Propiciado pela construção de uma pista experimental inteiramente instrumentada com medidores de deformação e de temperatura na Cidade Universitária, este trabalho buscou o entendimento de inúmeros fatores intervenientes no desempenho do whitetopping ultradelgado, recente técnica de manutenção de pavimentos asfálticos com a utilização de delgadas placas de concreto, sob tráfego característico urbano, em condições tipicamente tropicais de uso, sobre uma pequena espessura de concreto asfáltico remanescente de fresagem. Com o intuito de nortear o problema em questão, além da revisão bibliográfica, foram realizados levantamentos periódicos das condições estruturais e funcionais deste pavimento; leituras contínuas de temperaturas e deformações obtidas por meio de um sistema automatizado de captação de dados junto aos instrumentos colocados no interior das placas; caracterização dos gradientes térmicos presentes nas placas durante as diferentes estações climáticas do ano. Foram realizadas provas de carga, estáticas e dinâmicas, com intuito de verificar os reais níveis de deformação aos quais as placas estariam sujeitas quando da interação com o tráfego; posteriormente, realizou-se modelagem numérica por meio de um programa de elementos finitos objetivando uma comparação com os dados obtidos nas provas de carga, analisando inclusive o posicionamento da linha neutra neste pavimento composto. Por fim, em uma sucinta abordagem sobre as deflexões antes e depois da execução do whitetopping ultradelgado, observou-se o tipo de comportamento estrutural do pavimento nas condições em que o experimento foi realizado. Ao término da pesquisa, inferiu-se que os gradientes térmicos dependem de vários fatores climáticos que não somente a temperatura ambiente, importando também a irradiação solar, o número de horas de sol, a velocidade de crescimento e decréscimo da temperatura ambiente; os gradientes térmicos encontrados não são importantes para o acréscimo nos níveis de tensões nas placas, não alterando assim a vida à fadiga do whitetopping ultradelgado, considerada a magnitude destes gradientes, as diminutas dimensões das placas e ainda a presença de aderência na interface concreto e concreto asfáltico. Em provas de carga, concluiu-se que os valores de tensões obtidos em campo mantêm grandezas semelhantes com os provenientes de modelos numéricos e ainda observou-se o vasto potencial de utilização das provas dinâmicas. Dado o excelente desempenho observado nas condições do experimento, mesmo com as placas aderidas a uma delgada camada asfáltica, fator que diferentemente do relatado no exterior não comprometeu o desempenho, não foi possível fazer uma avaliação em termos funcionais do desempenho deste tipo de pavimento. Verificou-se a significativa redução nas deflexões após a execução das placas, visualizando inclusive a transferência de cargas entre sucessivas placas, quando mantida a integridade estrutural das demais camadas do pavimento. / In this work, several factors affecting behavior and performance of ultra-thin whitetopping were evaluated taking advantage of a full scale experimental pavement, restored by applying such technique. Temperatures and thermal gradients in concrete thin slabs were evaluated by almost one year, comprising al the seasons. Load tests were carried out to allow strains measurements on concrete as well to define the deflection basins on whitetopped pavements. The experimental research has permitted to verify the dependence of thermal gradients on air temperature and solar radiation among other factors. It was observed that the thermal gradients practically do not affect behavior of the thin slabs. Stresses received from load tests compared to finite element generated stresses shown to maintain a good and closed relation. Due to good performance observed along the experiment it became not possible to establish patterns of functional performance. Expressive decrease of deflection level was observed over concrete overlays allowing to infer some load transfer on joints when the slabs are to be laid over non distressed old asphalt pavements.

