É realizado um estudo da dinâmica de vigas em micro e nano escalas, baseado em modelos contínuos não clássicos de acordo com teorias que consideram a dependência de escala (parâmetros de comprimento característico interno, energia de deformação e tensão superficial): teoria não local de Eringen, teoria do gradiente de deformação e teoria da elasticidade de superfície. Esses modelos são formulados matricialmente a fim de visualizar e comparar as modificações geradas pela inclusão dos efeitos mencionados. A obtenção de soluções harmônicas no tempo resulta em problemas de autovalor regulares e singulares, e polinômios característicos de ordem superior. O comportamento das soluções é determinado pela introdução de frequências críticas não clássicas, as quais se reduzem a frequência crítica clássica quando os efeitos de escala são negligenciados. As abordagens utilizadas para determinação de modos e frequências naturais de vibração são o método espectral com uso da base gerada pela resposta fundamental e base de Euler, e modificações do método da decomposição de Adomian. Respostas forçadas e não lineares são obtidas utilizando aproximação espectral para a resposta impulso distribuída e o método de Adomian. É constatado que para o caso biapoiado os efeitos não locais influenciam as frequências naturais, preservando o comportamento qualitativo dos modos. Propriedades dinâmicas para vigas fixa-livre são mais influenciadas, apresentando modos degenerados. Quando a espessura da viga é comparável à medida de comprimento interno, o modelo gradiente de deformação sofre maior influência em relação aos resultados clássicos. Os efeitos de superfície tem influência apenas na nanoescala, na microescala os resultados tendem aos resultados clássicos. / It is worked out a study of micro and nano beam dynamics, based on non classical continuum theories, that consider the size dependence (internal characteristic length parameters, strain energy and surface stress): Eringen's non local theory, strain gradient and surface elasticity theory. These models were written within a matrix framework in order to visualize and compare the modifications due to the inclusion of the small scale e ects. The nding of time-harmonic solutions leads to regular and singular eigenvalue problems that involve higher-order characteristic polynomials. The behavior of solutions was determined by the introduction of non-classical critical frequencies that reduced to the classical Timoshenko critical frequency when size e effects are neglected. The approaches used for the obtention of mode shapes and natural frequencies were: the spectral method with the natural basis generated by fundamental response and the Euler's basis, and modi cations of the Adomian decomposition method. Forced and non linear responses are obtained by using spectral approximation of the distributed impulse response and with the Adomian method. It is observed, in agreement with corresponding literature, that for simply supported beams, the non local e ects change natural frequencies but somehow preserve the qualitative behavior of the modes. Dynamical properties of clamped free beams su er more in uence, showing the appearance of degenerated modes for some non local parameters. The strain gradient model exhibits more in uence in relation to classical results when beam thickness is comparable to the material length scale parameter. The surface e ects have influence only in the nanoscale, in microscale results tend to classical results.

É realizado um estudo da dinâmica de vigas em micro e nano escalas, baseado em modelos contínuos não clássicos de acordo com teorias que consideram a dependência de escala (parâmetros de comprimento característico interno, energia de deformação e tensão superficial): teoria não local de Eringen, teoria do gradiente de deformação e teoria da elasticidade de superfície. Esses modelos são formulados matricialmente a fim de visualizar e comparar as modificações geradas pela inclusão dos efeitos mencionados. A obtenção de soluções harmônicas no tempo resulta em problemas de autovalor regulares e singulares, e polinômios característicos de ordem superior. O comportamento das soluções é determinado pela introdução de frequências críticas não clássicas, as quais se reduzem a frequência crítica clássica quando os efeitos de escala são negligenciados. As abordagens utilizadas para determinação de modos e frequências naturais de vibração são o método espectral com uso da base gerada pela resposta fundamental e base de Euler, e modificações do método da decomposição de Adomian. Respostas forçadas e não lineares são obtidas utilizando aproximação espectral para a resposta impulso distribuída e o método de Adomian. É constatado que para o caso biapoiado os efeitos não locais influenciam as frequências naturais, preservando o comportamento qualitativo dos modos. Propriedades dinâmicas para vigas fixa-livre são mais influenciadas, apresentando modos degenerados. Quando a espessura da viga é comparável à medida de comprimento interno, o modelo gradiente de deformação sofre maior influência em relação aos resultados clássicos. Os efeitos de superfície tem influência apenas na nanoescala, na microescala os resultados tendem aos resultados clássicos. / It is worked out a study of micro and nano beam dynamics, based on non classical continuum theories, that consider the size dependence (internal characteristic length parameters, strain energy and surface stress): Eringen's non local theory, strain gradient and surface elasticity theory. These models were written within a matrix framework in order to visualize and compare the modifications due to the inclusion of the small scale e ects. The nding of time-harmonic solutions leads to regular and singular eigenvalue problems that involve higher-order characteristic polynomials. The behavior of solutions was determined by the introduction of non-classical critical frequencies that reduced to the classical Timoshenko critical frequency when size e effects are neglected. The approaches used for the obtention of mode shapes and natural frequencies were: the spectral method with the natural basis generated by fundamental response and the Euler's basis, and modi cations of the Adomian decomposition method. Forced and non linear responses are obtained by using spectral approximation of the distributed impulse response and with the Adomian method. It is observed, in agreement with corresponding literature, that for simply supported beams, the non local e ects change natural frequencies but somehow preserve the qualitative behavior of the modes. Dynamical properties of clamped free beams su er more in uence, showing the appearance of degenerated modes for some non local parameters. The strain gradient model exhibits more in uence in relation to classical results when beam thickness is comparable to the material length scale parameter. The surface e ects have influence only in the nanoscale, in microscale results tend to classical results.

