Orientador: Denis Moledo de Souza Abessa / Resumo: Em episódios de emergências ambientais, principalmente em incêndios causados por compostos inflamáveis, a extinção do fogo utilizando apenas água apresenta limitações. Como alternativa, nos últimos anos surgiram Agentes Extintores de Incêndios - AEI. Em 2015 no município de Santos, um grave incêndio ocorreu em tanques de gasolina e etanol. Para a extinção do fogo, foram utilizadas grandes quantidade de AEI que juntamente com os combustíveis dos tanques escorreram para os ecossistemas aquáticos adjacentes. Apesar do amplo uso desses compostos, há falta de informação sobre a composição e toxicidade das formulações, de modo que os Compostos Perfluorados (PFC) são relatados como o princípio ativo dessas substâncias. Assim, o objetivo foi avaliar os efeitos tóxicos dos diferentes AEI utilizados no incêndio e a Fração Solúvel da Gasolina (FSG) em testes isolados e em misturas. Os testes isolados foram realizados com Echinometra lucunter, Artemia sp. e Daphnia similis. Os testes com misturas foram realizados com Artemia sp. e D. similis utilizando os modelos conceituais de Concentração de Adição (CA) e Ação Independente (IA) com os desvios de Sinergismo, Antagonismo, DL (dependente da dose) e DR (dependente do químico). Para E. lucunter os resultados de CI50-42h foram de 0,11% para FSG e estiveram entre 0,0002 a 0,01% para AEI; para Artemia sp. os valores de CL50-48h foram de 0,11% para FSG e variaram entre 0,02 e 0,2% para AEI. Para D. similis as CE50-48h foram de 1,10% para FSG e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In environmental emergencies, and special in those caused by flammable compounds, extinguishing fires by using only water has some limitations, requiring the use of Fire Suppression Agents (FSA). In 2015, a severe fire occurred in gasoline and ethanol tanks from a petrochemical plant located in the Santos city. To combat that fire, lots of FSA were diluted in estuarine and applied on the tanks resulting in an “effluent” containing fuels and FSAs. There is a lack of information about the toxicity of FSA’s commercial formulations, but the major active principles in these formulations are the Perfluorinated Compounds (PFCs). The aim of this study was evaluate the toxic effects of different FSAs and Gasoline Water Soluble Fraction (GWSF) in isolated and binary mixtures tests. The isolated analyses were performed with Echinometra lucunter, Artemia sp. and Daphnia similis. The mixture tests were performed with Artemia sp. and D. similis, using the conceptual models for CA and IA with deviations as synergism, antagonism, DL (Dose Level-dependent) and DR (Dose Ratio). The toxicity of isolated compounds to E. lucunter showed IC50-42h was 0.11% for GWSF and values ranging from 0.0002 to 0.01% for FSA; to Artemia sp. LC50-48h was 0.11% for GWSF and values ranging from 0.02 to 0.2% for FSA. To D. similis EC50-48h was 1.10% for GWSF and ranged from 0.03 to 0.3% for FSA. For mixture responses, all tests were significantly adjusted to CA (Concentration Addition) and IA (Independent Action) ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A alvenaria estrutural é um dos mais antigos sistemas construtivos existentes. Atualmente estruturas em alvenaria encontram uma vasta aplicação em construções residenciais, sobretudo em obras de interesse social. No entanto, ao contrário das estruturas de concreto, cujo comportamento durante exposição ao fogo e sua resistência residual tem estudos e resultados amplamente disseminados, pouco se sabe a respeito do comportamento de estruturas de alvenaria submetidas à ocorrência de sinistros dessa natureza. Com a intensificação das preocupações acerca da segurança das edificações e de seus usuários em situações de incêndio, faz-se cada vez mais imprescindível o conhecimento do comportamento dos sistemas empregados atualmente na construção civil perante a ação de altas temperaturas. Tendo isso em vista, o presente trabalho teve por objetivo a realização de uma análise dos danos e do comportamento apresentados por amostras de alvenaria com função estrutural ao serem expostas ao aquecimento excessivo. Foram avaliadas nesse estudo paredes de pequenas dimensões executadas com blocos estruturais cerâmicos. Visando simular condições mais próximas da realidade, foram restringidas, com o auxílio de macacos hidráulicos, as laterais das amostras, para que houvesse contenção da dilatação das mesmas. Com o intuito de verificar diferentes tipologias de alvenarias, foram utilizados três blocos distintos: de 14 cm de largura, com resistências de 7 e 10 MPa, e de 19 cm de largura, com 7 MPa de resistência à compressão. Também foram variadas as espessuras das juntas entre as unidades e a argamassa de assentamento das mesmas, a fim de compreender a importância desses fatores para o comportamento das amostras, e, por fim, foram ensaiadas amostras com revestimento na face exposta As miniparedes foram acopladas a um forno de resistências elétricas e submetidas a um aquecimento próximo à curva padrão determinada por norma, até a temperatura máxima de 950ºC, a qual foi mantida pelo período de 4 horas. Foram mensurados, além da temperatura dentro do forno, no interior da parede e na superfície das amostras, os deslocamentos transversais ocorridos durante o ensaio. Também se utilizaram transdutores de deslocamento para verificar a dilatação dos blocos e o esmagamento ou abertura das juntas. Imagens termográficas da face oposta ao aquecimento foram capturadas no decorrer da exposição. Ao final das análises, pôde-se inferir que as miniparedes ensaiadas apresentaram bom desempenho frente à ação das altas temperaturas, mantendo sua estanqueidade, isolamento térmico e resistência mecânica. A restrição lateral não ocasionou desplacamentos dos blocos, no entanto, pôde-se observar transferência de tensão para os mesmos quando utilizadas nas juntas argamassas pouco flexíveis. O deslocamento transversal apresentado pelas amostras indicou deflexão em direção ao forno durante o aquecimento, com posterior reversão do sentido. Tal deflexão foi atenuada pela redução da espessura das juntas, pelo uso de argamassas menos flexíveis e pelo aumento da resistência e largura dos blocos. As alvenarias de 19 cm de largura e, especialmente, as dotadas de revestimento apresentaram melhor desempenho térmico que as demais. / Structural masonry is one of the oldest existing building systems. Nowadays, masonry structures find a wide application in residential constructions, mainly in those with social interest. However, unlike concrete structures, whose behavior during fire exposure and its residual resistance have widely disseminated studies and results, there is a lack of knowledge