Propiciado pela construção de uma pista experimental inteiramente instrumentada com medidores de deformação e de temperatura na Cidade Universitária, este trabalho buscou o entendimento de inúmeros fatores intervenientes no desempenho do whitetopping ultradelgado, recente técnica de manutenção de pavimentos asfálticos com a utilização de delgadas placas de concreto, sob tráfego característico urbano, em condições tipicamente tropicais de uso, sobre uma pequena espessura de concreto asfáltico remanescente de fresagem. Com o intuito de nortear o problema em questão, além da revisão bibliográfica, foram realizados levantamentos periódicos das condições estruturais e funcionais deste pavimento; leituras contínuas de temperaturas e deformações obtidas por meio de um sistema automatizado de captação de dados junto aos instrumentos colocados no interior das placas; caracterização dos gradientes térmicos presentes nas placas durante as diferentes estações climáticas do ano. Foram realizadas provas de carga, estáticas e dinâmicas, com intuito de verificar os reais níveis de deformação aos quais as placas estariam sujeitas quando da interação com o tráfego; posteriormente, realizou-se modelagem numérica por meio de um programa de elementos finitos objetivando uma comparação com os dados obtidos nas provas de carga, analisando inclusive o posicionamento da linha neutra neste pavimento composto. Por fim, em uma sucinta abordagem sobre as deflexões antes e depois da execução do whitetopping ultradelgado, observou-se o tipo de comportamento estrutural do pavimento nas condições em que o experimento foi realizado. Ao término da pesquisa, inferiu-se que os gradientes térmicos dependem de vários fatores climáticos que não somente a temperatura ambiente, importando também a irradiação solar, o número de horas de sol, a velocidade de crescimento e decréscimo da temperatura ambiente; os gradientes térmicos encontrados não são importantes para o acréscimo nos níveis de tensões nas placas, não alterando assim a vida à fadiga do whitetopping ultradelgado, considerada a magnitude destes gradientes, as diminutas dimensões das placas e ainda a presença de aderência na interface concreto e concreto asfáltico. Em provas de carga, concluiu-se que os valores de tensões obtidos em campo mantêm grandezas semelhantes com os provenientes de modelos numéricos e ainda observou-se o vasto potencial de utilização das provas dinâmicas. Dado o excelente desempenho observado nas condições do experimento, mesmo com as placas aderidas a uma delgada camada asfáltica, fator que diferentemente do relatado no exterior não comprometeu o desempenho, não foi possível fazer uma avaliação em termos funcionais do desempenho deste tipo de pavimento. Verificou-se a significativa redução nas deflexões após a execução das placas, visualizando inclusive a transferência de cargas entre sucessivas placas, quando mantida a integridade estrutural das demais camadas do pavimento. / In this work, several factors affecting behavior and performance of ultra-thin whitetopping were evaluated taking advantage of a full scale experimental pavement, restored by applying such technique. Temperatures and thermal gradients in concrete thin slabs were evaluated by almost one year, comprising al the seasons. Load tests were carried out to allow strains measurements on concrete as well to define the deflection basins on whitetopped pavements. The experimental research has permitted to verify the dependence of thermal gradients on air temperature and solar radiation among other factors. It was observed that the thermal gradients practically do not affect behavior of the thin slabs. Stresses received from load tests compared to finite element generated stresses shown to maintain a good and closed relation. Due to good performance observed along the experiment it became not possible to establish patterns of functional performance. Expressive decrease of deflection level was observed over concrete overlays allowing to infer some load transfer on joints when the slabs are to be laid over non distressed old asphalt pavements.

No description available.

O desempenho das Máquinas de Medir a Três Coordenadas (MM3Cs) fica limitado por diversos fatores, que atuam de maneira conjunta gerando os denominados erros volumétricos. Para a temperatura de 20ºC os erros geométricos podem ser considerados constantes, uma vez que variam muito lentamente com o tempo. Porém, se a temperatura é alterada estes erros mudam em grandeza e comportamento, gerando os denominados erros térmicos. Alguns trabalhos têm sido desenvolvidos com o objetivo de estudar e modelar os erros térmicos, porém os resultados alcançados são, ainda, incipientes. Este trabalho apresenta o equacionamento das componentes do erro volumétrico das MM3Cs considerando as influências térmicas. A medelagem foi aplicada a uma MM3C do tipo \"Ponte Móvel\" e combina transformações homogêneas, técnicas de regressão e mínimos quadrados. As grandezas dos erros geométricos e das variações termicamente induzidas destes erros foram coletadas utilizando-se do interferômetro laser, do esquadro mecânico, do nível eletrônico, etc. Os valores das temperaturas foram monitorados através de termopares do tipo T (Cobre-Constantan). Verificou-se que a Máquina não experimenta deformações, além, das provocadas pela livre dilatação dos seus componentes. A partir do modelo proposto foram sintetizadas as componentes do erro volumétrico, os resultados foram discutidos e comparados com aqueles obtidos através da