É realizado um estudo da dinâmica de vigas em micro e nano escalas, baseado em modelos contínuos não clássicos de acordo com teorias que consideram a dependência de escala (parâmetros de comprimento característico interno, energia de deformação e tensão superficial): teoria não local de Eringen, teoria do gradiente de deformação e teoria da elasticidade de superfície. Esses modelos são formulados matricialmente a fim de visualizar e comparar as modificações geradas pela inclusão dos efeitos mencionados. A obtenção de soluções harmônicas no tempo resulta em problemas de autovalor regulares e singulares, e polinômios característicos de ordem superior. O comportamento das soluções é determinado pela introdução de frequências críticas não clássicas, as quais se reduzem a frequência crítica clássica quando os efeitos de escala são negligenciados. As abordagens utilizadas para determinação de modos e frequências naturais de vibração são o método espectral com uso da base gerada pela resposta fundamental e base de Euler, e modificações do método da decomposição de Adomian. Respostas forçadas e não lineares são obtidas utilizando aproximação espectral para a resposta impulso distribuída e o método de Adomian. É constatado que para o caso biapoiado os efeitos não locais influenciam as frequências naturais, preservando o comportamento qualitativo dos modos. Propriedades dinâmicas para vigas fixa-livre são mais influenciadas, apresentando modos degenerados. Quando a espessura da viga é comparável à medida de comprimento interno, o modelo gradiente de deformação sofre maior influência em relação aos resultados clássicos. Os efeitos de superfície tem influência apenas na nanoescala, na microescala os resultados tendem aos resultados clássicos. / It is worked out a study of micro and nano beam dynamics, based on non classical continuum theories, that consider the size dependence (internal characteristic length parameters, strain energy and surface stress): Eringen's non local theory, strain gradient and surface elasticity theory. These models were written within a matrix framework in order to visualize and compare the modifications due to the inclusion of the small scale e ects. The nding of time-harmonic solutions leads to regular and singular eigenvalue problems that involve higher-order characteristic polynomials. The behavior of solutions was determined by the introduction of non-classical critical frequencies that reduced to the classical Timoshenko critical frequency when size e effects are neglected. The approaches used for the obtention of mode shapes and natural frequencies were: the spectral method with the natural basis generated by fundamental response and the Euler's basis, and modi cations of the Adomian decomposition method. Forced and non linear responses are obtained by using spectral approximation of the distributed impulse response and with the Adomian method. It is observed, in agreement with corresponding literature, that for simply supported beams, the non local e ects change natural frequencies but somehow preserve the qualitative behavior of the modes. Dynamical properties of clamped free beams su er more in uence, showing the appearance of degenerated modes for some non local parameters. The strain gradient model exhibits more in uence in relation to classical results when beam thickness is comparable to the material length scale parameter. The surface e ects have influence only in the nanoscale, in microscale results tend to classical results.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

PINHEIRO, Everton Alves Rodrigues. Produção de sedimentos em diferentes escalas espaciais: o caso da bacia do rio Jaguaribe-Ce. 2013. 78 f. Dissertação (Mestrado em engenharia agrícola)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-21T17:55:30Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_earpinheiro.pdf: 3703203 bytes, checksum: c95c3adf3ffec6e70b38002f926bdc33 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-21T20:12:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_earpinheiro.pdf: 3703203 bytes, checksum: c95c3adf3ffec6e70b38002f926bdc33 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-21T20:12:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_earpinheiro.pdf: 3703203 bytes, checksum: c95c3adf3ffec6e70b38002f926bdc33 (MD5) Previous issue date: 2013 / Erosion, transport and sediment deposition are environmental issues that affect society, mainly due to the decrease in agricultural production, decreased storage capacity of reservoirs, the intensification of desertification processes, the occurrence of floods and reduction of water availability. The current trend of the hydrosedimentological studies is addressing large scale in order to generate results with implications to planning of basins. Therefore, the monitoring and