As brechas vulcanoclásticas massivas correspondem a maciços rochosos de fragmentos vulcânicos geralmente imersos numa matriz mais fina que estão caraterizadas por apresentar baixo fraturamento ou ausência de descontinuidades. Embora as brechas vulcânicas massivas sejam de baixa resistência, possuem condições mecânicas que permitem escavar taludes altos ou túneis moderadamente profundos mostrando comportamentos estáveis. Neste trabalho foi estudado um afloramento de brechas vulcânicas da zona Pacífica Central da Costa Rica, com o objetivo de caracterizar mecanicamente a rocha. Avaliou-se a influência dos clastos nas propriedades globais de resistência e deformação. Estudou-se também o fraturamento progressivo e o efeito escala sobre as propriedades mecânicas da rocha sob carregamentos de compressão uniaxial e diametral. Caracterizaram-se os constituintes da brecha vulcanoclástica e a relação da proporção e a distribuição dos tamanhos de blocos para as escalas de afloramento e de laboratório. Mostram-se as propriedades mecânicas dos blocos e da matriz, avaliando-se o contraste mecânico existente e a influência na resistência e deformabilidade da brecha. A resistência à compressão e o módulo de deformação da brecha obtidos nos ensaios de laboratório não apresentaram influência significativa com a variação da porcentagem de blocos entre 10% até 65%. A coesão mostra um decréscimo entre o 7%-19%, e o ângulo de atrito aumentou 1.1° e diminuiu 2.6° com o acréscimo da porcentagem volumétrico de clastos de 25% para 50%. Em termos comparativos com outras rochas similares, a brecha analisada apresenta pouca influência mecânica significativa dos blocos. Quanto ao processo de fraturamento no ensaio de compressão axial e diametral, mostram-se os tipos curva completas dos ensaios e sua relação com a emissão acústica (EA) e inspeções visuais. Realizaram-se observações do microfissuramento preexistente e do obtido ao longo do ensaio de compressão diametral, mediante ensaios de microtomografia de rádio X (μCT). De acordo com as observações nos ensaios de microtomografia, a propagação das fissuras é tortuosa e preferencial nos contornos dos clastos. Ocasionalmente, as fissuras podem cortar alguns blocos de densidade superior à matriz sem se perceberem mudanças na curva de força deslocamento ou acréscimos de resistência. Na inspeção macro dos testemunhos carregados, as trajetórias do fraturamento percorrem a matriz da rocha, a interface blocos-matriz, ou o interior dos blocos. O efeito escala sobre o comportamento mecânico foi estudado para amostras de diâmetro de 31 até 145 mm. A brecha vulcânica estudada se considera como uma rocha pouco fissurada e não apresenta efeito escala na resistência à compressão e tração, no comportamento da curva completa de compressão uniaxial, no módulo de deformação, no coeficiente de Poisson ou no fator de intensidade de tensão crítico. As curvas de força versus deslocamento horizontal no ensaio de compressão diametral apresentam comportamentos mais dúcteis para as amostras pequenas e tendências mais frágeis em tamanho maior. Finalmente o trabalho apresenta o caso de estudo de brechas vulcânicas massivas escavadas no túnel de condução da usina hidroelétrica Cachí na Costa Rica. Mostram-se a caracterização do maciço, a comparação comportamento teórico esperado da escavação comparado com o real percebido e as experiências da produtividade de escavação com métodos com explosivos e fresadora. / Massive volcanoclastic breccias are rock masses of volcanic fragments generally immerse in a fine matrix, and they are characterized by little or no presence of jointing. Despite massive volcanoclastic breccias being soft rock, they have mechanic conditions that allow them to be excavated in high slopes and moderately deep tunnels that present stable behavior. Volcanoclastic breccias of the Central Pacific of Costa Rica were studied for this dissertation aiming at mechanically characterizing this type of rock. The influence of the proportion of clasts was evaluated on the global properties of resistance and deformation. In addition, the progressive fracture process and the scale effect were studied focusing on the mechanical properties under uniaxial and diametrical compression loading. The constituents, the proportion and size distribution of clasts were characterized for outcrop and laboratory scales. The mechanical properties of blocks and the matrix are presented evaluating the mechanical contrast and the influence on the strength and deformability of the breccia. The compressive strength and the deformation modulus obtained in the laboratory testing do not present significance influence when the block proportion measured in the breccia rock cores changed varying from 10% to 60%. The cohesion decreased between a 7% and a 19% and the friction angle increased with the increment of the volumetric proportion blocks from 25% to 50%. The volcanoclastic breccias analyzed exhibit little influence of the mechanical properties of the blocks when compared to other similar rocks. When discussing the fracturing process in uniaxial and diametral compression test, the dissertation presents the types of complete curves and their