A cada ano aproximadamente 1,25 milhões de pessoas são vítimas fatais de acidentes no trânsito no mundo. Por conta disso, os acidentes viários são globalmente considerados um problema de saúde pública, aumentando os esforços para criação de projetos seguros que evitem sua ocorrência. Para tanto, um dos fatores contribuintes mais estudados são as condições superficiais das estradas, principalmente no que tange ao atrito entre pneu/pavimento e as condições climáticas que possam influir nessa interação. Estudos sugerem intervenções no sentido da troca de revestimento asfáltico das vias, aumentando sua drenagem superficial e o atrito oferecido, a fim de se observar os efeitos dessa técnica na redução do número de acidentes. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho é avaliar a importância da textura superficial dos pavimentos na ocorrência de acidentes rodoviários em condição de pista molhada por meio de estudo de caso em um trecho de serra da pista sentido Norte da Rodovia Régis Bittencourt - BR116, que interliga Curitiba a São Paulo. Nele foram selecionados dois trechos experimentais que receberam intervenção no pavimento com a incorporação de revestimento asfáltico com granulometria descontínua do tipo gap-graded. Foram realizados ensaios de campo e de laboratório, além do acompanhamento do número de acidentes. Quanto a essa última etapa, percebeu-se que, imediatamente após a intervenção, o número de acidentes decai significativamente. Para o Trecho Experimental 1 a ocorrência desses eventos volta a crescer, contudo, para o Trecho Experimental 2 se atinge um nível de constância. Em se tratando dos ensaios de campo, observam-se oscilações entre as medições, porém, os valores calculados de International Friction Index (IFI) foram classificados majoritariamente como \"ótimos\". Quanto aos ensaios de laboratório, os resultados obtidos indicam boas características de drenagem e de aderência pneu/pavimento. Por fim, como principal contribuição deste trabalho, apresenta-se o cálculo da efetividade da intervenção por meio dos Métodos Empírico de Bayes (EB) e Diferenças em Diferenças (DD). O primeiro retornou um valor de redução no número total acidentes, o segundo computou além do total, a redução para pista seca e pista molhada, separadamente. / Each year approximately 1.25 million people are fatal victims of traffic accidents in the world. Because of it, road accidents are globally considered as public health problem, increasing efforts to create safe projects, avoiding its occurrence. Therefore, one of the most studied contributing factors is the surface conditions of the roads, especially with regard to the tire/pavement friction and the climatic conditions that may influence this interaction. Studies suggest interventions to change the asphalt pavement of the roadways, increasing its surface drainage and the friction offered, in order to observe the effects of this technique in reducing the number of accidents. In this context, the objective of this work is to evaluate the importance of the superficial texture of the pavements in the occurrence of road accidents in wet road conditions by means of a case study in a section of the north - western Régis Bittencourt Highway - BR116, which connects Curitiba to São Paulo. In it, two experimental sections were selected that received intervention in the pavement with the incorporation of asphalt coating with discontinuous granulometry of the gap-graded type. Field and laboratory tests were performed, as well as the monitoring of the number of accidents. Regarding this last stage, it was noticed that, immediately after the intervention, the number of accidents decreases significantly. For Experimental Section 1 the occurrence of these events grows again, however, for Experiment 2 if a level of constancy is reached. In the case of field tests, fluctuations between the measurements are observed, however, the calculated International Friction Index (IFI) values were classified as \"optimal\". Regarding laboratory tests, the results obtained indicate good drainage and tire/pavement friction characteristics. Finally, as the main contribution of this work, the calculation of the effectiveness of the intervention is presented through the Methods Empirical of Bayes (EB) and Differences in Differences (DD). While the former returned a reduction value in the total number of accidents, the second counted besides the total, the reduction in dry and wet road, separately.