medição de um anel padrão, constatando-se a excelente capacidade do modelo na previsão do erro volumétrico da máquina. No caso, erros da ordem de grandeza de 10 &#956m foram reduzidos em pelo menos 75%, enquanto que para erros maiores que 10 &#956m a eficiência do modelo foi de 90%. / Performance of coordinate measuring machines (CMMs) is limited by numerous factors that operate simultaneously and generate volumetric errors. The most significant portion of the volumetric error is produced by geometric errors. At the temperature of 20ºC, geometric errors can be considered at steady states, once their variation in time is considerably slow. However, if temperature is modified, these errors change in magnitude and behaviour, generating the thermal induced errors. Some work has been developed aiming to study and model the thermal errors, but the achieved results are still incipient. This work presents the derivation of the components of the volumetric error considering its thermal influences. The method was employed and applied to moving bridge CMM and combines homogeneous transformation, regression techniques and least squares methods. The magnitudes of the geometric errors and its thermally induced variations were collected by means of a laser interferometer system, mechanical square, electronic level, etc. Temperature data were monitored by means of T-type thermocouples (copper-constantan). It was verified that the CMM was not susceptible to deformations other than the ones due to the dilatation of its components. From the proposed model, the components of volumetric error were synthesized; the results were discussed and compared to the ones obtained from the measurement of a ring plug, observing the outstanding ability of the model to predict the volumetric error of the machine. Errors of 10 &#956m in magnitude were reduced in at least 75%, whilst errors greater than 10 &#956m, presented a reduction efficiency of 90%. It was verified that the CMM was not susceptible to deformations other than the ones due to the dilatation of its components.

O desempenho das Máquinas de Medir a Três Coordenadas (MM3Cs) fica limitado por diversos fatores, que atuam de maneira conjunta gerando os denominados erros volumétricos. Para a temperatura de 20ºC os erros geométricos podem ser considerados constantes, uma vez que variam muito lentamente com o tempo. Porém, se a temperatura é alterada estes erros mudam em grandeza e comportamento, gerando os denominados erros térmicos. Alguns trabalhos têm sido desenvolvidos com o objetivo de estudar e modelar os erros térmicos, porém os resultados alcançados são, ainda, incipientes. Este trabalho apresenta o equacionamento das componentes do erro volumétrico das MM3Cs considerando as influências térmicas. A medelagem foi aplicada a uma MM3C do tipo \"Ponte Móvel\" e combina transformações homogêneas, técnicas de regressão e mínimos quadrados. As grandezas dos erros geométricos e das variações termicamente induzidas destes erros foram coletadas utilizando-se do interferômetro laser, do esquadro mecânico, do nível eletrônico, etc. Os valores das temperaturas foram monitorados através de termopares do tipo T (Cobre-Constantan). Verificou-se que a Máquina não experimenta deformações, além, das provocadas pela livre dilatação dos seus componentes. A partir do modelo proposto foram sintetizadas as componentes do erro volumétrico, os resultados foram discutidos e comparados com aqueles obtidos através da medição de um anel padrão, constatando-se a excelente capacidade do modelo na previsão do erro volumétrico da máquina. No caso, erros da ordem de grandeza de 10 &#956m foram reduzidos em pelo menos 75%, enquanto que para erros maiores que 10 &#956m a eficiência do modelo foi de 90%. / Performance of coordinate measuring machines (CMMs) is limited by numerous factors that operate simultaneously and generate volumetric errors. The most significant portion of the volumetric error is produced by geometric errors. At the temperature of 20ºC, geometric errors can be considered at steady states, once their variation in time is considerably slow. However, if temperature is modified, these errors change in magnitude and behaviour, generating the thermal induced errors. Some work has been developed aiming to study and model the thermal errors, but the achieved results are still incipient. This work presents the derivation of the components of the volumetric error considering its thermal influences. The method was employed and applied to moving bridge CMM and combines homogeneous transformation, regression techniques and least squares methods. The magnitudes of the geometric errors and its thermally induced variations were collected by means of a laser interferometer system, mechanical square, electronic level, etc. Temperature data were monitored by means of T-type thermocouples (copper-constantan). It was verified that the CMM was not susceptible to deformations other than the ones due to the dilatation of its components. From the proposed model, the components of volumetric error were synthesized; the results were discussed and compared to the ones obtained from the measurement of a ring plug, observing the outstanding ability of the model to predict the volumetric error of the machine. Errors of 10 &#956m in magnitude were reduced in at least 75%, whilst errors greater than 10 &#956m, presented a reduction efficiency of 90%. It was verified that the CMM was not susceptible to deformations other than the ones due to the dilatation of its components.