hydrosedimentological analysis of the sub-basins are of great importance for the understanding of local processes, in addition, these studies when consistently, become part of the database of investigations that cover large systems, in some situations, the global scale. The objective of this research is to study the specific sediment yield in the Jaguaribe River Basin (JRB), with the proposal to examine the relationship between this variable and the drainage area in order to identify if the data have an allometry trend with the spatial scale. The specific sediment yield data were obtained from primary and secondary sources, covering different measurement methods and a wide range of areas (6.8 x 10-5 km² to 4.8 x 104 km²). The primary data were originated from an automated hydrosedimentological section, monitoring of hillslope by erosion pins and reservoirs bathymetric surveys. Secondary data were originated from previous investigations conducted in several sub-basins of the Jaguaribe River, also contemplating different measurement methods and scales. The results of this research show that: (i) the calibration of the turbidimeter by sediment re-suspension method was shown to be as a reasonable alternative to semiarid conditions. Improvement at timescale of the sedimentological measures by turbidity allowed a more representative analysis of the suspended sediment concentration dynamics at studied control section; (ii) average specific sediment yield of the JRB was 347 t km-2 yr-1, the least was 1.1 t km-2 year-1 and the maximum was 1,340 t km-2 year-1; (iii) the attributes erosivity, geology and vegetation cover, when analyzed separately, didn’t induce any clear relationship between specific sediment yield and drainage area. However, the watersheds with vegetation cover over 80% had an average sediment yield of 139 t km-2 year-1, while those with vegetation cover less than 40% achieved an average of 545 t km-2 year-1, showing the importance of vegetation in reducing soil detachment and sediment transport; (iv) the present study indicated that the relationship between sediment yield and drainage area of the Jaguaribe River, with positive allometry to areas up to 400 km², did not follow the regular pattern established by the data of many rivers in the world. Saved better judgment, the positive allometry found in this study is novel to with not-glacial behavior regions; (v) the positive allometry found in this research may be interpreted that the Depressão Sertaneja, the main geomorphological unit in the JRB, is still in adjustment phase, where the erosion processes responsible for the leveling of the surface are contributing to increase sediment yield up to certain scale. Above the area (400 km²) at which specific sediment yield begins decreased, the process of sediment deposition becomes dominant upon production and transport processes. / A erosão, o transporte e a deposição de sedimentos são questões ambientais que afetam a sociedade, principalmente devido ao decréscimo da produtividade agrícola, à diminuição da capacidade de armazenamento dos reservatórios, à intensificação dos processos de desertificação, à ocorrência de inundações e à redução da disponibilidade hídrica. A tendência atual dos estudos hidrosedimentológicos é abordar grandes escalas, a fim de gerar resultados com implicações para o planejamento das bacias hidrográficas. Porém, o monitoramento e a análise hidrosedimentológica de sub-bacias são de grande importância para o entendimento dos processos locais. Além disso, esses estudos, quando consistentes, se tornam parte do banco de dados das investigações que englobam os grandes sistemas, em algumas situações, a escala global. Objetiva-se com esta pesquisa estudar a produção específica de sedimentos na Bacia do Rio Jaguaribe (BRJ), com a proposta de analisar as relações entre esta variável e a área de drenagem, a fim de identificar se os dados possuem alometria com a escala espacial. Os dados de produção de sedimentos foram obtidos de fontes primárias e secundárias, contemplando diferentes métodos de medição e larga faixa de áreas (6,8 x 10-5 km² a 4,8 x 104 km²). Os dados primários advieram do monitoramento de uma seção hidrosedimentológica automatizada, monitoramento de uma encosta por pinos de erosão e batimetrias de reservatórios. Os dados secundários foram originados de investigações anteriores conduzidas em diversas escalas de sub-bacias do Rio Jaguaribe, também contemplando diferentes métodos de medição. Os resultados encontrados por esta pesquisa mostram que: (i) a calibração do turbidímetro por meio da resuspensão de sedimentos se mostrou uma alternativa plausível para as condições semiáridas. A melhoria da escala temporal no monitoramento sedimentológico através das medidas de turbidez permitiu uma análise mais representativa da dinâmica da concentração de