus caribaea. Foram realizados ensaios de envelhecimento acelerado por meio de ciclos de imersão em água e secagem, e por imersão em água quente, além do processo de envelhecimento natural, por exposição dos corpos-de-prova às intempéries. As propriedades físicas do compósito avaliadas foram: a massa específica, a absorção total de água por imersão e o índice de vazios. As propriedades mecânicas avaliadas foram determinadas por meio de ensaios de resistência à tração na flexão analisando-se a tensão e a energia de ruptura; também foi determinado o módulo de deformação dinâmico, com auxílio de ultra-som. O microscópio eletrônico de varredura permitiu constatar a modificação da característica morfológica do compósito com a adição do polímero e o estado das fibras dentro do compósito ao longo do tempo. O uso do polímero melhorou o desempenho mecânico do compósito nas primeiras idades, além de promover uma significativa redução da capacidade de absorção de água, denotando sua adequação para aumentar a durabilidade do compósito / Abstract: Several researches on vegetal-fiber-cement composites have been developed aiming to solve problems related to the banishment of asbestos and environmental damages due to deposition or burnirng of agro-industry residues. The durability of the cellulose-cement composites is a key factor to introduce such material in the market. Several researches have been developed aiming to avoid the degradation of vegetable fiber-cement, some of them using chemically treated fibers and others modifying the matrix. Polymers have been used in concrete and mortar production to increase the durability. Composite degradation can be controled by polymers that modify the fiber-matrix bond and the amount of water absorption. The goal of this work was to characterize the physical and the mechanical properties of cellulose-cement composites modified by a polymer and to evaluate the subsequent durability of these materials. The dispersion of an acrylic based polymer was evaluated with two types of composites: one with cellulose pulps (Eucalyptus and wastepaper) and another with Pinus caribaea particles. The physical properties under observation were water absorption by immersion, apparent void volume and bulk density. The mechanical properties of toughness and modulus of rupture were determined by flexural test. The dynamic elasticity modulus was obtained by ultrasonic method. Samples were subjected to natural aging tests and to accelerated-aging tests by repeated soak and dry cycles and warm-water immersion. By the range of composites analyzed, the use of the polymer improves the initial mechanical properties of composites and promotes a significant decrease of the water absorption. The scanning electron microscopy (SEM) allowed to verify the modification of the morphologic characteristic of the composite with the polymeric addition and the preservation of the fibers along the time. The use of the polymer improved the mechanical performance of the composite in the first ages, besides promoting a significant reduction of the capacity of absorption of water, denoting its adaptation to increase the durability of the composite / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutor em Engenharia Agrícola

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study investigated the effect of thermal treatment technique, used in two treatment conditions: treated wood in an autoclave and after conditioning, subject to the treatment under electric heater (combination), and treated wood by using only electric kiln (oven) on mechanical, hygroscopic and biological properties of Pinus taeda L. and Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden woods, comparing them with the results obtained for the untreated wood. For that three trees with 25 years, were deployed for each species from which it drew the first two logs for making the samples used in the evaluations. In the combination treatment these parts were subjected to thermo treatment by autoclaving at 130°C/ ± 3°C and pressure of 2 kgf/ cm² for 3 hours and after a conditioning period, subjected to electric heat in an oven at 160°C/ ± 1°C for the same period, already parts for just treatment in oven were exposed the last condition. The physical properties consisted in the evaluation of weight loss and specific weight assigned to treatment, equilibrium moisture content, rate of water absorption, effectiveness of water repellency, anti swelling efficiency, tangential, radial, and volumetric swelling and coefficient of anisotropy, the mechanical properties consisted in evaluating the modulus of elasticity and rupture in bending, maximum resistance to compression parallel, Janka hardness, impact resistance, and finally to the biological was employed accelerated decay test in the laboratory using white rot fungi and brown. The effect of heat treatment employed in the two methodologies resulted in different effects than expected with regard to the mechanical and biological. The results indicated that heat treatments used were effective in reducing the hygroscopicity and increased dimensional stability of both species, the best results for the combination method. To provide the mechanical properties of different effects, reaching an increase of resistance to certain properties and for durability of biological parts, treatments favored decay fungi employees, more pronounced effect for the combined method. / A presente pesquisa objetivou investigar o efeito da técnica de retificação térmica, empregada sob duas condições de tratamento: madeira tratada em autoclave e após condicionamento, submetida ao tratamento em estufa (combinação), e madeira tratada pelo uso de estufa elétrica apenas (estufa), nas propriedades mecânicas, higroscópicas e biológicas das madeiras de Pinus taeda L. e Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, comparando-as com os resultados obtidos para a madeira sem tratamento. Para tanto, foram amostradas três árvores com 25 anos, para cada espécie, de onde se extraíram as duas primeiras toras, para confecção dos corpos de prova utilizados nas avaliações. No tratamento de combinação, as peças foram submetidas a termorretificação em autoclave a 130ºC/±3°C e pressão de 2 kgf/cm², por 3 horas e, após um período de condicionamento, submetidas ao calor em estufa elétrica a 160°C/±1°C, pelo mesmo período; já as peças destinadas apenas ao tratamento em estufa foram submetidas a última condição. As propriedades físicas consistiram na avaliação da perda de peso e massa específica, atribuída ao tratamento, umidade de equilíbrio, taxa de absorção de água, efetividade de repelência à água, eficiência anti inchamento, inchamento tangencial, radial, volumétrico e coeficiente de anisotropia; as propriedades mecânicas consistiram na avaliação do módulo de elasticidade e ruptura em flexão estática, resistência máxima à compressão paralela, dureza de Janka, resistência ao impacto; por fim, para as propriedades biológicas, empregou-se o ensaio de apodrecimento acelerado em laboratório, utilizando fungos de podridão branca e parda. O efeito do tratamento térmico empregado sob as duas metodologias, provocaram resultados diferentes do esperado, no que se refere as propriedades mecânicas e biológicas. Os resultados obtidos indicaram que os tratamentos térmicos empregados, foram eficientes na redução da higroscopicidade e aumento da estabilidade dimensional de ambas as espécies, com os melhores resultados obtidos pelo método de combinação. Para as propriedades mecânicas, os tratamentos térmicos promoveram efeitos diversos, chegando a um incremento da resistência para certas propriedades e, em relação à durabilidade biológica das peças, os tratamentos favoreceram o apodrecimento aos fungos empregados, efeito mais pronunciado para o método combinado.