O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de solos reforçados com fibras de polipropileno, submetidos a grandes deformações, que possuam características adequadas para o emprego em liners de cobertura de aterros sanitários e aterros sobre solos moles. O programa experimental consistiu na realização de ensaios triaxiais consolidados drenados com distintas trajetórias de tensões (compressão axial, descarregamento lateral e p’ constante) e isotrópicos com aplicação de altas tensões, em amostras de areia e areia-fibra, como também em ensaios de cisalhamento do tipo ring shear (executados nas matrizes de areia e bentonita, com e sem reforço fibroso) e provas de carga em placa de 0,30 m de diâmetro sobre espessas camadas de areia compactada, reforçada e não reforçada com fibras. Nesta pesquisa busca-se investigar o comportamento tensão-deformação de misturas reforçadas, os efeitos do comprimento, porcentagem, diâmetro e alongamento/ruptura das fibras, tensão de confinamento, granulometria do solo e densidade das misturas, nas propriedades mecânicas do material reforçado, bem como a influência da adição de fibras no comportamento carga-recalque e nos mecanismos de ruptura de uma areia reforçada. A análise global dos resultados permite identificar as alterações provocadas pela inclusão aleatória de fibras de polipropileno às matrizes estudadas. A adição de fibras influencia o comportamento compressivo da areia, aumenta os parâmetros de resistência ao cisalhamento de pico e pós-pico das matrizes estudadas após grandes deslocamentos horizontais, sem quedas significativas de resistência pós-pico no caso da matriz arenosa O desempenho das fibras no interior da massa de solo indica que estas sofrem deformações plásticas de tração, alongando-se em primeira instância, até atingirem a ruptura. O efeito da inclusão de fibras é mais evidente para baixas tensões efetivas médias iniciais, menores diâmetros, maiores comprimentos e maiores teores de fibras, sendo seu efeito mais pronunciado para misturas mais densas. O comportamento carga-recalque do solo arenoso é significativamente influenciado pela adição de fibras, aumentando a capacidade de suporte deste e alterando mecanismos de ruptura.

Com o desenrolar dos processos de competitividade e globalização, novas tecnologias vem sendo desenvolvidas e estão se espalhando com velocidade cada vez maior. Em particular, nos últimos anos, observa-se um elevado número de novos materiais sendo introduzidos nas edificações. A questão é que estes novos materiais apresentam características e comportamentos diferentes e, muitas vezes, ainda pouco conhecidos e estudados. O cimento Portland branco estrutural enquadra-se neste contexto, pois as modificações necessárias na constituição do cimento convencional, para manipular sua cor, acabam por afetar seu comportamento. Diante do crescimento do consumo deste produto nos últimos anos, as pesquisas científicas de concretos à base de cimento branco, que eram raras, foram intensificadas. Com o objetivo de colaborar para a caracterização do comportamento mecânico deste material, montou-se um programa experimental para analisar como a variação de alguns parâmetros básicos, como tipo de agregado graúdo (basalto e calcário), agregado miúdo (areia e calcário), adições de sílica ativa e relação água/aglomerante (0.42, 0.51 e 0.60) afeta a resistência mecânica e o módulo de deformação de concretos brancos produzidos com um dos dois cimentos brancos estruturais disponíveis no Brasil. Além do mais, as obras com utilização de concretos brancos se caracterizam por possuir um forte apelo estético. Neste caso, as exigências tradicionais, como comportamento mecânico e durabilidade, não são suficientes para caracterizar o desempenho do material. Na produção deste tipo de concreto, a cor passa a se constituir em um parâmetro de qualidade crítico, e seu controle é fundamental. A simples utilização de cimento branco não irá necessariamente permitir satisfazer as exigências de cor. A cromaticidade da mistura de concreto dependerá de todos os materiais envolvidos no processo. Neste programa de pesquisa, o controle cromático foi realizado através do método espectrofotométrico, sendo monitorados os parâmetros L*a*b*. Quanto ao comportamento mecânico os resultados foram adequados, não apresentando tendências diferentes daquelas apresentadas por concretos convencionais. Para a análise cromática a estratégia de ensaio se mostrou muito satisfatória, já que os parâmetros medidos conseguiram representar os efeitos que os materiais constituintes produzem na cor final das superfícies de concreto. Os dados coletados indicaram que os agregados calcários são mais adequados para a produção de concretos brancos, sendo de fundamental importância utilizar uma fração muito fina de tonalidade bem clara. A melhoria da durabilidade estética através da aplicação de sistemas de proteção também foi avaliada, indicando que sistemas de proteção hidrofugantes são os que menos alteram os parâmetros cromáticos do concreto branco.