Resumo: O trabalho de análise do uso de materiais alternativos no Alto Forno 1 da ArcelorMittal Tubarão estabelece uma taxa de substituição de cada material alternativo, plástico e pneu, em relação ao uso exclusivo do carvão mineral injetado no Alto Forno através das ventaneiras. A taxa de utilização de plástico e pneu é avaliada considerando o aporte de energia e dos agentes necessários para a reação química de redução do minério de ferro em ferro metálico. No presente trabalho são elaborados os balanços de massa e de energia de acordo com a configuração operacional vigente no segundo semestre de 2009 para o Alto Forno 1 e com os dados de produção do mês de julho de 2009. O resultado mostra a viabilidade técnica do uso de plástico ou pneu e estabelece as condições de uso de cada um em relação à quantidade, tipo e granulometria. A substituição energética decorrente do uso de plástico e pneu estabelece uma forma de aplicação segura e controlada deste resíduo, além de agregar valor a estes materiais normalmente descartados pela sociedade. Contribui também para amenizar os impactos ambientais decorrentes da falta de uma destinação regulamentada e eficaz para plásticos descartados e pneus inservíveis / Abstract: The study of alternative fuel materials in the Blast Furnace 1 of ArcelorMittal Tubarão, establishes a rate of each material analyzed, waste plastics packaging and waste tires, in order to replace part of the pulverized coal that is usually injected in to the Blast Furnace through the tuyeres. The injection rate of waste plastic packaging and waste tires is analyzed considering the energy input and the necessary elements for the iron ore reduction chemical reaction. The mass and energy balance is done according to the operational configuration of the Blast Furnace 1 in the second semester of 2009 and operation data from July of 2009. The result of the study shows technical viability to use waste plastics packaging and waste tires and establish requirements for the injection, such as flow rate and particles size. The alternative energy provided from these waste materials builds a safety and controlled way to reach the best utilization for each one. Moreover, the environmental impact can be reduced due to its disposal is normally done in outdoor areas / Orientador: José Antonio Perrella Balestieri / Coorientador: João Andrade de Carvalho Junior / Banca: Luiz Roberto Carrocci / Banca: Ricardo Dias Martins de Carvalho / Mestre

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kelly Cristina Castro.pdf: 7907485 bytes, checksum: d1994b876e16d9072883ffc1c83d2c64 (MD5) Previous issue date: 2012-08-02 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / The tires are polymeric materials that are difficult to reuse and recycling due to the presence of steel and molecular structure thereof. The increase in the national fleet of vehicles led to an increase in production and thus dispose of tires. When tires reach the end of life, they become unusable, being most often disposed of improperly. When this occurs there are problems related to public health and the environment. The general objective of this study was to facilitate the reuse of waste tire rubber by incorporating matrix in high density polyethylene (HDPE). In order to improve the interfacial adhesion and final properties sought to reconcile the mix with the addition of ethylene octene-1 (C2C8). The size and distribution of rubber particles from tires were evaluated by the technique of particle size distribution. The morphological characterizations were made in a Raman spectrometer coupled with optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The mechanical properties were studied by testing the tensile and impact strength, to evaluate them statistical tests were performed. The thermal characterizations were made by differential scanning calorimetry (DSC) and with the aid of thermo-optical analysis of Hot Stage. It was observed through the scanning electron micrographs of the processing performed on twin-screw extruder was effective, resulting in mixtures with good distribution and dispersion. The FT-Raman spectra showed that the compatibilizing agent has not acted on the interface of the mixture and that the powder particles of tire rubber were encapsulated by HDPE. The impact resistance of binary mixtures PEAD/C2C8 showed a significant increase in the mixtures and HDPE / PBP properties were maintained at levels up to 40% of powdered rubber tire (PBP). The blends also exhibited high values of elongation at break compared to the pure polymer, with the samples that showed high values of impact resistance also showed a high deformation. The C2C8 did not act as nucleating agent, and there was a lowering of the melting temperature and crystallization was influenced by cooling rates. A major benefit of this study was the possibility of adding a large quantity of tire rubber powder in the matrix retaining the properties of impact resistance. Accordingly, reduced material costs. / Os pneus são materiais poliméricos de difícil reaproveitamento e reciclagem, devido à presença do aço e estrutura molecular dos mesmos. A elevação na frota nacional de veículos provocou um aumento na produção e, consequentemente, descarte de pneus. Quando os pneus chegam ao final da vida útil, tornam-se inservíveis, sendo na maioria das vezes descartados de forma inadequada. Quando isso ocorre surgem problemas relacionados com a saúde pública e meio ambiente. O objetivo geral desse trabalho foi