relationship to acoustic emissions (AE) and visual observations. There are remarks of preexistent micro-fissuring and the fracturing status obtained in the diametral compression test by the ray-X micro tomography technique (μCT). In line with the observations in the micro tomography tests, the crack propagation path is tortuous preferably going through the surface of the clasts. Occasionally, the fracture can split some blocks denser than the matrix without changes in the force-horizontal displacement curve nor in the resistance. The fracture path goes through the matrix of the rock, the interface between the rock and the matrix and even the blocks. The scale effect in the mechanical behavior was studied in cores ranging from 31 mm to 145 mm of diameter. The volcanoclastic breccias are considered as a lightly fissured rock, and they do not present scale effect in the compressive and tensile strength, the deformation modulus, the complete curve behavior over the uniaxial compressional test, the Poisson´s ratio, and the critical fracture toughness. The complete force-horizontal displacement curves in the diametral compression test display ductile behaviors in the smaller diameters, and a trend of fragile behavior in bigger samples. Finally, this dissertation presents the study case of massive volcanic breccias excavated in the pressure tunnel of the Cachí hydroelectric project in Costa Rica. The characterization of the rock mass, a comparison of the excavation expected theoretical behavior with the real behavior and the experience of the excavation performance with the conventional methods and the roadheader mechanical methods are presented.

O objetivo do presente trabalho é a aplicação da teoria fractal na quantificação de perfis de rugosidade de juntas rochosas. Para esta quantificação digitalizaram-se perfis de rugosidade encontrados na literatura e posteriormente determinou-se a dimensão fractal de cada perfil utilizando três métodos. Dentre estes, estabeleceu-se que o método modificado do divisor é o mais adequado para determinar a dimensão fractal. Verificou-se também a importância do parâmetro de intersecção, que também pode quantificar o perfil de rugosidade. De uma análise comparativa se estabeleceu que o parâmetro de intersecção quantifica melhor o perfil que a dimensão fractal. Para uso prático, este parâmetro foi adimensionalizado e o novo parâmetro foi denominado como peso fractal. Este último junto com a dimensão fractal quantificam melhor o perfil de rugosidade. Avaliou-se também o comportamento da dimensão fractal, parâmetro de intersecção e peso fractal no efeito escala da rugosidade. Estes têm uma dependência do comprimento do perfil. / The purpose of the present work is the application of the fractal theory to the quantification of rock joint roughness. Rock joint roughness profiles available in the literature were digitized in order to allow quantitative analysis. The fractal dimension was determined for each profile using three different methods. Among those methods, it was found that the modified divider method is the most adequate. The importance of the intercept parameter was also found for the fractal dimension determination and roughness quantification. Based on a comparative analysis, the intercept parameter was found to be better for roughness quantification than the fractal dimension. For practical purposes, a dimensionless form of the intercept parameter was established. The new parameter was called the fractal weight. The joint use of both fractal dimension and fractal weight was found to be the most effective way to quantify rock joint roughness profiles. The influence of the three mentioned parameters on joint strength scale effect was also analyzed.

O objetivo do presente trabalho é a aplicação da teoria fractal na quantificação de perfis de rugosidade de juntas rochosas. Para esta quantificação digitalizaram-se perfis de rugosidade encontrados na literatura e posteriormente determinou-se a dimensão fractal de cada perfil utilizando três métodos. Dentre estes, estabeleceu-se que o método modificado do divisor é o mais adequado para determinar a dimensão fractal. Verificou-se também a importância do parâmetro de intersecção, que também pode quantificar o perfil de rugosidade. De uma análise comparativa se estabeleceu que o parâmetro de intersecção quantifica melhor o perfil que a dimensão fractal. Para uso prático, este parâmetro foi adimensionalizado e o novo parâmetro foi denominado como peso fractal. Este último junto com a dimensão fractal quantificam melhor o perfil de rugosidade. Avaliou-se também o comportamento da dimensão fractal, parâmetro de intersecção e peso fractal no efeito escala da rugosidade. Estes têm uma dependência do comprimento do perfil. / The purpose of the present work is the application of the fractal theory to the quantification of rock joint roughness. Rock joint roughness profiles available in the literature were digitized in order to allow quantitative analysis. The fractal dimension was determined for each profile using three different methods. Among those methods, it was found that the modified divider method is the most adequate. The importance of the intercept parameter was also found for the fractal dimension determination and roughness quantification. Based on a comparative analysis, the intercept parameter was found to be better for roughness quantification than the fractal dimension. For practical purposes, a dimensionless form of the intercept parameter was established. The new parameter was called the fractal weight. The joint use of both fractal dimension and fractal weight was found to be the most effective way to quantify rock joint roughness profiles. The influence of the three mentioned parameters on joint strength scale effect was also analyzed.