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are high temperature (600C-1000C) composite metallic/ceramic-cermet electrochemical devices. There is a need to effectively manage the heat transfer through the cell to mitigate material failure induced by thermal stresses while yet preserving performance. The present dissertation offers a novel thermodynamic optimization approach that utilizes dimensionless geometric parameters to design a SOFC. Through entropy generation minimization, the architecture of a planar SOFC has been redesigned to optimally balance thermal gradients and cell performance. Cell performance has been defined using the 2nd law metric of exergetic efficiency. One constrained optimization problem was solved. The optimization sought to maximize exergetic efficiency through minimizing total entropy production while constraining thermal gradients. Optimal designs were produced that had exergetic efficiency exceeding 92% while maximum thermal gradients were between 219 C/m and 1249 C/m. As the architecture was modified, the magnitude of sources of entropy generation changed. Ultimately, it was shown that the architecture of a SOFC can be modified through thermodynamic optimization to maximize performance while limiting thermal gradients. The present dissertation highlights a new design methodology and provides insights on the connection between thermal gradients, performance, sources of entropy generation, and cell architecture.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04-26Bitstream added on 2014-06-13T20:55:56Z : No. of bitstreams: 1 peres_ldp_me_ilha.pdf: 2857785 bytes, checksum: b65c61234cf2091abda94892d39a8f54 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O Método da Maturidade é um ensaio não-destrutivo utilizado para avaliação das propriedades do concreto que estejam relacionadas ao desenvolvimento do grau de hidratação do material, a partir do seu histórico de temperaturas. O presente trabalho apresenta a aplicação dos conceitos do Método da Maturidade para analisar o desenvolvimento da resistência à compressão de elementos pré-moldados de concreto submetidos à cura térmica, a partir do monitoramento dos dados de tempo e temperatura junto à empresa Protendit, em São José do Rio Preto - SP, assim como a realização de ciclos térmicos no Laboratório CESP de Engenharia Civil (LCEC), em Ilha Solteira - SP, para elaboração da curva de calibração para utilização do método. A determinação da energia aparente de ativação, parâmetro necessário à aplicação do Método da Maturidade relacionado à velocidade da reação, foi realizada segundo o procedimento ASTM C 1074-98, permitindo verificar a influência das temperaturas de cura sobre os valores de energia de ativação determinados experimentalmente. Em conseqüência dos ciclos térmicos realizados na empresa, foi possível avaliar a distribuição de temperaturas nos elementos estruturais, com evidências do aparecimento de gradientes térmicos durante a realização da cura térmica, assim como a validação da aplicação do Método da Maturidade para estimar valores de resistência à compressão ao final do ciclo térmico. / The Maturity Method is a non-destructive test used for evaluation of the concrete properties related with the development of concrete hydration degree, calculated from the time and temperature histories. This work presents the application of the Maturity Method concepts to analyze the development of the compression strength for precast concrete elements submitted to steam curing, starting from data of time and temperature acquired in a precast concrete factory, in São José do Rio Preto city - Brazil, as well as the execution of thermal cycles in the CESP Civil Engineering Laboratory (LCEC), in Ilha Solteira city - Brazil, for elaboration of the calibration curves used by Maturity Method. The determination of the apparent activation energy, necessary parameter for use of Maturity Method related to the reaction speed, it was executed according to the ASTM C 1074-98 procedure, allowing to verify the influence of curing temperatures on activation energy values. In consequence of the thermal cycles executed in precast concrete factory, it was possible to evaluate the temperature distribution in the structural elements, with evidences of thermal gradients appearance during steam curing, as well as the validation of Maturity Method application to esteem compression strength values at the end of thermal cycle.