viabilizar o reaproveitamento de resíduos de borracha de pneu através da incorporação em matriz de polietileno de alta densidade (PEAD). Com intuito de melhorar a adesão interfacial e propriedades finais buscou-se compatibilizar a mistura com adição do copolímero de etileno octeno-1 (C2C8). O tamanho e distribuição das partículas de borracha de pneu foram avaliados pela técnica de distribuição granulométrica. As caracterizações morfológicas foram feitas em um espectrômetro Raman com microscópio ótico acoplado e por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As propriedades mecânicas foram estudadas por ensaios de resistência a tração e impacto, para avaliá-las foram realizados testes estatísticos. As caracterizações térmicas foram feitas por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e com auxilio da análise termo-ótica de Hot Stage. Observou-se através das micrografias eletrônicas de varredura que o processamento realizado em extrusora dupla-rosca foi eficiente, resultando em misturas com boa distribuição e dispersão. Os espectros FT-Raman mostraram que o agente compatibilizante não agiu na interface das misturas e que as partículas de pó de borracha de pneu foram encapsuladas pelo PEAD. A resistência ao impacto das misturas binárias PEAD/C2C8 apresentaram um aumento significativo e nas misturas PEAD/PBP as propriedades foram mantidas em teores de até 40% de pó de borracha de pneu (PBP). As misturas também apresentaram valores elevados de deformação na ruptura se comparado com o polímero puro, sendo que, as amostras que apresentaram valores altos de resistência ao impacto também apresentaram alta deformação. O C2C8 não agiu como agente nucleante, sendo que ocorreu um abaixamento da temperatura de fusão e a cristalização foi influenciada pelas taxas de resfriamento. Um dos maiores benefícios do trabalho foi a possibilidade da adição de grande quantidade pó de borracha de pneu na matriz mantendo as propriedades de resistência ao impacto. Nesse sentido, diminuição dos custos dos materiais.

Durante o desenvolvimento de um novo pneu, um dos maiores desafios enfrentados pelo engenheiro é assegurar sua integridade estrutural, pois o envelhecimento dos compostos de borracha é inevitável. Ele leva a mudanças na estrutura molecular e nas propriedades mecânicas dos materiais, resultando em mudanças indesejáveis no desempenho do pneu. Este trabalho apresenta uma metodologia para determinar o comportamento estrutural do pneu envelhecido a partir de análises de elementos finitos (FEA- Finite Element Analysis). É apresentada também uma investigação das condições de contorno, como temperatura, composição do ar e tempo de exposição, para reproduzir em laboratório o envelhecimento observado no mercado. Durante sua vida útil, o pneu sofre deformações cíclicas gerando calor devido ao fenômeno de histerese. A região mais crítica é a extremidade das cinturas, onde as temperaturas atingem valores de 70ºC para pneus de carros e 100ºC para caminhões. O ar permeia através dos componentes do pneu criando uma condição oxidativa propícia à fadiga e propagação de trincas. O envelhecimento está associado às condições operacionais do pneu, porém os engenheiros buscam acelerar os testes laboratoriais aumentando a temperatura, segundo a lei de Arrhenius. O trabalho de Ahagon é reproduzido aqui para interpretar os mecanismos de envelhecimento, o que é possível a partir da análise da relação entre o alongamento à ruptura e o módulo a 100% de deformação. O modelo de pneu proposto é capaz de avaliar concentrações de tensão e prever o comportamento dinâmico dos pneus envelhecidos. A correta caracterização dos compostos mostrou-se essencial para garantir uma correta modelagem e análise, o que leva a um melhor desenvolvimento do pneu e a uma vida útil maior. / During the development of a new tire one of the challenges the engineer must face is to assure tire structural integrity. Rubber compound aging is unavoidable and it changes material molecular structure and mechanical properties resulting in undesirable changes in tire performance. This work presents a methodology to assess the structural behavior of aged tires using the finite element analysis (FEA) with an aged rubber compound characterization. It also presents an investigation regarding the boundary conditions, such as temperature, air composition and time of exposure, to reproduce in laboratory the aging observed in the market. During service life, the tire undergoes repeated and complex stress cycles resulting in heat generation by hysteresis. It is critical in regions like belt edges where temperature measurements show values up to 70ºC for passenger car tires and more than 100ºC for trucks. The inflated air permeates through the tire components leading to oxidative conditions propitious to fatigue and crack propagation. Aging is related to the tire operational conditions but engineers usually accelerate the process in lab tests by increasing the temperature, following the Arrhenius law. Ahagon\'s previous work was reproduced here and used to interpret the aging mechanisms, by analyzing the relation between elongation to brake and the modulus at a hundred percent elongation for different aging conditions. The proposed tire model is able to analyze structural stress concentrations and predict the dynamic behavior of aged tires. The correct compound characterization showed to be essential to assure a good modeling and analysis, which leads to a better tire development and a longer service life.