sedimentos suspensos da seção estudada; (ii) a produção de sedimentos média da BRJ foi de 347 t km-2 ano-1, mínimo de 1,1 t km-2 ano-1 e máximo de 1.340 t km-2 ano-1; (iii) os atributos erosividade, geologia e cobertura vegetal, quando analisados separadamente, não induziram a nenhuma relação clara entre a produção específica de sedimentos e a área de drenagem. Porém, as bacias com cobertura vegetal acima de 80% tiveram uma média de produção de sedimentos de 139 t km-2 ano-1, enquanto aquelas com cobertura inferior a 40% obtiveram média de 545 t km-2 ano-1, evidenciando a importância da vegetação na redução da desagregação do solo e transporte de sedimentos; (iv) o presente estudo indicou que a relação entre produção de sedimentos e área de drenagem do Rio Jaguaribe, com alometria positiva para áreas de até 400 km², não seguiu o padrão regular estabelecido pelos dados de muitos rios do mundo. Salvo melhor juízo, a alometria positiva encontrada por este trabalho é inédita para regiões não glaciais; (v) a alometria positiva encontrada por esta pesquisa pode ser um indicativo de que a Depressão Sertaneja, unidade geomorfológica principal da BRJ, ainda está em fase de ajustamento, ou seja, os processos de erosão responsáveis pelo aplainamento da superfície estariam contribuindo para o aumento da produção de sedimento até uma determinada faixa de escala. A partir da área (400 km²) na qual se inicia o decaimento da produção de sedimento, os processos de deposição dos sedimentos passam a ser dominantes sobre os processos de produção e transporte.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In Hydrological rainfall-runoff models, rainfall is one of the main variables analyzed before being used as input data. However, its peculiar characteristics of occurrence make it challenging to measure, especially for developing countries, since it requires monitoring networks with high spatial and temporal resolutions. To overcome such problems, the use of remote sensing to estimate rainfall is being gradually diffused, with results considered of good reliability. In this sense, the objective was to evaluate the results generated by a rainfall-runoff modeling, using precipitation information estimated by the TRMM satellite, applied to four watersheds of different scales. To achieve this objective was used the concentrated model IPH II in the version for Windows® (WIN_IPH2 version 2, denominated in this work as WIPH2). In a first analysis, conducted for the watersheds of the rivers Turvo (1,540 km2), Ijuí (9,450 km2), Jacuí (38,700 km2) and Alto Uruguai (61,900 km2), which are located in southern Brazil, it was observed that the precipitation estimates provided by the TRMM satellite generated consistent spatialized mean rainfall in relation to the generated by rain gauges networks. Were found errors about 7.5% (Ijuí River watershed) to 15% (Turvo River, Jacuí River and Alto Uruguai watersheds). In overall, the daily mean rainfall, generated by the TRMM estimates, increased their correlation with the rain gauges information, as there was an increase in the watershed drainage area. In the modeling, it was noted that the WIPH2 showed good fit for the simulation of flows in the selected watersheds, with exception to the application in the Alto Uruguai watershed. In some cases, even though the mean rainfall estimated by the TRMM had generated greater uncertainty regarding the data generated by the different rain gauge networks, the model was able to compensate the deficiency of this information, by changing parameters within limits considered acceptable for the characteristics watershed. It was found that, in overall, precipitation estimated by the TRMM produced improvements in the flow evaluation coefficient (Nash-Sutcliffe NS, and correlation R coefficients), as there was an increase in the watershed drainage area until the Jacuí River watershed, with a decrease of the coefficients for the Alto Uruguai watershed, which was probably caused by the inadequacy of the WIPH2 concentrated model to the heterogeneous characteristics of the last watershed. In places with good rainfall monitoring coverage, the satellite estimates produced lower results than those generated by information measured by rain gauges. In places where the lack of equipment is accentuated and/or their distribution is non-uniform, the use of satellite estimates proved to be more reliable, reaching clearly superior results. In this sense, it was concluded that the TRMM satellite estimates may present as good alternatives to watersheds with scarce rainfall information measures on the ground, having great chances to show better results when compared to information of rain gauges scarce and poorly distributed. / Nos modelos hidrológicos chuva-vazão, a precipitação é uma das principais variáveis analisadas antes de ser utilizada