O comportamento mecânico dos solos arenosos tem sido objeto de numerosos estudos e os resultados encontram-se bem descritos na literatura. Entretanto, pouco se conhece sobre o comportamento destes solos quando submetidos a certo grau de alteração de suas propriedades originais. Esta dissertação apresenta um estudo de dois solos arenosos, com características distintas, da região litorânea do estado do Rio Grande do Sul. O trabalho envolveu ensaios de laboratório para verificação de algumas propriedades mecânicas, como a compressibilidade unidimensional, a resistência ao cisalhamento e o comportamento tensão-deformação. Foram também realizados ensaios para verificação das características físicas dos grãos dos solos, por meio de ensaios de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e a análise da composição química pelo método de espectrometria de energia dispersiva (EDS). Estes ensaios especiais tiveram a finalidade de determinar o tipo de alteração ocorrente nos grãos de areia alterada. Através das análises, constatou-se que embora os dois solos sejam muito semelhantes sob o ponto de vista granulométrico e mineralógico, o comportamento mecânico do solo com alteração é profundamente modificado em relação ao solo sem alteração. Na areia alterada existe uma camada de material cimentante em torno dos grãos cujos principais elementos químicos são o ferro e o silício, em forma de sílica amorfa De uma forma geral, o material cimentante e as ligações entre grãos apresentam um aspecto poroso e fraturado. A alteração verificada corresponde a uma ação pedogenética responsável pela geração de agentes cimentantes, sem modificação nas características intrínsecas dos grãos de areia. Nos ensaios de compressão confinada sob o mesmo índice de vazios, a areia alterada apresentou maiores deformações e um índice de compressão duas vezes maior do que a areia sã. A areia alterada teve sua resistência ao cisalhamento bastante alterada pelo grau de umidade, ao contrário da areia sã, além de não ter apresentado resistência de pico para as densidades testadas.

Esta pesquisa de mestrado analisa, através de um estudo experimental, o comportamento mecânico de misturas em concreto asfáltico, utilizando agregados siderúrgicos (Escória de Aciaria) e Resíduo Areia de Fundição (R.A.F) em combinação com agregados minerais (Basalto). A reutilização destes resíduos industriais traz benefícios ambientais, pois auxilia a questão de deposição destes rejeitos, além de diminuir a degradação ambiental em áreas de extração de agregados pétreos. Foi realizada a dosagem de quatro misturas através da Metodologia Marshall, sendo uma mistura de Referência composta de agregados minerais. Para caracterização e verificação do desempenho das misturas asfálticas foi realizada a moldagem dos corpos-de-prova através da Metodologia Marshall, com uso de CAP 50/60, sendo determinado, além das propriedades Marshall, ensaios de módulo de resiliência à compressão diametral (Mr), resistência à tração (Rt), resistência à fadiga (tensão controlada), deformação permanente sob carga repetida, abrasão (Cântabro) e adesividade (Metodologia Lottman Modificada) das quatro misturas estudadas. Os resultados obtidos demonstraram que a adição dos resíduos industriais estudados ao concreto asfáltico aumenta o consumo de ligante da mistura. A incorporação de escória de aciaria à mistura em concreto asfáltico apresentou desempenho superior ao da mistura com agregados convencionais nas propriedades mecânicas e de durabilidade. A adição de Resíduo Areia de Fundição (R.A.F) em combinação com escória de aciaria não apresentou desempenho satisfatório neste estudo, uma vez que apresentou consumo de ligante elevado e propriedades mecânicas com desempenho inferior. Através do estudo ficou evidente a viabilidade da incorporação da escória de aciaria em misturas asfálticas apresentando melhora nas características mecânicas e de adesividade.