Existe uma preocupação geral quanto à aderência que se pode obter entre os pneus de uma aeronave e as superfícies das pistas de aeroportos, principalmente naqueles em que operam aeronaves a jato, em altas velocidades, tornando a aderência um fator importante relacionado à segurança de vôo. O atrito nas pistas muda ao longo do tempo, em função do tráfego, das condições climáticas e das práticas de manutenção adotadas. Contaminantes, tais como água e resíduos de borracha, causam diminuição do atrito das superfícies das pistas, em grandes extensões, principalmente nas zonas de toque. Este trabalho analisa a aderência pneu-pavimento em revestimentos asfálticos aeroportuários, por meio da avaliação da macrotextura, do atrito dinâmico, do atrito medido com o Pêndulo Britânico e da drenabilidade, em regiões das pistas submetidas a diferentes solicitações de tráfego e diferentes ações de manutenção. O Aeroporto Internacional de São Paulo / Congonhas foi escolhido para o estudo de caso, pois conta com duas pistas de pouso e decolagem com revestimentos asfálticos com grooving e tráfego de aeronaves com intensidade suficiente para promover os problemas de aderência relatados na literatura. Os resultados indicam a influência do volume de tráfego, do grooving, do acúmulo de resíduos de borracha e das práticas de manutenção sobre a aderência pneu-pavimento proporcionada pelos revestimentos. / There is a general concern about braking performance in runways pavements surfaces, particularly in airports operating turbojet aircrafts with high landing speeds, making friction become a significant safety subject. Runway friction changes along the time depending on aircraft traffic, weather conditions and maintenance works. Contaminants such as rubber deposits and water cause friction loss on pavement surface, mainly in the touchdown zone on runways, and it can reach quite extensive areas. This work analyzes the tire/pavement adherence on asphalt runways surfaces, by evaluating parameters as macrotexture, friction (using British Pendulum and MuMeter) and draining capability, in different areas of runways, submitted to different traffic and different maintenance actions. The field surveys were performed at Congonhas Airport. Congonhas operates two asphalt runways (grooved) with enough traffic to promote the adherences problems reported in literature. The results indicate how volume of traffic, grooving, rubber deposits and pavement maintenance practices can influence on runway surface adherence level.

Orientador: Wesley Góis / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2013.

Orientador: Prof. Dr. Leandro Mouta Trautwein / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2013.