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao part 1 Pedro Joao Barbosa Junqueira.pdf: 6538524 bytes, checksum: 082d6c8def54f284189ca0be0080c827 (MD5) Previous issue date: 2010-08-31 / The dam construction tecnology with roller compacted concrete has undergone noticeable improvements in the areas of concrete technology and enforcement procedure. One can cite the enrichment of roller compacted concrete dam face and the whole sequence leading to obtaining such enrichment, in a short-term enforcement, by the least cost and with the guarantee of the security needed, as one of those remarkable improvements. This work, however, tries to contribute with the theme of the properties of concrete and incorporates basic issues of materials science to set a failure criterion to the results of combined loadings tests performed in RCC specimens of varied sizes, made with the same dosage of Junqueira et al. (2008). The goal is to predict the real strength of the roller compacted concrete dam. Therefore, tests of diametral compression, uniaxial compression, triaxial compression and direct shear tests were performed in RCC specimens of different sizes. The results of such tests were presented using tables and graphs which showed a fall of resistance with increasing the size of the specimen tested face of such loadings. Finally, the data from all trials of this work and of Junqueira et al. (2008) were gathered and studied, so as to increase the precision of the strength envelope of Hoek and Brown set. / A tecnologia de construção de barragens com Concreto Compactado com Rolo tem passado por melhorias notáveis nas áreas de tecnologia do concreto e do procedimento executivo. Pode-se citar o enriquecimento do concreto compactado com rolo de face de barragens e toda a seqüência que leva à obtenção de tal enriquecimento, a um curto prazo executivo, pelo menor custo e com a garantia da segurança necessária, como uma dessas notáveis melhorias. O presente trabalho, no entanto, tenta contribuir com o tema das propriedades do concreto e retoma questões básicas da ciência dos materiais para ajustar um critério de ruptura aos resultados de ensaios sob carregamentos combinados realizados em corpos de prova de Concreto Compactado com Rolo (CCR) de dimensões variadas, feitos de dosagem semelhante à usada no trabalho de Junqueira et al. (2008). O objetivo é tentar prever a resistência real apresentada pelo CCR no interior do corpo de uma barragem. Para tanto, foram realizados ensaios de tração na compressão diametral, compressão simples, compressão triaxial e de cisalhamento direto em corpos-de-prova de CCR de dimensões variadas. Os resultados de tais ensaios foram apresentados por meio de tabelas e gráficos os quais mostraram uma queda de resistência com o aumento das dimensões dos corpos de prova ensaiados frente a tais carregamentos. Por fim, os dados de todos os ensaios realizados durante a presente pesquisa e durante a pesquisa de Junqueira et al. (2008) foram agrupados e estudados, a fim de se aumentar a precisão do ajuste da envoltória de resistência de Hoek e Brown.

[pt] Esta pesquisa apresenta um estudo experimental do comportamento de corpos de prova de concreto armado com fibras metálicas comprimidos diametralmente e os submetidos à tração direta. Foram analisados 72 corpos de prova no LEM-DEC da PUC-Rio, sendo 54 cilíndricos variando-se o diâmetro e o consumo de fibras para o ensaio de compressão diametral e 18 variando-se o consumo de fibras para o ensaio de tração direta. Os 54 corpos de prova foram divididos em três grupos de acordo com a resistência à compressão (20, 30 e 50 MPa), cada grupo com 18 corpos de prova com consumo de fibras (20 kg/metro cúbico, 40 kg/metro cúbico e 60 kg/metro cúbico) e diâmetros distintos (5 cm, 10 cm e 15 cm). Foram avaliados a resistência de tração, energia de deformação e efeito escala. Os resultados obtidos permitem analisar a influência do consumo de fibras e do diâmetro do corpo de prova. A resistência à tração varia linearmente com o consumo e o diâmetro do corpo de prova, verificando-se que a resistência do corpo de prova com diâmetro de 15 cm é 42 por cento menor que o de 5 cm. A energia de deformação não apresentou acréscimo significativo com o aumento do consumo de fibras de 40 kg/metro cúbico para 60 kg/metro cúbico. A análise do efeito escala mostra um decréscimo da resistência à tração com incremento da dimensão do corpo de prova, e os resultados se assemelham aos estudos realizados por Carpinteri (1995), mesmo com consumos de fibras distintos. Os 18 corpos de prova submetidos à tração