Uma nova tecnologia de soldagem, denominada Friction Spot Welding (FSpW) utiliza uma ferramenta rotativa especial que transfere energia térmica e mecânica ao material sendo soldado. O processo se destina à soldagem de juntas sobrepostas, primariamente para ligas leves, mas, em teoria, é aplicável a qualquer material que apresente boa plasticidade. A crescente competitividade tem motivado as indústrias à otimização de processos, o que tem levado ao uso cada vez mais expressivo de ligas leves nas indústrias automobilística e aeronáutica. Soma-se a isto a necessidade de redução do consumo de combustível em veículos, dada a crescente preocupação com as questões do meio ambiente. Estes fatores tornam o processo FSpW um grande atrativo seja na substituição ou no uso complementar de tecnologias consagradas como soldagem a ponto por resistência elétrica e a LASER (indústria automobilística) e rebitagem (indústria aeronáutica). Neste trabalho foi feito um estudo da aplicabilidade do processo FSpW para a liga de alumínio 6181-T4 que tem forte apelo na indústria automotiva. O estudo teve como objetivo avaliar os efeitos dos parâmetros de processo, na microestrutura, na geometria da junta e no desempenho mecânico, além de buscar a otimização do processo para a liga em estudo. Tal otimização foi feita por meio do estudo dos mecanismos de fratura das soldas sob solicitação monotônica de cisalhamento e de tração. Juntas sobrepostas foram produzidas utilizando condições de soldagem variadas, por meio de diferentes combinações de velocidade de rotação e tempo de processamento. Os resultados obtidos mostraram que soldas de alta resistência e de reprodutibilidade são possíveis com este novo processo. O botão de solda FSpW da liga 6181-T4 é constituído de três elementos (União Principal, União Secundária e Cunha). As características destes elementos, somada às transformações metalúrgicas decorrentes do processo, afetam fortemente o comportamento em fratura das juntas e, conseqüentemente, o seu desempenho mecânico. / A new welding technique referred to as Friction Spot Welding (FSpW) suitable to produce overlap joints uses a spindle to transfer mechanical and thermal energy to the material being welded. Although initially developed for lightweight alloys this welding technique is suitable to virtually any material presenting some degree of plasticity. The process has shown potential applicability to complementary use together with other well established techniques such as resistance and LASER spot welding and riveting. In this work a study of the application of the FSpW process for the automotive aluminium alloy 6181-T4 was performed. Overlap joints were produced with different welding conditions by using different combinations of tool rotation speed and welding time. The objectives were the assessment of the welding parameters on the strength, microstructure and geometry of the joints, as well as the optimization of the process. The welded joints were assessed mechanically and metallurgically aiming the investigation of the mechanisms of joint formation and the optimization of the welding parameters. The methodology used for the optimization of the welding parameters was the fracture mechanisms of the joints under shear and tension loads. The results revealed that sound welds with high strength and toughness are possible to be produced with the 6181-T4 alloy using this process. Moreover, the metallurgical investigation revealed that the spot joint is comprised by three elements: Primary Union, Secondary Union and Rim. It was found that the characteristics of these three elements in addition to the metallurgical transformations imposed to the material play a fundamental role on the fracture behaviour of the joints and thus, on its mechanical behaviour.