about the behavior of masonry structures submitted to fire. Because of the spread of concerns about the safety of buildings and their users in fire situations, it becomes essential to know the behavior of the systems currently used in civil construction when exposed to high temperatures. With this in view, the present study intended to analyze the damage and the behavior of structural masonry samples exposed to heating. This study evaluated clay hollow-bricks small walls, and, in order to simulate real conditions, the boundaries of the samples were restrained, with the aid of hydraulic jacks, aiming to restrain the deformation. In order to verify different types of masonry, three different blocks were used: 14 cm wide, with nominal strength of 7 and 10 MPa, and 19 cm wide, with 7 MPa of compressive strength. The thicknesses of the joints and the mortar were also varied, in order to understand the importance of these factors in the behavior of the samples, and, finally, samples were tested with a mono-layer coating at the exposed face. The small walls were coupled to an electrical furnace and subjected to a heating approximately equal to the standard curve, up to the maximum temperature of 950ºC, which was maintained for 4 hours The deflections of the samples during the test were measured, beyond the temperature inside the furnace, in the center of wall and at the non-exposed surface. Clip gages were also used to verify the expansion of the blocks and the crushing or opening of the mortar joints. Thermographic images of the opposite face were captured during the testing. At the end of this research, it was possible to affirm that the walls had good behavior against the high temperatures, maintaining their integrity, thermal insulation and load-bearing capacity. The restriction of the boundaries did not cause the spalling of the blocks, however, it was possible to observe the stress transfer to them in samples with rigid joint mortar. The deflection of the samples increases towards the furnace during the heating, and, then, they show the phenomenon of “reverse bowing”, changing the direction of the displacements. Reducing the thickness and increasing the stiffness of the joint mortars, as well as the increase in block strength and width attenuated such deflection. The masonry 19 cm width and, specially, the ones with coating shows better thermal performance, comparing to the others.

Os concretos de alta compacidade, com resistências elevadas (acima de 40 MPa), estão começando a ser cada vez mais usados em obras de infraestrutura e em edificações de grande porte, devido às importantes vantagens que os mesmos oferecem em termos de capacidade de carga e durabilidade. Um dos pontos acerca de seu desempenho que levanta dúvidas envolve o seu comportamento frente a elevadas temperaturas. Evidências coletadas em incêndios ocorridos em estruturas reais, como o do Channel Tunnel e do Mont Blanc Tunnel, indicaram que, sob certas circunstâncias, existe a possibilidade de ocorrência de um fenômeno, conhecido como spalling explosivo, que causa sérios danos por lascamento ao material, incrementando de forma significativa a degradação térmica. Isso ocorre porque a reduzida porosidade e a baixa permeabilidade favorecem o aprisionamento do vapor de água nos poros, gerando um acréscimo da pressão interna que ocasiona tensões que podem superar a resistência à tração do concreto. O processo de spalling, bem como a sua probabilidade e severidade de ocorrência, dependem de uma série de fatores interdependentes que influenciam o comportamento do material. Contudo, está se formando um consenso de que o teor de umidade é o parâmetro mais influente para o desencadeamento do processo. Estudos efetuados após o reconhecimento da existência do spalling explosivo demonstraram que o mesmo tende a ocorrer somente quando o concreto apresenta teores muito elevados de umidade em sua estrutura de poros. Isso restringe a preocupação a certos tipos de elementos onde o concreto pode estar muito úmido por ocasião do sinistro. Embora estes sejam casos raros, a gravidade dos danos devido ao spalling explosivo justifica que se investiguem as condições nas quais o mesmo pode acontecer e se implementem medidas mitigatórias. Dado o caráter recente das investigações sobre o tema, ainda existe uma carência de estudos específicos que apontem quais as combinações críticas de porosidade e teores de umidade que desencadeiam o fenômeno. Este trabalho foi concebido para ajudar a superar essa lacuna de conhecimento, coletando dados sobre as condições que favorecem o spalling explosivo, bem como averiguando quais são as propriedades mecânicas residuais e as alterações na microestrutura sofridas por concretos com vários patamares de resistência submetidos a altas temperaturas. O trabalho utiliza os dados coletados para fundamentar a proposição de um modelo simplificado de spalling, elaborado com o objetivo de prover uma forma de considerar os efeitos do fenômeno durante uma análise termomecânica. Essa é uma necessidade fundamental para complementar os softwares atualmente utilizados para analisar os efeitos de incêndios sobre estruturas. O módulo de spalling foi implementado computacionalmente de forma que pudesse ser utilizado em consórcio com a ferramenta computacional VULCAN, o que permitiu simular a ocorrência do fenômeno na deterioração de uma viga durante um incêndio. Os resultados indicaram que a perda de seção transversal causada pela ocorrência do spalling explosivo reduz substancialmente o tempo de resistência ao fogo (TRRF), devido à aceleração dos danos e à redução da capacidade portante dos elementos estruturais de concreto. Conclui-se, portanto, que é fundamental considerar a possibilidade de lascamentos explosivos em estruturas suscetíveis ao fenômeno. De acordo com o presente estudo, estas incluem aquelas fabricadas com concretos de resistência maior que 40 MPa, que apresentem grau de saturação em torno ou superiores a 90%. / In the last years, the utilization of high-strength concrete (HSC) in the construction industry, with compressive strength grades greater than 40 MPa, has become wide spread due to remarkable characteristics of durability and load bearing capacity. However, the increased use of HSC has raised concerns regarding the behaviour of such concretes in fire. Evidences which were collected from structures exposed to the effects of fires, like Channel Tunnel and Mont Blanc Tunnel, have indicated that there is a possibility of the occurrence of explosive spalling in this condition. The phenomenon causes serious damages to the material and raises its thermal degradation in a significant way. This occurs because of its low porosity and permeability that