como informação de entrada. Entretanto, suas características peculiares de ocorrência a tornam de mensuração desafiadora, principalmente para países em desenvolvimento, já que requer redes de monitoramento com elevadas resoluções espaciais e temporais. Para contornar tais problemas, o uso do sensoriamento remoto para estimar precipitações está sendo aos poucos difundido, com resultados considerados de boa confiabilidade. Neste sentido, objetivou-se avaliar os resultados gerados por uma modelagem chuva-vazão, utilizando-se de informações de precipitação estimadas pelo satélite TRMM, aplicada a quatro bacias hidrográficas de diferentes escalas. Para isso foi utilizado o modelo concentrado IPH II, na versão para Windows® (WIN_IPH2 versão 2, denominado neste trabalho como WIPH2). Em uma primeira análise, realizada para as bacias hidrográficas dos rios Turvo (1.540 km2), Ijuí (9.450 km2), Jacuí (38.700 km2) e Alto Uruguai (61.900 km2), localizadas na região sul do Brasil, observou-se que as estimativas de precipitação fornecidas pelo satélite TRMM geraram chuvas médias espacializadas consistentes em relação às geradas pelas redes de pluviômetros, apresentando erros de volume na ordem de 7,5% (bacia do Rio Ijuí) a 15% (bacias dos rios Turvo, Jacuí e Alto Uruguai). Em geral, as chuvas médias diárias, geradas pelas estimativas do TRMM, aumentaram suas correlações com as informações de pluviômetros, conforme houve um aumento da área de drenagem da bacia hidrográfica. Na modelagem, notou-se que o WIPH2 mostrou bom ajuste para a simulação das vazões nas bacias selecionadas, com ressalvas à aplicação na bacia do Alto Uruguai. Em alguns casos, mesmo que a precipitação média estimada pelo TRMM possuísse maior incerteza com relação aos dados gerados pelas diferentes redes de pluviômetros, o modelo conseguiu compensar a deficiência desta informação, por meio da alteração de parâmetros, dentro de limites considerados aceitáveis para as características das bacias hidrográficas. Verificou-se que, em geral, as precipitações estimadas pelo TRMM produziram melhoras no coeficiente de avaliação das vazões (coeficientes de Nash-Sutcliffe NS, e de correlação - R), à medida em que houve um aumento da área de drenagem da bacia hidrográfica até a bacia do Rio Jacuí, com decréscimo dos coeficientes para a bacia do Alto Uruguai, que provavelmente foi causado pela falta de adequação do modelo concentrado WIPH2 às características heterogêneas da última bacia. Em locais com boa cobertura de monitoramento pluviométrico, as estimativas de satélite produziram resultados inferiores aqueles gerados por informações mensuradas em solo; já em locais onde a escassez de equipamentos é acentuada e/ou sua distribuição é não-uniforme, a utilização de estimativas de satélite se mostrou mais confiável, chegando a resultados visivelmente superiores. Neste sentido, concluiu-se que as estimativas do satélite TRMM podem se apresentar como boas alternativas para bacias com escassez de informações de precipitação medidas em solo, tendo grandes chances de apresentarem melhores resultados quando comparadas com informações pontuais escassas e mal distribuídas.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Este trabalho apresenta um estudo sobre o fenômeno do deslizamento na interface entre concreto e polímero reforçado com fibra (PRF) de carbono por meio da realização e análise de ensaios experimentais. O objetivo geral é investigar o efeito de escala no descolamento entre concreto e PRF. Buscou-se analisar a influência da variação da dimensão do corpo de prova de concreto no colapso de interface ao manter a mesma geometria de PRF aderida. A metodologia adotada consiste em sobrepor dois corpos de prova cilíndricos sobre o plano de seção transversal e ligados por três tiras de PRF de forma simétrica. A parte inferior do conjunto é fixa e aplica-se uma força de tração na parte superior, induzindo o surgimento de tensões de cisalhamento na interface. Foram utilizados corpos de prova moldados e extraídos de vigas de concreto, com diferentes dimensões: 5cm x 10cm, 10cm x 20cm e 15cm x 30cm. Treze geometrias diferentes do material compósito aderido foram usadas. Em alguns experimentos observou-se a ruptura no concreto, pois alcançou-se a tensão normal limite que o corpo de prova resiste antes de atingir a tensão de cisalhamento necessária para acontecer o descolamento. Isso foi notado principalmente nos corpos de prova menores, que resistem a uma força menor de tração. Não se notou uma influência da dimensão do corpo de prova na força máxima até o descolamento, tensão de cisalhamento e rigidez. Apesar de experimentos com corpos de prova menores levarem a bons resultados na análise do descolamento, verificou-se que o que limita seu uso é que muitas vezes é atingida a tensão normal limite que o concreto resiste, causando sua