direta têm a mesma dimensão, diferindo em resistência (20, 30 e 50 MPa) e consumo (20 kg/metro cúbico, 40 kg/metro cúbico e 60 kg/metro cúbico). Nesses foi avaliada a energia de deformação plástica e elástica. A região plástica não fica delineada para o consumo de 20 kg/metro cúbico apresentando um comportamento similar ao concreto convencional. / [en] This research presents an experimental study on the behavior of reinforced concrete specimens with steel fibers submitted to the splitting test and to direct tension. A total of 72 specimens were tested in the LEM-DEC PUC-Rio; 54 specimens with three different diameters and fiber consume for the diametral compression test and 18 with variations of fiber volume fraction for the direct tension test. The 54 specimens were divided into three groups according to their compressive strength (20, 30 and 50 MPa), each group having 18 specimens with variations of fiber volume fraction (20 kg / cubic meter, 40 kg / cubic meter and 60 kg / cubic meter and diameter (5 cm, 10 cm and 15 cm). The purpose was to investigate the tensile stress, the fracture energy and the size effect. The results allowed the analysis of the influence of the fibers and specimen diameter on each variable before mentioned. The tensile stress varies linearly with fiber volume fraction and diameter, and the resistance of the specimens with 15 cm in diameter is 42 per cent less than the resistance of the 5 cm specimen. The fracture energy was not increased significantly with the increase of fiber content from 40 kg fibers / cubic meter to 60 kg / cubic meter. The size effect analysis shows that tensile strength decreases as the diameter increases. These results are similar to those of studies conducted by Carpinteri (1995), even with different values of fiber consume. The 18 specimens submitted to direct tension had the same diameter, varying in resistance (20, 30 and 50 MPa) and fiber volume fraction (20 kg / cubic meter, 40 kg / cubic meter and 60 kg /cubic meter). Here the plastic and elastic deformations were evaluated. The plastic region is not clearly defined for the fiber fraction of 20 kg / cubic meter presenting a behavior similar to the conventional concrete.

Made available in DSpace on 2014-07-29T14:49:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Heloisio_Caetano.pdf: 4628443 bytes, checksum: b488772923cf9872b1b42391f8d89610 (MD5) Previous issue date: 2011-08-08 / The analyses of the dynamics of the crops composition in the State of Goiás was first started by Yokoyama (1988). Here, is made a continuity of this work and methodology enlargement elements like maps and graphics to better scrutinize the phenomenon throw the use of shift-share rates. Further socio economic inferences are based in agricultural frontier´s theory. The mathematical methods and uses, of the shift-share rates, are discussed. Using this model, the area effects are decomposed into scale and substitution effects, and it shows the geographic location effects for the selected microrregiões, and for this also the production effects. The agricultural frontier model is presented in basics ideas. The indices are presented for individual and the set of crops in the microrregiões and so are fluctuation of production of the set and location of crops in the State of Goiás. The results point changes in the crops composition in the State of Goiás. Staple food production in the new context, despite changes of territory of crops, it maintains important role in National context. It presents results about the important discussion that involves sugar-cane expansion, relations to soy-beans and cattle and conclusions about crop relations to ´cerrados´ area. The crop period goes is from 1990 to 2009. / A análise da composição das culturas no Estado de Goiás foi um trabalho iniciado por Yokoyama (1988). Neste realiza-se uma continuação aliada a uma atualização metodológica ao utilizar elementos como mapas e gráficos que permitiram uma visão mais ampla dos fenômenos evidenciados pelos índices Shift-Share. Neste trabalho também ocorre uma renovação da análise, onde o conceito de fronteiras agrícolas fundamenta o estudo da ação dos sujeitos. Pelo modelo decompõe-se o efeito área em efeito escala e substituição, e apresenta também o efeito localização geográfica, apresentando estes índices também em porcentagem, para as culturas selecionadas. Os efeitos são apresentados também para as microrregiões selecionadas, sendo que para estas foi possível discutir o efeito composição do produto. O modelo de fronteiras agrícolas é apresentado em suas idéias fundamentais. São apresentadas as análises a partir do cálculo dos índices, para as culturas e conjunto de lavouras, e a localização das culturas no Estado. Os resultados apontam para ocorrências na produção de alimentos frente a este novo panorama, onde apesar de o Estado sofrer consideráveis alterações na área plantada destas culturas a sua importância mantém-se no contexto nacional. Apresenta dados e resultados sobre a discussão que envolve expansão da cana-de-açúcar, relações com a soja e o gado e conclusão sobre as relação entre as culturas e as áreas de cerrado. O período analisado foi 1990 a 2009.