contribute for the vapour pressure build-up in the pores, generating stresses which can exceed tensile strength of the material. The probability and severity of spalling process depend on a large number of inter-dependent factors that influence the behaviour of HSC in an unexpected manner. There is a consensus that the moisture content is one of the principal factors of the occurrence of explosive spalling. Recent investigations have demonstrated that spalling tends to occur only when the moisture content in the pores of concrete is elevated. Although fire is considered an exceptional event, the seriousness of spalling in concrete structures justifies the investigation of conditions in that the phenomenon can be happen and the implementation of preventive measures. In spite of the recent advances about the spalling process in HSC at high temperatures, there is still a lack of information in relation to the critical combinations of factors which affect the spalling occurrence. This work intends to help overcoming this lack of knowledge from the experimental data analysis with the purpose of establishing some critical conditions which collaborate in the spalling process as well as investigating the residual mechanical properties and changes in the microstructure of different concrete grades submitted to high temperatures. In addition, the experimental data are used to validate the proposition of a simplified model of spalling which was developed with the objective to take into account the effects of spalling in the thermo-mechanical analysis. This is an important need to complement the fire analysis of concrete structures. The spalling model was incorporated in the VULCAN software to simulate the phenomenon occurrence in a concrete beam exposed to fire. The results shown that the loss of mass in the beam cross-section, caused by spalling, reduces substantially its required time of fire resistance whereas it accelerates the damage in the concrete and aids the reduction of load bearing capacity of structural element. In conclusion, it is essential to consider the possibility of concrete spalling mainly in concrete grades greater than 40 MPa that present a saturation degree higher than 90%.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-04-27T15:30:31Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1241362 bytes, checksum: 198e776eaf19c371d4d9f0fc64cd05c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-27T15:30:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1241362 bytes, checksum: 198e776eaf19c371d4d9f0fc64cd05c6 (MD5) Previous issue date: 2016-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O fogo é um importante distúrbio que influencia a distribuição e diversidade de espécies em vários biomas. As florestas tropicais raramente queimam naturalmente, mas atividades humanas como a exploração madeireira e a agricultura fragmentam o hábitat original, aumentando a carga de combustível e, consequentemente, a inflamabilidade e frequência de incêndios em seu sub-bosque. Atualmente as florestas do sul da Amazônia enfrentam mudanças extremas no uso da terra, e encontram-se sob um estado de incêndios recorrentes. Incêndios de sub-bosque degradam severamente a estrutura destas florestas, mas o papel da quantidade de combustível ou da frequência do fogo em suas comunidades faunísticas ainda é pouco conhecido. Nós abordamos experimentalmente como incêndios de sub-bosque afetam comunidades de formigas associadas às florestas do sul amazônico. No primeiro capítulo, investigamos a influência do fogo e da quantidade de combustível (serapilheira) sobre as comunidades de formigas e suas interações com sementes mirmecocóricas. Incêndios únicos e combustível foram aplicadas em parcelas contidas em seis blocos, e as formigas foram amostradas em quatro estratos: subterrâneo, serapilheira, epigéico, e arbóreo. Nós encontramos que táxons altamente especializados são os mais sensíveis a incêndios, mas a composição de espécies permaneceu pouco alterada. O fogo reduziu as taxas de localização e transporte de sementes, o que atribuímos a um maior estresse térmico, mas maiores cargas de combustível não diminuem a diversidade de formigas ou seus serviços ecossistêmicos por um aumento na severidade do fogo. No segundo capítulo nós investigamos o papel de incêndios recorrentes sobre as comunidades de formigas, e avaliamos a medida em que as suas respostas são consistentes com as de árvores. Duas parcelas foram submetidos a incêndios anuais e trienais ao longo de um período de seis anos, enquanto uma parcela permaneceu intacta. A diversidade e a composição de espécies variaram de modo semelhante para árvores e formigas, com efeitos mínimos sobre a riqueza, aumento na equidade e diferente composição de espécies devido ao fogo. Entretanto, o fogo teve um impacto muito mais severo na abundância e biomassa de árvores do que de formigas, refletindo os efeitos diretos do fogo nas primeiras e indireto nas últimas. Concluindo, nós sugerimos atenção particular à prevenção de incêndios recorrentes, afim de se manter a biodiversidade dessas florestas, especialmente considerando-se que as formigas têm um papel bem estabelecido como indicadores de distúrbios em outros grupos da fauna, de modo que esses efeitos negativos provavelmente também ocorrem em outros táxons destas florestas. / Fire is a major disturbance shaping the distribution and diversity of species across several biomes. Tropical forests rarely burn naturally, but human activities such as logging and agriculture fragment the original habitat, increasing fuel loads and consequently the flammability and frequency of understory fires. Southern Amazonian forests are currently facing extremely land-use change, and are under a state of high recurrent burning. Understory fires severely degrade the structure of these forests, but the role of fuel loads or fire frequency on their faunal communities has been little studied. Here we experimentally addressed how understory fires affect shade-adapted ant communities from southern Amazonian forests. In the first chapter we investigated the influence of fire and fuel loads on ant communities and their interactions with myrmecochorous seeds. Single fires and fuel addition were applied to plots in six replicated blocks, and ants were sampled in four strata: subterranean, litter, epigaeic and arboreal. We found that highly specialized taxa are the most sensitive, but species composition remained little altered. Fire reduced rates of seed location and transport, which we attribute to increased thermal stress, although enhanced fuel loads will not decrease ant diversity and ecosystem services through increased fire severity. In the second chapter we investigated the role of recurrent fires on ant communities, and assessed the extent to which their responses are consistent with those of trees. Two plots were subjected to annual and triennial fires over a six-year period, while one plot remained unburnt. Species diversity and composition varied similarly for trees and ants, with minor effects on richness, increased evenness and different species composition due to fire. However, fire had a much more severe impact on abundance and biomass of trees than of ants, reflecting the direct effects of fire on the former and indirect on the latter. In conclusion, we suggest that the prevention of recurrent fires should be of special concern for the maintenance of biodiversity of these forests, particularly considering that ants have a well-established role on indicating disturbances on other faunal groups, so such negative effects likely occur for other taxa from these forests as well.