ruptura. Além disso, nos casos de deslizamento verificados com corpos de prova menores foi necessário utilizar uma geometria de PRF muito pequena, o que conduz a uma elevada tensão de cisalhamento máxima, exigindo o uso de um alto fator de correção. O processo de extração pode causar danos no concreto, como microfissuração, principalmente nos corpos de prova menores. Não foi possível concluir sobre a influência do uso de testemunhos no colapso de interface, mas foi notada uma alteração nas curvas de força versus deslocamento ao se usar corpos de prova extraídos, e em cada ensaio a influência foi de uma forma diferente. Não pareceu adequado analisar o deslizamento em testes com testemunhos. / This research is a study about the debonding phenomenon at interface between concrete and carbon fiber reinforced polymer (FRP) by way of performance and analysis of experimental tests. The objective of this study is to investigate the size effect in concrete and FRP debonding. The influence of variation of size concrete specimen on interface failure was analyzed when the same FRP geometry was adhered. Two concrete cylinders specimens are superimposed on plane of cross section, and the specimens are connected by three FRP pieces symmetrically adhered in the longitudinal perimeter. The lower part is fixed and the top is pulled. This induces appearance of shear stresses at interface. Different cylinders specimens made and core samples were used: 5cm x 10cm, 10cm x 20cm and 15cm x 30cm. Different thirteen geometries of the composite material were adhered. The failure happened in concrete in some experiments because concrete reached the normal strength before the shear stress required for the debonding, especially in smaller specimens because the tensile load carrying capacity for these cases is lower. An influence of specimen size was not noticed in the maximum load and shear stresses for debonding, and stiffness. Although experiments with smaller specimens generate good results, the reason that limits their use is the fact that the concrete often reaches the normal stress capacity. In addition, a very small FRP geometry was used in tests of debonding with smaller specimens. The use of a small FRP geometry resulted in a high shear stress, and with this use, it is necessary to use a high correction factor. The extraction process can cause damage to concrete such as micro cracking, especially in smaller specimens. It was not conclude about the influence of use of core samples in interface failures, but a change of the load versus displacement graph was noted. The influence of use of core samples happened differently in each test. An debonding analysis in tests with core samples may not be appropriate. / Dissertação (Mestrado)

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A erosÃo, o transporte e a deposiÃÃo de sedimentos sÃo questÃes ambientais que afetam a sociedade, principalmente devido ao decrÃscimo da produtividade agrÃcola, à diminuiÃÃo da capacidade de armazenamento dos reservatÃrios, à intensificaÃÃo dos processos de desertificaÃÃo, à ocorrÃncia de inundaÃÃes e à reduÃÃo da disponibilidade hÃdrica. A tendÃncia atual dos estudos hidrosedimentolÃgicos à abordar grandes escalas, a fim de gerar resultados com implicaÃÃes para o planejamento das bacias hidrogrÃficas. PorÃm, o monitoramento e a anÃlise hidrosedimentolÃgica de sub-bacias sÃo de grande importÃncia para o entendimento dos processos locais. AlÃm disso, esses estudos, quando consistentes, se tornam parte do banco de dados das investigaÃÃes que englobam os grandes sistemas, em algumas situaÃÃes, a escala global. Objetiva-se com esta pesquisa estudar a produÃÃo especÃfica de sedimentos na Bacia do Rio Jaguaribe (BRJ), com a proposta de analisar as relaÃÃes entre esta variÃvel e a Ãrea de drenagem, a fim de identificar se os dados possuem alometria com a escala espacial. Os dados de produÃÃo de sedimentos foram obtidos de fontes primÃrias e secundÃrias, contemplando diferentes mÃtodos de mediÃÃo e larga faixa de Ãreas (6,8 x 10-5 km a 4,8 x 104 kmÂ). Os dados primÃrios advieram do monitoramento de uma seÃÃo hidrosedimentolÃgica automatizada, monitoramento de uma encosta por pinos de erosÃo e batimetrias de reservatÃrios. Os dados secundÃrios foram originados de investigaÃÃes anteriores conduzidas em diversas escalas de sub-bacias do Rio Jaguaribe, tambÃm contemplando diferentes mÃtodos de mediÃÃo. Os resultados encontrados por esta pesquisa mostram que: (i) a calibraÃÃo do turbidÃmetro por meio da resuspensÃo de sedimentos se mostrou uma alternativa plausÃvel para as condiÃÃes semiÃridas. A melhoria da escala temporal no monitoramento sedimentolÃgico atravÃs das medidas de turbidez permitiu uma anÃlise mais representativa da dinÃmica da concentraÃÃo de sedimentos suspensos da seÃÃo estudada; (ii) a produÃÃo de sedimentos