Resumo: O Método da Maturidade é um ensaio não-destrutivo utilizado para avaliação das propriedades do concreto que estejam relacionadas ao desenvolvimento do grau de hidratação do material, a partir do seu histórico de temperaturas. O presente trabalho apresenta a aplicação dos conceitos do Método da Maturidade para analisar o desenvolvimento da resistência à compressão de elementos pré-moldados de concreto submetidos à cura térmica, a partir do monitoramento dos dados de tempo e temperatura junto à empresa Protendit, em São José do Rio Preto - SP, assim como a realização de ciclos térmicos no Laboratório CESP de Engenharia Civil (LCEC), em Ilha Solteira - SP, para elaboração da curva de calibração para utilização do método. A determinação da energia aparente de ativação, parâmetro necessário à aplicação do Método da Maturidade relacionado à velocidade da reação, foi realizada segundo o procedimento ASTM C 1074-98, permitindo verificar a influência das temperaturas de cura sobre os valores de energia de ativação determinados experimentalmente. Em conseqüência dos ciclos térmicos realizados na empresa, foi possível avaliar a distribuição de temperaturas nos elementos estruturais, com evidências do aparecimento de gradientes térmicos durante a realização da cura térmica, assim como a validação da aplicação do Método da Maturidade para estimar valores de resistência à compressão ao final do ciclo térmico. / Abstract: The Maturity Method is a non-destructive test used for evaluation of the concrete properties related with the development of concrete hydration degree, calculated from the time and temperature histories. This work presents the application of the Maturity Method concepts to analyze the development of the compression strength for precast concrete elements submitted to steam curing, starting from data of time and temperature acquired in a precast concrete factory, in São José do Rio Preto city - Brazil, as well as the execution of thermal cycles in the CESP Civil Engineering Laboratory (LCEC), in Ilha Solteira city - Brazil, for elaboration of the calibration curves used by Maturity Method. The determination of the apparent activation energy, necessary parameter for use of Maturity Method related to the reaction speed, it was executed according to the ASTM C 1074-98 procedure, allowing to verify the influence of curing temperatures on activation energy values. In consequence of the thermal cycles executed in precast concrete factory, it was possible to evaluate the temperature distribution in the structural elements, with evidences of thermal gradients appearance during steam curing, as well as the validation of Maturity Method application to esteem compression strength values at the end of thermal cycle. / Orientador: Mônica Pinto Barbosa / Coorientador: Roberto Caldas de Andrade Pinto / Banca: Cassio Roberto Macedo Maia / Banca: Marcelo de Araújo Ferreira / Mestre

La technique de frittage flash (communément appelée Spark Plasma Sintering, SPS) suscite un engouement au niveau mondial. Ce procédé permet la densification de poudres à des vitesses généralement 10 à 100 fois plus élevées que celles des techniques de frittage traditionnelles. Il permet la synthèse de matériaux massifs innovants et originaux, à microstructures contrôlées, de formes complexes et de grandes dimensions. Cependant, la maîtrise du changement d’échelle et de l’homogénéité microstructurale des pièces obtenues par ce procédé nécessite une parfaite connaissance technique des équipements de frittage flash pour limiter notamment les gradients thermiques. La modélisation est une aide précieuse pour aboutir à l’amélioration de cette maîtrise. Une autre potentialité de cette technologie, l’assemblage de métaux, sans apport de matière, permet de répondre à des sollicitations industrielles pour lesquelles cette technique offre une solution alternative intéressante aux procédés d’assemblage actuels. Des aspects technologiques restent, toutefois, à maîtriser pour aller vers la réalisation d’assemblages de bonne qualité. / The flash sintering technique (commonly known as spark plasma sintering, SPS) generates a craze worldwide. This process allows a powder densification from speeds generally 10 to 100 times higher than those of the traditional sintering techniques. In addition, this allows the synthesis of innovative and original dense materials, with a controlled microstructure, complex shapes and, sometimes large sizes. However, the control of scaling and microstructure homogeneity of parts obtained by such a process requires a perfect knowledge of technical equipment including flash sintering to reduce thermal gradients. Modeling is a valuable aid to achieve the improvement of its control. Another potentiality of this technology, the welding of metal without matter, throught industrial demands offers an attractive alternative method to classical welding methods. Technological aspects remain, however, to master to go towards achieving good multi-materials.