Os concretos de alta compacidade, com resistências elevadas (acima de 40 MPa), estão começando a ser cada vez mais usados em obras de infraestrutura e em edificações de grande porte, devido às importantes vantagens que os mesmos oferecem em termos de capacidade de carga e durabilidade. Um dos pontos acerca de seu desempenho que levanta dúvidas envolve o seu comportamento frente a elevadas temperaturas. Evidências coletadas em incêndios ocorridos em estruturas reais, como o do Channel Tunnel e do Mont Blanc Tunnel, indicaram que, sob certas circunstâncias, existe a possibilidade de ocorrência de um fenômeno, conhecido como spalling explosivo, que causa sérios danos por lascamento ao material, incrementando de forma significativa a degradação térmica. Isso ocorre porque a reduzida porosidade e a baixa permeabilidade favorecem o aprisionamento do vapor de água nos poros, gerando um acréscimo da pressão interna que ocasiona tensões que podem superar a resistência à tração do concreto. O processo de spalling, bem como a sua probabilidade e severidade de ocorrência, dependem de uma série de fatores interdependentes que influenciam o comportamento do material. Contudo, está se formando um consenso de que o teor de umidade é o parâmetro mais influente para o desencadeamento do processo. Estudos efetuados após o reconhecimento da existência do spalling explosivo demonstraram que o mesmo tende a ocorrer somente quando o concreto apresenta teores muito elevados de umidade em sua estrutura de poros. Isso restringe a preocupação a certos tipos de elementos onde o concreto pode estar muito úmido por ocasião do sinistro. Embora estes sejam casos raros, a gravidade dos danos devido ao spalling explosivo justifica que se investiguem as condições nas quais o mesmo pode acontecer e se implementem medidas mitigatórias. Dado o caráter recente das investigações sobre o tema, ainda existe uma carência de estudos específicos que apontem quais as combinações críticas de porosidade e teores de umidade que desencadeiam o fenômeno. Este trabalho foi concebido para ajudar a superar essa lacuna de conhecimento, coletando dados sobre as condições que favorecem o spalling explosivo, bem como averiguando quais são as propriedades mecânicas residuais e as alterações na microestrutura sofridas por concretos com vários patamares de resistência submetidos a altas temperaturas. O trabalho utiliza os dados coletados para fundamentar a proposição de um modelo simplificado de spalling, elaborado com o objetivo de prover uma forma de considerar os efeitos do fenômeno durante uma análise termomecânica. Essa é uma necessidade fundamental para complementar os softwares atualmente utilizados para analisar os efeitos de incêndios sobre estruturas. O módulo de spalling foi implementado computacionalmente de forma que pudesse ser utilizado em consórcio com a ferramenta computacional VULCAN, o que permitiu simular a ocorrência do fenômeno na deterioração de uma viga durante um incêndio. Os resultados indicaram que a perda de seção transversal causada pela ocorrência do spalling explosivo reduz substancialmente o tempo de resistência ao fogo (TRRF), devido à aceleração dos danos e à redução da capacidade portante dos elementos estruturais de concreto. Conclui-se, portanto, que é fundamental considerar a possibilidade de lascamentos explosivos em estruturas suscetíveis ao fenômeno. De acordo com o presente estudo, estas incluem aquelas fabricadas com concretos de resistência maior que 40 MPa, que apresentem grau de saturação em torno ou superiores a 90%. / In the last years, the utilization of high-strength concrete (HSC) in the construction industry, with compressive strength grades greater than 40 MPa, has become wide spread due to remarkable characteristics of durability and load bearing capacity. However, the increased use of HSC has raised concerns regarding the behaviour of such concretes in fire. Evidences which were collected from structures exposed to the effects of fires, like Channel Tunnel and Mont Blanc Tunnel, have indicated that there is a possibility of the occurrence of explosive spalling in this condition. The phenomenon causes serious damages to the material and raises its thermal degradation in a significant way. This occurs because of its low porosity and permeability that contribute for the vapour pressure build-up in the pores, generating stresses which can exceed tensile strength of the material. The probability and severity of spalling process depend on a large number of inter-dependent factors that influence the behaviour of HSC in an unexpected manner. There is a consensus that the moisture content is one of the principal factors of the occurrence of explosive spalling. Recent investigations have demonstrated that spalling tends to occur only when the moisture content in the pores of concrete is elevated. Although fire is considered an exceptional event, the seriousness of spalling in concrete structures justifies the investigation of conditions in that the phenomenon can be happen and the implementation of preventive measures. In spite of the recent advances about the spalling process in HSC at high temperatures, there is still a lack of information in relation to the critical combinations of factors which affect the spalling occurrence. This work intends to help overcoming this lack of knowledge from the experimental data analysis with the purpose of establishing some critical conditions which collaborate in the spalling process as well as investigating the residual mechanical properties and changes in the microstructure of different concrete grades submitted to high temperatures. In addition, the experimental data are used to validate the proposition of a simplified model of spalling which was developed with the objective to take into account the effects of spalling in the thermo-mechanical analysis. This is an important need to complement the fire analysis of concrete structures. The spalling model was incorporated in the VULCAN software to simulate the phenomenon occurrence in a concrete beam exposed to fire. The results shown that the loss of mass in the beam cross-section, caused by spalling, reduces substantially its required time of fire resistance whereas it accelerates the damage in the concrete and aids the reduction of load bearing capacity of structural element. In conclusion, it is essential to consider the possibility of concrete spalling mainly in concrete grades greater than 40 MPa that present a saturation degree higher than 90%.