Este estudo analisou o efeito da aplicação do ultra-som terapêutico em lesão muscular aguda. Foi realizada uma lesão por esmagamento no músculo reto anterior do quadríceps direito e esquerdo em 26 coelhos (52 músculos) da raça Nova Zelândia, com peso médio de 2,2 kg. Após 3 dias da lesão, os animais foram tratados em um lado com ultra-som terapêutico com tipo de onda pulsada, freqüência de 1 MHz e intensidade de 0,5 W/cm2 por 5 minutos, durante 10 dias consecutivos. O músculo contralateral serviu como controle e sofreu apenas esmagamento. Após 3 dias do término da aplicação, os animais foram sacrificados e os músculos submetidos a ensaios de tração na máquina universal de ensaio, com célula de carga de 200 kgf e velocidade de 4,5 mm/minuto. Foram analisados os resultados dos ensaios de 36 músculos (18 animais), mostrando que os músculos tratados pelo ultra-som apresentaram diferença significativa na deformação máxima, carga e deformação no limite de proporcionalidade, e na energia na fase de deformação elástica. Estes resultados sugerem que a aplicação do ultra-som terapêutico pode ser benéfica para melhorar a qualidade da reparação da lesão muscular aguda. / In this investigation the effect of the therapeutic ultrasound on the healing of acute muscular lesion was evaluated. The injury was produced with a crush on the rectus femoris in 26 New Zealand white rabbits (52 muscles). Three days later pulsed ultrasound was applied to the injuried area and the opposite side muscle was kept a control. The ultrasound pulsed waves had 1 MHz of frequency, 0,5 W/cm2 of intensity and they were applied during 5 minutes for 10 days. Three days after completion of the treatment the animal was killed and the muscle submited to mechanical testing in traction. The muscles treated by ultrasound showed higher loads and deformation at the yield limit and absorbed more energy in the elastic phase. The results suggest that acute muscular lesions may benefit from the application of pulsed ultrasound in the acute phase of the reparative process.

O objetivo desta investigação foi analisar o comportamento mecânico de fêmures de ratas imaturas e próximas da maturidade, realizando ensaios de flexão, com forças aplicadas nas faces côncava e convexa deste osso. Foram selecionadas as idades de 25 e 79 dias para o ensaio mecânico. Para os ensaios mecânicos foram usados 80 fêmures esquerdos, sendo divididos igualmente em 4 grupos experimentais. Foram aleatoriamente ensaiados após 30 dias de congelamento a -20°C. Foi utilizado uma máquina universal de ensaio para a realização dos ensaios mecânicos de flexão em três pontos. Os valores foram obtidos na forma de carga versus deformação. Com a medida do momento fletor, da metade do diâmetro do osso e do momento de inércia foi obtida a tensão correspondente. Os seguintes parâmetros foram analisados: tensão máxima, módulo de elasticidade equivalente, tensão no limite de proporcionalidade, flecha no limite de proporcionalidade e energia absorvida na fase elástica, para as duas idades de ratas ensaiadas. Da análise dos resultados concluiu-se que ratas mais próximas do crescimento têm ossos com maior resistência mecânica aos esforços de flexão. Conseqüentemente, todos os parâmetros mecânicos foram significativamente maiores para os animais mais maduros. Com relação às faces de aplicação da força, verificamos que de maneira geral, não houve diferença significativa fosse a força aplicada na concavidade ou na convexidade do osso. / The mechanical behavior of mature and immature rat femora was analyzed with forces applied either to the concave or to convex surfaces of the diaphysis. The animal age was 25 or 79 days of age. Eighty animais were randomly distributed in four groups according to the age and the tested surface. The tests were in flexion and performed at roam temperature after a 30 day period of freezing at -20° Centigrades. From the curves flexion x deformation the following parameters were obtained: ultimate tension, modulus of elasticity, tension at the yield limit and the absorbed energy in the elastic phase. The data showed that the nearly matured rats have stronger banes as tested in flexion but when the strength was compared for each group with forces applied either to the concave or the convex surface no statistical differences were found between them. lt was postulated that an arrangement of the bane internai architecture may compensate for a theoretical expected difference in bane strength when the force of flexion was applied on the opposite surfaces.