mÃdia da BRJ foi de 347 t km-2 ano-1, mÃnimo de 1,1 t km-2 ano-1 e mÃximo de 1.340 t km-2 ano-1; (iii) os atributos erosividade, geologia e cobertura vegetal, quando analisados separadamente, nÃo induziram a nenhuma relaÃÃo clara entre a produÃÃo especÃfica de sedimentos e a Ãrea de drenagem. PorÃm, as bacias com cobertura vegetal acima de 80% tiveram uma mÃdia de produÃÃo de sedimentos de 139 t km-2 ano-1, enquanto aquelas com cobertura inferior a 40% obtiveram mÃdia de 545 t km-2 ano-1, evidenciando a importÃncia da vegetaÃÃo na reduÃÃo da desagregaÃÃo do solo e transporte de sedimentos; (iv) o presente estudo indicou que a relaÃÃo entre produÃÃo de sedimentos e Ãrea de drenagem do Rio Jaguaribe, com alometria positiva para Ãreas de atà 400 kmÂ, nÃo seguiu o padrÃo regular estabelecido pelos dados de muitos rios do mundo. Salvo melhor juÃzo, a alometria positiva encontrada por este trabalho à inÃdita para regiÃes nÃo glaciais; (v) a alometria positiva encontrada por esta pesquisa pode ser um indicativo de que a DepressÃo Sertaneja, unidade geomorfolÃgica principal da BRJ, ainda està em fase de ajustamento, ou seja, os processos de erosÃo responsÃveis pelo aplainamento da superfÃcie estariam contribuindo para o aumento da produÃÃo de sedimento atà uma determinada faixa de escala. A partir da Ãrea (400 kmÂ) na qual se inicia o decaimento da produÃÃo de sedimento, os processos de deposiÃÃo dos sedimentos passam a ser dominantes sobre os processos de produÃÃo e transporte. / Erosion, transport and sediment deposition are environmental issues that affect society, mainly due to the decrease in agricultural production, decreased storage capacity of reservoirs, the intensification of desertification processes, the occurrence of floods and reduction of water availability. The current trend of the hydrosedimentological studies is addressing large scale in order to generate results with implications to planning of basins. Therefore, the monitoring and hydrosedimentological analysis of the sub-basins are of great importance for the understanding of local processes, in addition, these studies when consistently, become part of the database of investigations that cover large systems, in some situations, the global scale. The objective of this research is to study the specific sediment yield in the Jaguaribe River Basin (JRB), with the proposal to examine the relationship between this variable and the drainage area in order to identify if the data have an allometry trend with the spatial scale. The specific sediment yield data were obtained from primary and secondary sources, covering different measurement methods and a wide range of areas (6.8 x 10-5 km to 4.8 x 104 kmÂ). The primary data were originated from an automated hydrosedimentological section, monitoring of hillslope by erosion pins and reservoirs bathymetric surveys. Secondary data were originated from previous investigations conducted in several sub-basins of the Jaguaribe River, also contemplating different measurement methods and scales. The results of this research show that: (i) the calibration of the turbidimeter by sediment re-suspension method was shown to be as a reasonable alternative to semiarid conditions. Improvement at timescale of the sedimentological measures by turbidity allowed a more representative analysis of the suspended sediment concentration dynamics at studied control section; (ii) average specific sediment yield of the JRB was 347 t km-2 yr-1, the least was 1.1 t km-2 year-1 and the maximum was 1,340 t km-2 year-1; (iii) the attributes erosivity, geology and vegetation cover, when analyzed separately, didnât induce any clear relationship between specific sediment yield and drainage area. However, the watersheds with vegetation cover over 80% had an average sediment yield of 139 t km-2 year-1, while those with vegetation cover less than 40% achieved an average of 545 t km-2 year-1, showing the importance of vegetation in reducing soil detachment and sediment transport; (iv) the present study indicated that the relationship between sediment yield and drainage area of the Jaguaribe River, with positive allometry to areas up to 400 kmÂ, did not follow the regular pattern established by the data of many rivers in the world. Saved better judgment, the positive allometry found in this study is novel to with not-glacial behavior regions; (v) the positive allometry found in this research may be interpreted that the DepressÃo Sertaneja, the main geomorphological unit in the JRB, is still in adjustment phase, where the erosion processes responsible for the leveling of the surface are contributing to increase sediment yield up to certain scale. Above the area (400 kmÂ) at which specific sediment yield begins decreased, the process of sediment deposition becomes dominant upon production and transport processes.

