Soil compaction under traffic of animals has become an increasingly significant problem in soils used for crop-livestock integration. The objective of this study was to determine the effect of integration crop-livestock and different soil management systems on their attributes water and mechanical and relate them to the development and productivity of soybean. The specific objectives were: to investigate the effect of the absence of animal trampling on the water and mechanical attributes of soil and growth of soybean; to evaluate susceptibility to soil compaction by the parameters of the compressibility of the soil; determine the relationship of permeability to air with the tension of the water and soil pore space; evaluate the relationship between plant growth and water content; evaluate the residual effect of chiseling. The experiment was installed in 2007, in a commercial agricultural area in the municipality of Ibirubá (RS). The soil of the place is classified as Oxisol. Bulk density (Ds), macroporosity (Ma), microporosity (Mi) total porosity (Pt) resistance to penetration (RP) and soil moisture (θ), emergence and plant height, root growth and yield of soybean were evaluated. The experimental design was randomized blocks with three replications. The treatments were: tillage without grazing (SDS / P), tillage with grazing (SDC / P) and chiseling (Esc). The Ds, Mi, Ma, En, CRA and Ka were determined in soil samples collected with the structure preserved in layers: 0-0,07; 0,07- 0,15 e 0,20-0,30 m in three periods: before grazing (August 2007), post-grazing (December 2007) and post-grazing (October 2008). The soil compression curve in balanced sample was determined in tension of 0.03 MPa in the first two layers above. The results indicated that the chiseling sporadic in soils under crop-livestock integration without tillage provides soil hydro-physical conditions less favorable for the development of plants. The preparation with chisel negatively affected grain yield of soybean. The soil whit chiseling had its proprieties changed by the treading of animals, reducing the residual effect of it. The absence of animals did not promote significant changes in Ds, Mi, Ma and Pt managed under the soil tillage. The chiseling decreased soil moisture compared to other treatments. The PR showed a direct relationship with soil moisture, for below 20% obtained values above 2 MPa for RP were. In SD/CP, the root system showed deviation of growth in depth, especially in the 0-0,07 m layer. The deviation unobserved in SD/SP and Esc. The same behavior was not observed in SD/SP and Esc. in years with water deficit. The plant height in SD/SP was higher than in other treatments and the lowest grain yield was obtained in Esc. Highest Ka was observed in lower potential matric and the surface layer of soil, where there is greater presence of macroporosity, with reduction in depth. A direct relationship between the soil Ka and εa was observed. The pressure applied by the traffic of animals increased the values of σp in the surface layer. With chiseling of the soil, the surface layer had less ability to support loads and greater susceptibility to compaction. / A compactação do solo sob tráfego de animais vem se tornando um problema crescente em solos utilizados sob integração lavoura-pecuária. O objetivo deste estudo foi de determinar o efeito da integração lavoura-pecuária e diferentes manejos de manejo do solo nos seus atributos hídricos e mecânicos e relacioná-los com o desenvolvimento e a produtividade da soja. Os objetivos específicos foram: verificar o efeito da ausência do pisoteio animal sobre os atributos hídricos e mecânicos do solo e crescimento da soja; avaliar a suscetibilidade do solo à compactação, através dos parâmetros de compressibilidade do solo; verificar a relação da permeabilidade ao ar com a tensão da água e o espaço poroso do solo; avaliar a relação entre o crescimento das plantas e conteúdo de água; avaliar o efeito residual da escarificação. O experimento foi instalado no ano de 2007, numa área agrícola comercial, no município de Ibirubá (RS). O solo do local é classificado como Latossolo Vermelho distrófico. Avaliaram-se a densidade (Ds), macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi) e porosidade total (Pt) a resistência do solo à penetração (RP) e a umidade (θ)do solo, bem como emergência e altura de planta, crescimento radicular e produtividade da soja. O delineamento experimental foi blocos ao acaso com três repetições. Os tratamentos foram: semeadura direta sem pastejo (SD/SP), semeadura direta com pastejo (SD/CP) e escarificado (Esc). A Ds, Mi, Ma, Pt, CRA e a Ka foram determinadas em amostras de solo coletada com estrutura preservada nas camadas de 0-0,07; 0,07- 0,15 e 0,20-0,30 m, em três épocas: antes do pastejo (agosto de 2007), pós-pastejo (dezembro de 2007) e pós-pastejo (outubro de 2008). A curva de compressão do solo foi determinada em amostra equilibrada na tensão de 0,03 MPa nas duas primeiras camadas acima citadas. Os resultados indicaram que a escarificação em solos sob integração lavoura-pecuária sob plantio direto proporciona condições físico-hídrica do solo menos favoráveis ao desenvolvimento das plantas, afetando negativamente o rendimento de grãos da cultura da soja. O solo escarificado sofreu alterações impostas pelo pisoteio dos animais, reduzindo o efeito residual do mesmo. A ausência dos animais não promoveu alterações expressivas na Ds, Mi, Ma e Pt no solo manejado sob plantio direto. A escarificação diminuiu a retenção de água comparado com solo não escarificado. A RP apresentou relação direta com a umidade, abaixo de 20 % obteve-se valores acima de 2 MPa de RP. Na SD/CP o sistema radicular apresentou desvio de crescimento em profundidade, principalmente na camada 0-0,07 m, desvio não observado na SD/SP e no Esc. A altura de planta no SD/SP foi maior do que nos demais tratamentos e a menor produtividade de grãos foram obtidos no Esc. em ano com déficit hídrico. A maior Ka foi observada nos menores potenciais matriciais e na camada superficial do solo, onde há maior presença de macroporos, com redução em profundidade. Obteve-se uma relação direta entre a Ka e o εa do solo. A pressão aplicada pelo tráfego dos animais elevou os valores de σp na camada superficial. Com a escarificação do solo a camada superficial, houve menor capacidade de suporte, ou seja, maior suscetibilidade à compactação.