A vulcanização é um processo termo-químico aplicado aos polímeros elastoméricos, também chamados de borrachas. Devido à vulcanização, as borrachas adquirem propriedades físicas que as tornam adequadas a várias aplicações mecânicas, entre estas, se destaca aquela desempenhada pelo componente automotivo pneu. Durante a vulcanização as moléculas do elastômero são unidas em vários pontos através de ligações cruzadas. Isso ocorre através do aquecimento da borracha adicionada de enxofre. O correto dimensionamento do tempo que o calor deve ser transferido ao composto de borracha a ser vulcanizado é crucial para definir as características finais deste composto. Em condições extremas, se o tempo de exposição ao calor for insuficiente, o composto continuará com comportamento de baixa resistência às deformações. Por outro lado se o tempo de exposição ao calor for excessivo, além do desperdício energético e econômico, o composto de borracha entra numa fase de reversão, que significa diminuição das propriedades já alcançadas. O dimensionamento da vulcanização de um pneu necessita basicamente de dois suportes fundamentais de engenharia: a) um modelo numérico para a reação termo-química que leve em conta a cinética de cura de cada composto de borracha do pneu; b) um modelo numérico de transmissão de calor, capaz de calcular para qualquer ponto do pneu a sua evolução térmica durante a vulcanização. Esta dissertação apresenta uma revisão da literatura sobre vulcanização de pneus, os modelos utilizados, e um modelo proposto pelo autor. Nesse, questões como reologia da borracha em regime de temperatura variável e reversão do composto recebem um tratamento numérico específico. Através da validação experimental verifica-se que o modelo proposto é altamente eficaz para aplicações industriais. / Vulcanization is a thermochemical process applied to the elastomeric polymers also called rubbers. Due to the vulcanization, rubbers acquire physical properties that make them capable to support mechanical applications, such as pneumatic tire. During the vulcanization, the elastomer molecules are tied together in many points due to the crosslinking process. This process is made possible due to the heating of the mixing of rubber and sulfur. It is very important to define the right time under the heat a rubber requires to be vulcanized. This vulcanizing period will define the future rubber characteristics. If an insufficient curing time is used for vulcanization, the rubber compound will maintain the poor characteristics of a raw rubber. In the other extreme, if a very extensive cure time is used, besides the energetic and economic losses, it will provoke reversion on the rubber, that means the reduction of the desired cured rubber properties. In order to produce a precise dimensioning of the cure cycle two fundamental engineering supports are necessary: a) a numerical model for the thermochemical reaction, dealing with the curing kinetics of each rubber compound involved in a tire; b) a numerical model for the heat transfer process, capable to determine during the vulcanization period, the temperature evolution in any point of a single tire. This work presents a discussion of previous literature on the tire vulcanization area, their cure models, and a new model proposed by the author. This model treats questions like the rubber rheology in non isothermal condition, and the compound reversion, applying to them specific numerical treatments. The use of experimental validation showed the model to be very efficient for industrial applications.

Este trabalho apresenta os resultados de um estudo laboratorial que teve por objetivo avaliar o efeito produzido pelo teor e granulometria da borracha reciclada de pneumáticos sobre as propriedades de uma mistura asfáltica densa. Foram preparadas misturas asfálticas com duas granulometrias de borracha, substituindo parte dos agregados pétreos em algumas frações da curva granulométrica (\"processo seco\"). Essas misturas foram comparadas a uma mistura de controle, sem borracha. Para avaliação das propriedades mecânicas, as misturas foram submetidas ao ensaio de compressão diametral dinâmico para determinação do módulo de resiliência, ao ensaio de resistência à tração por compressão diametral e ao ensaio de afundamento em trilha de roda em equipamento simulador de tráfego em laboratório. Os resultados mostram que a adição de partículas mais finas propicia a melhoria no desempenho quanto à deformação permanente. As misturas modificadas com borracha apresentam menores valores de módulo de resiliência e de resistência à tração quando comparadas à mistura de controle. Os resultados dos ensaios mostram que o tamanho e o teor de borracha influem nas propriedades de mistura: quanto maior o teor e o tamanho de borracha, menor o módulo de resiliência; quanto maior o teor de borracha, menor a resistência à tração. A granulometria da borracha não influenciou nos resultados de resistência à tração. A adição de borracha de pneus em obras de pavimentação asfáltica pode contribuir para a minimização dos problemas relacionados à disposição final dos pneus inservíveis e, ao mesmo tempo, melhorar algumas propriedades de engenharia das misturas asfálticas. / This work presents the findings of a laboratory study that aimed to evaluate the effects of recycled tire