A alvenaria estrutural é um dos mais antigos sistemas construtivos existentes. Atualmente estruturas em alvenaria encontram uma vasta aplicação em construções residenciais, sobretudo em obras de interesse social. No entanto, ao contrário das estruturas de concreto, cujo comportamento durante exposição ao fogo e sua resistência residual tem estudos e resultados amplamente disseminados, pouco se sabe a respeito do comportamento de estruturas de alvenaria submetidas à ocorrência de sinistros dessa natureza. Com a intensificação das preocupações acerca da segurança das edificações e de seus usuários em situações de incêndio, faz-se cada vez mais imprescindível o conhecimento do comportamento dos sistemas empregados atualmente na construção civil perante a ação de altas temperaturas. Tendo isso em vista, o presente trabalho teve por objetivo a realização de uma análise dos danos e do comportamento apresentados por amostras de alvenaria com função estrutural ao serem expostas ao aquecimento excessivo. Foram avaliadas nesse estudo paredes de pequenas dimensões executadas com blocos estruturais cerâmicos. Visando simular condições mais próximas da realidade, foram restringidas, com o auxílio de macacos hidráulicos, as laterais das amostras, para que houvesse contenção da dilatação das mesmas. Com o intuito de verificar diferentes tipologias de alvenarias, foram utilizados três blocos distintos: de 14 cm de largura, com resistências de 7 e 10 MPa, e de 19 cm de largura, com 7 MPa de resistência à compressão. Também foram variadas as espessuras das juntas entre as unidades e a argamassa de assentamento das mesmas, a fim de compreender a importância desses fatores para o comportamento das amostras, e, por fim, foram ensaiadas amostras com revestimento na face exposta As miniparedes foram acopladas a um forno de resistências elétricas e submetidas a um aquecimento próximo à curva padrão determinada por norma, até a temperatura máxima de 950ºC, a qual foi mantida pelo período de 4 horas. Foram mensurados, além da temperatura dentro do forno, no interior da parede e na superfície das amostras, os deslocamentos transversais ocorridos durante o ensaio. Também se utilizaram transdutores de deslocamento para verificar a dilatação dos blocos e o esmagamento ou abertura das juntas. Imagens termográficas da face oposta ao aquecimento foram capturadas no decorrer da exposição. Ao final das análises, pôde-se inferir que as miniparedes ensaiadas apresentaram bom desempenho frente à ação das altas temperaturas, mantendo sua estanqueidade, isolamento térmico e resistência mecânica. A restrição lateral não ocasionou desplacamentos dos blocos, no entanto, pôde-se observar transferência de tensão para os mesmos quando utilizadas nas juntas argamassas pouco flexíveis. O deslocamento transversal apresentado pelas amostras indicou deflexão em direção ao forno durante o aquecimento, com posterior reversão do sentido. Tal deflexão foi atenuada pela redução da espessura das juntas, pelo uso de argamassas menos flexíveis e pelo aumento da resistência e largura dos blocos. As alvenarias de 19 cm de largura e, especialmente, as dotadas de revestimento apresentaram melhor desempenho térmico que as demais. / Structural masonry is one of the oldest existing building systems. Nowadays, masonry structures find a wide application in residential constructions, mainly in those with social interest. However, unlike concrete structures, whose behavior during fire exposure and its residual resistance have widely disseminated studies and results, there is a lack of knowledge about the behavior of masonry structures submitted to fire. Because of the spread of concerns about the safety of buildings and their users in fire situations, it becomes essential to know the behavior of the systems currently used in civil construction when exposed to high temperatures. With this in view, the present study intended to analyze the damage and the behavior of structural masonry samples exposed to heating. This study evaluated clay hollow-bricks small walls, and, in order to simulate real conditions, the boundaries of the samples were restrained, with the aid of hydraulic jacks, aiming to restrain the deformation. In order to verify different types of masonry, three different blocks were used: 14 cm wide, with nominal strength of 7 and 10 MPa, and 19 cm wide, with 7 MPa of compressive strength. The thicknesses of the joints and the mortar were also varied, in order to understand the importance of these factors in the behavior of the samples, and, finally, samples were tested with a mono-layer coating at the exposed face. The small walls were coupled to an electrical furnace and subjected to a heating approximately equal to the standard curve, up to the maximum temperature of 950ºC, which was maintained for 4 hours The deflections of the samples during the test were measured, beyond the temperature inside the furnace, in the center of wall and at the non-exposed surface. Clip gages were also used to verify the expansion of the blocks and the crushing or opening of the mortar joints. Thermographic images of the opposite face were captured during the testing. At the end of this research, it was possible to affirm that the walls had good behavior against the high temperatures, maintaining their integrity, thermal insulation and load-bearing capacity. The restriction of the boundaries did not cause the spalling of the blocks, however, it was possible to observe the stress transfer to them in samples with rigid joint mortar. The deflection of the samples increases towards the furnace during the heating, and, then, they show the phenomenon of “reverse bowing”, changing the direction of the displacements. Reducing the thickness and increasing the stiffness of the joint mortars, as well as the increase in block strength and width attenuated such deflection. The masonry 19 cm width and, specially, the ones with coating shows better thermal performance, comparing to the others.

