Este trabalho tem como objetivo contribuir para o entendimento da interação entre duas substâncias de natureza hidrofílica água e celulose cujas propriedades são fortemente influenciadas pelas pontes ou ligações de hidrogênio. As ligações de hidrogênio, LH, estão presentes nas fibras de celulose reforçando tanto o interior da cadeia polimérica como proporcionando alta aderência entre essas cadeias. A existência de efeitos cooperativos entre essas LH tem sido considerada por alguns autores como um fator que contribui para a grande estabilidade mecânica das fibras de celulose. As propriedades da água são únicas entre os líquidos de baixo peso molecular: alto ponto de ebulição, menor densidade em fase sólida do que em fase líquida, existência de uma fase líquida metaestável água super-resfriada abaixo de 0ºC, etc. Em espaços restritos de natureza hidrofílica a água confinada se comporta de forma análoga a água super-resfriada e atua como um excelente adesivo. O entendimento de sistemas envolvendo materiais hidrofílicos tais como sólidos, géis e macromoléculas e a água, contribui para o desenvolvimento de novos materiais e para o entendimento dos sistemas vivos. Neste trabalho são abordados a adesão entre água e fibras de celulose de diferentes comprimentos e o efeito de determinados íons sobre a viscosidade de suspensões de celulose em água. Os resultados obtidos com celulose de fibras curtas e finas evidenciam a presença de água confinada, através da transição característica da mesma observada em -45ºC(228K). Esta evidência é corroborada pela ausência dessa transição quando os sais, que quebram as LHs e impedem o confinamento da água, estão presentes no sistema formado pela celulose e a água. / This dissertation aims to contribute to understand the interaction between two hydrophilic substances water and cellulose whose properties are strongly influenced by hydrogen bonding. Hydrogen bonds, HB, are present in cellulose fibers reinforcing the interior of the polymeric chain and allowing for high adherence among these chains. These intra and inter HB has been considered by some authors as a factor that contributes to the high mechanical stability of cellulose fibers. The water properties are unique among liquids with low molecular weight: high boiling point, lower density in the solid state phase than in the liquid phase and even at temperatures above 273K, water does not behave as a liquid in restricted space. If confined by two surfaces, the confined water behaves as an excellent adhesive. The understanding of systems involving hydrophilic materials, such as solids, gels, macromolecules, and water contributes to both the development of new materials and the understanding of live systems. This dissertation is a contribution to the understanding of the interaction among cellulose fibers and water. The results obtained with short and fine cellulose fibers show the presence of confined water exhibiting its characteristic transition in -45 º C (228K). This evidence is corroborated by the absence of this transition when the salts which breaks the LHs and thus, prevent the formation of confined water are present in the system formed by the cellulose and water.

Pontes são estruturas denominadas obras de arte ou obras especiais, utilizadas em rotas e vias de comunicação, possibilitando que veículos atravessem obstáculos naturais ou artificiais como, por exemplo, rios. Tais estruturas são calculadas e construídas considerando os esforços aos quais serão submetidas em serviço e sua distribuição na estrutura. Além disso, também existe a necessidade de se avaliar as frequências naturais de vibração para garantir a segurança das mesmas. No presente trabalho são analisados alguns problemas relacionados às vibrações de pontes e viadutos em grelha, resultantes das variações de rigidez e massa nessas estruturas. Essa análise foi feita considerando-se que vibrações excessivas não condizem com o conforto humano e durabilidade da ponte. Ademais, para a estrutura é interessante fugir do efeito de ressonância, que acontece quando a frequência de excitação coincide com uma das frequências naturais de oscilação do sistema. Essa condição faz o sistema vibrar em amplitudes cada vez maiores, podendo causar inclusive a ruína. Para estudar formas de sair de uma frequência natural não amortecida indesejada, foi realizada uma pesquisa paramétrica das características dinâmicas deste tipo de estrutura, modificando parâmetros como rigidez (pela distribuição de longarinas e de transversinas), massa (devido à alteração das dimensões) e danos estruturais causados durante a vida útil da estrutura. Com intuito de estudar diversos modelos, foram adotadas três diferentes situações de projeto: superestrutura com variadas alturas de longarinas e transversinas, da qual foi possível concluir que a altura da longarina tem mais impacto na frequência natural não amortecida da estrutura que a transversina; pequenos defeitos ou danos na estrutura e o efeito de uma longarina rompida para os quais foram comparadas suas frequências naturais não amortecidas. As análises foram realizadas pelo Método dos Elementos Finitos, utilizando-se o programa comercial SAP2000. / Bridges are structures sometimes referred as works of art or special works, used on routes and roads that allow vehicles to cross natural or artificial obstacles, such as rivers. Such structures are calculated and constructed considering the efforts to which they will be submitted in service and their distribution in the structure. In addition, there is also a need to evaluate the natural frequencies of vibration to ensure their safety. In the present study some effects were analyzed related to the vibrations of grid bridges and viaducts resulting from changes in stiffness and mass in these structures. This analysis was made considering that excessive vibrations are not consistent with human comfort and bridge durability. For the structure, it is interesting to stay away from the resonance effect, which occurs when the excitation frequency matches one of the natural frequencies of oscillation of the system. This leads to oscillation with increasing amplitudes which may cause even the ruin. In order to study several models, three different design situations were adopted: superstructure with varying heights of beams and crossbeams, from which it was possible to conclude that the height of the beams has more impact on the undamped natural frequency of the structure than the crossbeams; small defects or damage to the structure and the effect of a ruptured beam for which its undamped natural frequencies were compared. The analysis were performed using the Finite Element Method, using the SAP2000 commercial program.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Estruturas). Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2010

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Estruturas de Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Dr. Álvaro Cunha

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008