A base de solo-cimento é um material de alta qualidade e durabilidade empregada na pavimentação rodoviária. Atualmente no Brasil, sua dosagem é realizada a partir de ensaios mecânicos, de forma a definir um valor mínimo de cimento que apresente resistência satisfatória. O foco da pesquisa consiste no estudo de prováveis diferenças na forma da adição do cimento: (i) mistura realizada com o solo seco, procedimento comumente adotado para dosagem, ou ainda (ii) mistura realizada com solo úmido, condição que representa o processo de produção em pista, ou usina. Ensaios mecânicos de resistência e rigidez foram realizados para as duas condições de umidade de mistura e para quatro tempos de cura (3, 7, 14 e 28 dias). As amostras moldadas a partir da umidade higroscópica apresentaram maiores valores de resistência à compressão simples e módulo de resiliência, porém menores de valores de resistência à tração por compressão diametral. O grau de saturação obtido na compactação Proctor das amostras de solo mostram que o solo compactado na umidade de campo atinge menores índices de vazios, resultando em massa específica aparente seca superiores ao solo compactado a partir da umidade higroscópica. Através do acompanhamento de um trecho experimental, foram realizadas medidas de bacias de deflexão com equipamento FWD, com o objetivo de retroanalisar os módulos resilientes das camadas constituintes da estrutura do pavimento. Os valores de módulo de resiliência retroanálisados apresentaram variações quando comparados com as determinações de rigidez determinadas em laboratório. / The soil-cement base-layer is a high quality and durable material employed in construction road. In Brazil, the soil-cement mix design is based on mechanical tests, in order to define a minimum cement content to assure satisfactory strength. The aim of this research is to study possible differences in the way cement is added to the mixture: (i) soil in the dry moisture condition (hygroscopic), common procedure adopted in laboratory for the mixture design, or (ii) soil in the wet moisture condition, common procedure during the road construction, or in the mix plant. Mechanical tests for strength and stiffness measurement were performed using both initial moisture conditions, and for four curing times (3, 7, 14, and 28 days). The sample compacted in the hygroscopic moisture condition showed higher strength in ultimate compressive strength (UCS) and resilient modulus (RM) tests. The degree of saturation calculated for the soil samples from the compaction test (Proctor) showed that the soil at wet moisture condition decreased the air voids. It resulted in higher dry density when compared with the soil at the dry moisture condition. One experimental test site, with soil-cement in the base layer was constructed and monitored. Its structural evaluation with Falling Weight Deflectometer (FWD) was used for backcalculation of the resilient modulus of the pavement layers. The backcalculated resilient modulus results were smaller than the values obtained from laboratory sample testing.

Este trabalho trata do emprego de técnicas numéricas de otimização - utilizando o método do Gradiente Reduzido Generalizado - para o balanceamento de mecanismno espaciais ou tri-dimensionais do tipo \"RSSR\". O critério de balanceamento visa a minimização da resultante das forças e da resultante dos momentos de reação na base do mecanismo. As modificações no comportamento dinâmico do mecanismo são realizadas por meio da variação na geometria de contra-pesos acrescentados às peças móveis numa ditribuição de massa \"off-line\". Para verificação dos resultados teóricos, construiu-se uma bancada de ensaios para comparação entre os níveis de vibração da base dos mecanismos desbalenceado e balanceado, ambos funcionando na mesma condição de operação. / The Generalized Reduced Gradient method of numerical optimization was successfully applied in obtaining the reduction of moments and forces transmitted by a spatial RSSR mechanism to its base. Such a modification of dynamical behavior of the mechanism, or balancing, was achieved by the addition of counter-weights attached to the movable links in an off-line position. The evaluation of the obtained optimum configuration has been performed by comparing the measured vibration levels of the base of physical models of the balanced and unbalanced mechanism.

Este trabalho trata da síntese ótima de mecanismos articulados planos movidos por acionadores prismáticos. O objetivo da síntese é a geração de movimento e trajetória para três e quatro posições. A otimização se refere ao parâmetro ângulo de transmissão. Apresenta-se também, neste trabalho, como os programas de otimização funcionam em exemplos retirados da literatura de projeto de mecanismos. / This work deals with optimum synthesis of four-bar linkages. The synthesis objective is motion and path generation for the threee and four precision. The optimization concerns the parameter transmissin angle. The effectiveness of the optimization programs has been tested using examples obtained from the mechanism design literature.