Os concretos de alta compacidade, com resistências elevadas (acima de 40 MPa), estão começando a ser cada vez mais usados em obras de infraestrutura e em edificações de grande porte, devido às importantes vantagens que os mesmos oferecem em termos de capacidade de carga e durabilidade. Um dos pontos acerca de seu desempenho que levanta dúvidas envolve o seu comportamento frente a elevadas temperaturas. Evidências coletadas em incêndios ocorridos em estruturas reais, como o do Channel Tunnel e do Mont Blanc Tunnel, indicaram que, sob certas circunstâncias, existe a possibilidade de ocorrência de um fenômeno, conhecido como spalling explosivo, que causa sérios danos por lascamento ao material, incrementando de forma significativa a degradação térmica. Isso ocorre porque a reduzida porosidade e a baixa permeabilidade favorecem o aprisionamento do vapor de água nos poros, gerando um acréscimo da pressão interna que ocasiona tensões que podem superar a resistência à tração do concreto. O processo de spalling, bem como a sua probabilidade e severidade de ocorrência, dependem de uma série de fatores interdependentes que influenciam o comportamento do material. Contudo, está se formando um consenso de que o teor de umidade é o parâmetro mais influente para o desencadeamento do processo. Estudos efetuados após o reconhecimento da existência do spalling explosivo demonstraram que o mesmo tende a ocorrer somente quando o concreto apresenta teores muito elevados de umidade em sua estrutura de poros. Isso restringe a preocupação a certos tipos de elementos onde o concreto pode estar muito úmido por ocasião do sinistro. Embora estes sejam casos raros, a gravidade dos danos devido ao spalling explosivo justifica que se investiguem as condições nas quais o mesmo pode acontecer e se implementem medidas mitigatórias. Dado o caráter recente das investigações sobre o tema, ainda existe uma carência de estudos específicos que apontem quais as combinações críticas de porosidade e teores de umidade que desencadeiam o fenômeno. Este trabalho foi concebido para ajudar a superar essa lacuna de conhecimento, coletando dados sobre as condições que favorecem o spalling explosivo, bem como averiguando quais são as propriedades mecânicas residuais e as alterações na microestrutura sofridas por concretos com vários patamares de resistência submetidos a altas temperaturas. O trabalho utiliza os dados coletados para fundamentar a proposição de um modelo simplificado de spalling, elaborado com o objetivo de prover uma forma de considerar os efeitos do fenômeno durante uma análise termomecânica. Essa é uma necessidade fundamental para complementar os softwares atualmente utilizados para analisar os efeitos de incêndios sobre estruturas. O módulo de spalling foi implementado computacionalmente de forma que pudesse ser utilizado em consórcio com a ferramenta computacional VULCAN, o que permitiu simular a ocorrência do fenômeno na deterioração de uma viga durante um incêndio. Os resultados indicaram que a perda de seção transversal causada pela ocorrência do spalling explosivo reduz substancialmente o tempo de resistência ao fogo (TRRF), devido à aceleração dos danos e à redução da capacidade portante dos elementos estruturais de concreto. Conclui-se, portanto, que é fundamental considerar a possibilidade de lascamentos explosivos em estruturas suscetíveis ao fenômeno. De acordo com o presente estudo, estas incluem aquelas fabricadas com concretos de resistência maior que 40 MPa, que apresentem grau de saturação em torno ou superiores a 90%. / In the last years, the utilization of high-strength concrete (HSC) in the construction industry, with compressive strength grades greater than 40 MPa, has become wide spread due to remarkable characteristics of durability and load bearing capacity. However, the increased use of HSC has raised concerns regarding the behaviour of such concretes in fire. Evidences which were collected from structures exposed to the effects of fires, like Channel Tunnel and Mont Blanc Tunnel, have indicated that there is a possibility of the occurrence of explosive spalling in this condition. The phenomenon causes serious damages to the material and raises its thermal degradation in a significant way. This occurs because of its low porosity and permeability that contribute for the vapour pressure build-up in the pores, generating stresses which can exceed tensile strength of the material. The probability and severity of spalling process depend on a large number of inter-dependent factors that influence the behaviour of HSC in an unexpected manner. There is a consensus that the moisture content is one of the principal factors of the occurrence of explosive spalling. Recent investigations have demonstrated that spalling tends to occur only when the moisture content in the pores of concrete is elevated. Although fire is considered an exceptional event, the seriousness of spalling in concrete structures justifies the investigation of conditions in that the phenomenon can be happen and the implementation of preventive measures. In spite of the recent advances about the spalling process in HSC at high temperatures, there is still a lack of information in relation to the critical combinations of factors which affect the spalling occurrence. This work intends to help overcoming this lack of knowledge from the experimental data analysis with the purpose of establishing some critical conditions which collaborate in the spalling process as well as investigating the residual mechanical properties and changes in the microstructure of different concrete grades submitted to high temperatures. In addition, the experimental data are used to validate the proposition of a simplified model of spalling which was developed with the objective to take into account the effects of spalling in the thermo-mechanical analysis. This is an important need to complement the fire analysis of concrete structures. The spalling model was incorporated in the VULCAN software to simulate the phenomenon occurrence in a concrete beam exposed to fire. The results shown that the loss of mass in the beam cross-section, caused by spalling, reduces substantially its required time of fire resistance whereas it accelerates the damage in the concrete and aids the reduction of load bearing capacity of structural element. In conclusion, it is essential to consider the possibility of concrete spalling mainly in concrete grades greater than 40 MPa that present a saturation degree higher than 90%.