rubber content and gradation on the properties of dense asphalt mixtures. It was considered two ranges of rubber particle sizes, which substituted part of mineral aggregates in the mixture gradation. The rubber modified asphalt mixtures (\"dry process\") were compared to a control mixture without rubber. For the evaluation of mechanical properties, the asphalt mixtures were submitted to three laboratory tests: dynamic indirect tension for the determination of the resilient modulus; tensile strength under indirect tension; and resistance to rutting in a wheel-tracking device. The results show that smaller rubber particles increase the resistance to rutting. The rubber modified asphalt mixtures presented smaller values of resilient modulus and tensile strength than the control mixture. The tests results showed that the size and percentage of rubber affected the mixture properties: the higher the rubber size and the rubber content, the smaller the resilient modulus; the higher the rubber content, the smaller the tensile strength. The rubber gradation had no influence on the tensile strength values. The use of tire rubber in the asphalt paving industry can contribute to minimize the problems related to the disposal of used tires and, at the same time, improve some engineering properties of asphalt mixtures.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-22Bitstream added on 2014-06-13T18:26:19Z : No. of bitstreams: 1 fazzan_jv_me_ilha.pdf: 4125197 bytes, checksum: 67f962a9a375b2edc5ba8c9b6ac640a8 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O uso do concreto na elaboração de estruturas de concreto armado está ligado à capacidade das mesmas em resistir aos esforços solicitantes, por meio da aderência que existe entre os materiais aço e concreto. Considerando-se que a maioria dos concretos à base de cimento apresenta uma pequena resistência à tração, se comparada à compressão, algumas alternativas para melhorar o seu comportamento em relação a esse aspecto vem sendo estudadas com sucesso, como, por exemplo, a adição de diversos tipos de fibras. Em outro contexto, a incorporação de resíduos no concreto surge como uma possibilidade para se atenuar impactos ambientais. Um exemplo desses resíduos é o de borracha de pneu, gerado em abundância durante o processo de recauchutagem. Observa-se, no entanto, que a inclusão desse resíduo pode provocar uma diminuição da resistência e do módulo de deformação longitudinal. Atualmente, em muitos casos, a utilização de lajes treliçadas têm sido mais vantajosa que o uso de lajes maciças, tanto do ponto de vista de execução, como do ponto de vista econômico. Para as situações de pequenos e médios vãos, e para cargas não muito elevadas, é possível que as lajes treliçadas não tenham o seu desempenho estrutural muito prejudicado em função da incorporação da borracha no concreto, uma vez que a limitação de sua capacidade resistente não seria dada pelo esmagamento do concreto mas sim pelo alongamento excessivo da armadura. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo a utilização de resíduos de borracha em substituição parcial dos agregados do concreto que compõem a capa e as vigotas de lajes pré-fabricadas treliçadas unidirecionais. No total, foram ensaiados seis modelos, sendo três deles sem adição de borracha e os outros três com substituição de 10% do volume de areia por resíduo. Os modelos de lajes foram instrumentados... / The use of concrete in the manufacture of reinforced concrete structures is related to the ability of this material to resist the loads by the bond that exists between the reinforcement and the concrete. Considering that most of the cement-based concrete has a small tensile strength when compared to compression, some alternatives to improve their behavior in relation to this aspect has been studied successfully, as the addition of several types of fibers, for example. In another context, the incorporation of residues in the concrete emerges as a possibility of attenuating the environment impacts. An example is the tire rubber residue, generated in abundance during the retreading process; however, it is noted that the inclusion of this residue can cause a decrease in the compressive strength and in the module of elasticity. Currently, in many cases, the use of lattice slabs is more advantageous than the use of solid slabs, both in terms of execution, as the economic point of view. For small and medium spans, and for not high loads, it is possible that lattice slabs do not present a bad performance due to the incorporation of rubber into concrete since the limitation of its strength capacity would not be given by the concrete crushing but by the excessive reinforcement strain. Therefore, this work aims to use rubber tire residue as an aggregate in the concrete of the cover and in the concrete of the joist of the lattice precast unidirectional slabs. The residue partially replaced the fine aggregate. In total, six models were tested, being three of them without the rubber addition and the other three with replacement of 10% in the volume of sand per residue. The models were instrumented and tested for flexure at 28 days old, and the vertical displacements, the strains in concrete and in the reinforcement were recorded. The cracking... (Complete abstract click electronic access below)