Avaliou-se as emissões dos gasses poluentes 'SO IND.2', NOx, THC e CO, e efeitos de escala de reator no processo de absorção de 'SO IND.2' por calcário em leitos fluidizados borbulhantes atmosféricos sob combustão de carvão mineral com alto teor de cinza e enxofre. Dois combustores de carvão em leito fluidizado foram utilizados: uma planta de bancada de seção circular de 0,16 m de diâmetro, e uma planta piloto de seção quadrada de 0,5 x 0,5 m. Foram controlados, tendo em vista situações operacionais típicas, o excesso de ar, a velocidade de fluidização (U/'U IND.MF'), a granulometria do particulado, e a temperatura do processo. As variáveis principais de análise foram a relação Ca/S de alimentação, altura do nível do leito e geometria do reator. A primeira foi variada pelo controle das taxas de alimentação de carvão e calcário e a segunda pelo controle da altura do leito expandido. Foram medidas as concentrações de gases na descarga do reator ('SO IND.2', 'O IND.2', 'CO', 'CO IND.2', NOx e THC), e as distribuições granulométricas e composição química dos materiais presentes no leito, elutriado e sangrado. Os resultados obtidos na planta de bancada foram comparados aos resultados obtidos na planta piloto. Indicaram que as diferenças encontradas são devidas principalmente a condições operacionais diferentes. O efeito de escala do reator, para as dimensões das plantas de bancada e piloto deste trabalho, mostrou-se desprezível. / Gas emissions of 'SO IND.2', NOx, THC and CO, and reactor scale effects were evaluated for the process of absorption of 'SO IND.2' by limestone in atmospheric bubbling fluidized bed combustion of high ash high sulfur coal. Two different fluidized bed reactor plants were used: a bench cylindrical section reactor 0.16 m internal diameter, and a pilot square section reactor 0.5 x 0.5 m. Air excess, fluidization velocity(U/'U IND.MF'), particle size and process temperature were established having in view typical operational conditions. The parameters varied for analysis were the Ca/S feeding ratio, height of the bed, and geometry of the reactor. The first was varied by controlling the feed rates of coal and limestone, and the second by controlling the height of the expanded bed. Gas concentrations were measured at the reactors exit ('SO IND.2', 'O IND.2', CO, 'CO IND.2', NOx and THC). Size distributions and chemical composition were determined for the bed, overflow and elutriated materials. The results obtained in the bench plant were compared to those obtained in the pilot plant. The differences found between the results of the two plants were attributed mainly to differences in operational conditions. The effect of scale, for the dimensions of the plants considered in this work, resulted not significant.

Avaliou-se as emissões dos gasses poluentes 'SO IND.2', NOx, THC e CO, e efeitos de escala de reator no processo de absorção de 'SO IND.2' por calcário em leitos fluidizados borbulhantes atmosféricos sob combustão de carvão mineral com alto teor de cinza e enxofre. Dois combustores de carvão em leito fluidizado foram utilizados: uma planta de bancada de seção circular de 0,16 m de diâmetro, e uma planta piloto de seção quadrada de 0,5 x 0,5 m. Foram controlados, tendo em vista situações operacionais típicas, o excesso de ar, a velocidade de fluidização (U/'U IND.MF'), a granulometria do particulado, e a temperatura do processo. As variáveis principais de análise foram a relação Ca/S de alimentação, altura do nível do leito e geometria do reator. A primeira foi variada pelo controle das taxas de alimentação de carvão e calcário e a segunda pelo controle da altura do leito expandido. Foram medidas as concentrações de gases na descarga do reator ('SO IND.2', 'O IND.2', 'CO', 'CO IND.2', NOx e THC), e as distribuições granulométricas e composição química dos materiais presentes no leito, elutriado e sangrado. Os resultados obtidos na planta de bancada foram comparados aos resultados obtidos na planta piloto. Indicaram que as diferenças encontradas são devidas principalmente a condições operacionais diferentes. O efeito de escala do reator, para as dimensões das plantas de bancada e piloto deste trabalho, mostrou-se desprezível. / Gas emissions of 'SO IND.2', NOx, THC and CO, and reactor scale effects were evaluated for the process of absorption of 'SO IND.2' by limestone in atmospheric bubbling fluidized bed combustion of high ash high sulfur coal. Two different fluidized bed reactor plants were used: a bench cylindrical section reactor 0.16 m internal diameter, and a pilot square section reactor 0.5 x 0.5 m. Air excess, fluidization velocity(U/'U IND.MF'), particle size and process temperature were established having in view typical operational conditions. The parameters varied for analysis were the Ca/S feeding ratio, height of the bed, and geometry of the reactor. The first was varied by controlling the feed rates of coal and limestone, and the second by controlling the height of the expanded bed. Gas concentrations were measured at the reactors exit ('SO IND.2', 'O IND.2', CO, 'CO IND.2', NOx and THC). Size distributions and chemical composition were determined for the bed, overflow and elutriated materials. The results obtained in the bench plant were compared to those obtained in the pilot plant. The differences found between the results of the two plants were attributed mainly to differences in operational conditions. The effect of scale, for the dimensions of the plants considered in this work, resulted not significant.