O noroeste de São Paulo, transição entre a Floresta Atlântica e o Cerrado, é uma das regiões mais fragmentadas do estado. Investigando a regeneração natural de remanescentes florestais é possível compreender como a diversidade de espécies e os processos ecológicos são mantidos nessas paisagens agrícolas muito fragmentadas, gerando subsídios para ações de conservação e restauração. Nesse sentido, as perguntas norteadoras deste estudo foram: 1) o conhecimento do componente regenerante de remanescentes florestais inseridos em matrizes agrícolas muito fragmentadas permite avaliar a perpetuação dos mesmos ao longo do tempo? 2) quais fatores, de qualidade de hábitat ou de estrutura da paisagem, exercem maior influência sobre composição, densidade e riqueza de espécies no componente regenerante desses remanescentes florestais? Para isso, foi comparada a riqueza, diversidade e composição de espécies entre o componente regenerante (altura >1,0 m e DAS< 5 cm) e arbóreo (DAS> 5 cm) de 18 fragmentos de florestas nativas do noroeste de São Paulo. Em seguida, foi analisada a relação entre a qualidade do hábitat (soma de bases do solo, teor de argila do solo e frequência de incêndio) e estrutura da paisagem (conectividade, isolamento e tamanho total do fragmento) com os valores descritivos do componente regenerante. Foram registrados no componente regenerante 5.989 indivíduos e 207 espécies, o que equivale a uma média de 4968±3584 ind.ha-1 e 33±14 espécies por fragmento. As famílias mais ricas foram Fabaceae (28 espécies), Myrtaceae (25), Rubiaceae (21) e os gêneros foram Eugenia (12), Ocotea (6), Campomanesia (5) e Psychotria (5). Comparado ao componente arbóreo, o componente regenerante apresentou significativamente menor riqueza e diversidade &alpha;, pois 71% das espécies do componente arbóreo não foram registradas na regeneração natural. Porém, ambos componentes apresentaram composição florística significativamente correlacionada. Com relação à diversidade &beta;, em média, o componente regenerante apresentou valor significativamente maior entre os fragmentos. A qualidade de habitat foi mais importante para explicar a estrutura e riqueza da comunidade regenerante. Frequência de incêndio contribuiu negativamente para a densidade total comunidade e de indivíduos zoocóricos, clímaces de sub-bosque e de dossel, assim como para a riqueza de espécies zoocóricas, pioneiras e colonizadoras. A riqueza de especialistas de florestas apresentou relação positiva com a soma de bases enquanto para a riqueza e densidade de generalistas a relação foi negativa. Soma de bases e teor de argila no solo foram as variáveis mais relacionadas com a composição florística da comunidade regenerante. Dentre as variáveis de paisagem, conectividade relacionou-se negativamente com a densidade de espécies generalistas enquanto área do fragmento apresentou relação positiva com a densidade de zoocóricas com propágulos de tamanho médio. Portanto, a regeneração natural representou um subconjunto de espécies do componente arbóreo com menor diversidade, riqueza e número de espécies compartilhadas entre os fragmentos e por isso seriam necessárias ações de manejo adaptativo para garantir a perpetuação dos remanescentes florestais nessas paisagens muito fragmentadas. Frequência de incêndios foi o principal fator comprometedor da perpetuação da biodiversidade e a importância do gradiente edáfico para composição de espécies dos remanescentes florestais da região foi confirmada. / The northwestern São Paulo, a transition area between the Atlantic Forest and Cerrado, is one of the most fragmented region of the state. Investigating the sapling community of forest communities would be possible understanding how species diversity and ecological processes are maintained in this kind of landscape and therefore it would help creating subsides for forest restoration. For this reason, the questions of this research were: 1) Does the survey of sapling community of forest remnants in highly fragmented agricultural landscape allows assessing their self-perpetuating capacity? 2) Which factors of habitat quality or landscape structure exerts greater influence on the species composition, density and species-richness of the sapling community of these forest remnants? Thus, it was assessed the sapling community (height >one, 0 m and DSH< 5,0 cm) density and compared the observed and the relative species-richness of functional groups, &alpha; and &beta; diversity and species composition to the tree community (DSH> 5,0 cm) in the same forest remnant. After that, was assessed the influence of habitat quality (soil sum of bases, soil clay content, fire frequency) and landscape structure (functional connectivity, isolation and total size of these forest remnants) on the descriptive values of sapling communities. Overall, the sapling community showed 5.989 individuals and 207 species that represent on average 4968±3584 ind.ha-1 and 33±14 species for forest fragments. The botanic families with higher species-richness were Fabaceae (28 species), Myrtaceae (25), Rubiaceae (21) and genera were Eugenia (12), Ocotea (6), Campomanesia (5) e Psychotria (5).Compared to the tree community, the sapling community had significantly smaller species-richness (observed and estimated) and &alpha; diversity, because 71 % of species from the tree community did not occur in sapling community. However, both communities had species composition significantly correlated, the sapling communities showed significantly higher &beta; diversity than trees communities. The habitat quality were more important to explain the density, species-richness and species composition of the sapling communities. Fire frequency contributed negatively to species-richness of zoochorous species, pioneer species and colonizers group (species found only at sapling community) and to the sapling density of zoochorous species, shade-tolerant canopy species and shade-tolerant understory species. The species-richness of forest-specialist species was positively related to the soil sum of bases but to the sapling density and species-richness of generalist species was found the opposite relation. Similarly, sum of base and clay content were the variables most related to the species composition of sapling community. Functional connectivity and the total area of the forests fragments explained only the density of generalist and zoochorous medium-seeded species, but with relatively smaller importance than the habitat quality variables. Thus, the sapling community of these forest remnants represented a subset of the tree community but with significant smaller diversity, species richness and number of common species among fragments and then adaptive management efforts is needed to assist long-term biodiversity persistence in forests fragments in highly fragmented agricultural landscape. Frequent fires was the main factor affecting negatively the biodiversity perpetuation and the importance of an edaphic gradient to species composition of forests remnants in the region was validated.

O sistema de proteção técnica contra incêndio (SPTCI) é um dos principais sistemas que compõem o edifício inteligente (EI), pois a eficiência do seu funcionamento afeta diretamente a segurança das pessoas e o patrimônio do prédio. O SPTCI é composto de diferentes dispositivos, estratégias de controle e atua segundo legislação específica. Devido à complexidade do SPTCI, torna-se fundamental uma modelagem adequada que permita verificar a dinâmica do sistema e sua relação com outros sistemas prediais. Neste contexto, este trabalho propõe um procedimento para a modelagem e análise de estratégias de controle para o SPTCI, integrado com outros sistemas prediais dentro do contexto de EI. A abordagem considerada para este propósito baseia-se na teoria dos sistemas a eventos discretos, na aplicação de técnicas derivadas da rede de Petri e em técnicas de análise através de simulação discreta. Com esta abordagem são desenvolvidos modelos do sistema de controle do SPTCI onde é considerada a sua relação com outros sistemas prediais. Particularmente, explora-se as extensões da rede de Petri como as técnicas Production Flow Schema e Mark Flow Graph. Um estudo de caso é apresentado para ilustrar as principais características deste procedimento. / From the point of view of property damage and personal security, the fire protection system (FPS) is one of the most important systems in an intelligent building (IB). The FPS is composed of several devices and control strategies. Furthermore, it must act in accordance with specific laws. As a consequence the design of FPSs is a complex task and it is very important to provide an adequate model that supports the verification of the FPS dynamics and its integration with others building systems, facilitating its test and validation. In this context, this work proposes a procedure to model in a systematic and rational way a FPS in the IB context. Considering the nature of the structure and processes of FPS the approach is based on the discrete event dynamic system theory and the application of the Petri net. Then, the models the FPS control system and the controlled plant must include its integration with other building systems. Particularly, it explores Petri net extensions such as Production Flow Schema and Mark Flow Graph techniques. Through an example it is illustrated the main aspects of the proposed procedure.

Este trabalho simula numericamente o sistema de supressão de fogo em compartimento de carga de aeronaves; utilizando o halon 1301 (CBrF3) como agente extintor. Usando uma formulação simples baseada no método de parâmetros concentrados, obtém-se um modelo matemático para a evolução temporal das concentrações volumétricas de ar e halon. A seguir, esse sistema resultante de equações diferenciais ordinárias é implementado no Mathcad (programa que permite o processamento simbólico e possui uma interface gráfica de fácil manipulação) e a solução é obtida utilizando-se um esquema de Runge-Kutta de 4 ordem. O modelo é utilizado para verificar a influência que a variação de parâmetros como altitude, temperatura, volume, área de vazamento e taxa de infiltração de ar, exerce no desempenho do sistema. Os resultados obtidos mostram boa concordância com os resultados experimentais e satisfazem os requisitos de certificação do sistema de supressão de fogo. Em uma segunda análise a variação espacial e temporal da concentração volumétrica do agente extintor é simulada utilizando um programa de CFD. São obtidos resultados para a difusão e convecção de massa do agente extintor no interior do compartimento de carga e os valores médios de concentração do halon são comparados com os dados de ensaio e mostraram boa concordância. Conclui-se então, que os modelos utilizados podem ser ferramentas importantes nas análises preliminares de projetos, adaptação e modificação de sistemas supressores de compartimento de carga de aeronaves.