The Industrial Revolution generated two parallel phenomena during the twentieth century: increased distribution of wealth and reduced energy costs, causing a large increase in energy consumption. With the international oil crisis in the 1970s, materials used until that time such as concrete, steel and glass, began to be seen as energy-intensive materials. Society began to seek buildings with minimal environmental impact, using materials that generate a smaller amount of energy, waste and pollution and CO2 emissions in the atmosphere and provide greater potential for reincorporation into nature. In this scenario, raw soil as a building material has become an alternative for the development of sustainable buildings, but also to improve the livability of housing for the low-income population in the country. Among various construction materials, raw soil-cement, which is cured without burning, is raw soil pressed and stabilized with Portland cement, which is already regulated by the Brazilian Technical Standards Association (ABNT) and possesses many advantages related to its manufacturing and use. To increase its acceptance and verify its efficiency as a building material for social housing, it is necessary to investigate its properties and performance. Thus, the present study aimed to evaluate the performance of an external vertical sealing system composed of soil-cement blocks without structural function for social housing, following determinations of NBR 15575 (2013), focusing on the requirements of Habitability and Sustainability. The habitability require the heat action and thermal shock test. Firstly, using the particle size analysis and liquid limit and plastic limit test, to characterize the compostion of the ground on which the block was used. The bodies-of-proof were tested in The laboratory of Structural Models and Tests (Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais LEME), at the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, RS, and consisted of two full scale walls. The system met limits set by standards for tightness against rainwater and heat action and thermal shock, but not for permeability to water. The vertical sealing system composed of hollow blocks of soil-cement has great potential for application in the construction of social housing, but there is still a need for more studies on the system. / A Revolução Industrial gerou, durante o século XX, dois fenômenos paralelos: a maior distribuição de riqueza e a diminuição do custo de energia, causando um grande aumento no consumo energético. Com a crise internacional do petróleo, na década de 1970, os materiais utilizados, até então, como concreto, aço e vidro, passam a ser vistos como materiais de grande consumo energético. A sociedade começa a buscar edificações com menor impacto ambiental possível, que utilizem materiais que envolvam baixo consumo energético, baixa geração de resíduos e poluentes, baixa emissão de CO2 na atmosfera e grande potencial de reincorporação na natureza. Diante desse cenário, a terra crua como material construtivo se torna uma alternativa para o desenvolvimento de edificações sustentáveis, como também, para a melhoria da habitabilidade das moradias da população de baixa renda existente no país. Das diversas técnicas de construção com a terra crua, o solo-cimento é um material curado sem queima, composto de terra crua prensada e estabilizada com cimento Portland, que já é normatizado pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), possuindo muitas vantagens que vão desde a fabricação até sua utilização no canteiro de obras. Para melhor aceitação e comprovação da sua eficiência como material construtivo para habitações de interesse social, é necessário que se conheça suas propriedades e seu desempenho. Dessa forma, a presente pesquisa consistiu em avaliar o desempenho de um sistema de vedação vertical externo composto por blocos de solo-cimento sem função estrutural para habitações de interesse social térreas, seguindo determinações da NBR 15575 (ABNT, 2013), focando nas exigências de Habitabilidade e Sustentabilidade. Como exigência de Habitabilidade analisou-se o fator Estanqueidade, com a realização dos ensaios de Estanqueidade à Água da Chuva e Permeabilidade à Água. E, como exigência de Sustentabilidade analisou-se os fatores Durabilidade e Manutenibilidade, com a realização do ensaio de Ação de Calor e Choque Térmico. Primeiramente, através de ensaio de análise granulométrica, limite de liquidez e limite de plasticidade, foi caracterizado o solo do qual o bloco utilizado é composto. Os corpos-de-prova foram ensaiados no Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME), da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), em Porto Alegre, RS, e consistiram em duas paredes em escala real. O sistema atendeu aos limites estabelecidos pela norma nos ensaios de Estanqueidade à Água da Chuva e Ação de Calor e Choque Térmico, o que não ocorreu no ensaio de Permeabilidade à Água, no qual o sistema não atendeu às exigências. Através dos resultados dos ensaios verificou-se que o sistema de vedação vertical composto por blocos vazados de solo-cimento possui grande potencial para aplicação na construção, principalmente de habitações de interesse social, mas ainda há a necessidade de mais estudos sobre o sistema.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AliDGK_DISSERT.pdf: 1533034 bytes, checksum: 5570fc0acd3b2b8bab1dc04b3e8c619f (MD5) Previous issue date: 2014-01-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Modeling transport of particulate suspensions in porous media is essential for understanding various processes of industrial and scientific interest. During these processes, particles are retained due to mechanisms like size exclusion (straining), adsorption, sedimentation and diffusion. In this thesis, a mathematical model is proposed and analytical solutions are obtained. The obtained analytic solutions for the proposed model, which takes pore and particle size distributions into account, were applied to predict the particle retention, pore blocking and permeability reduction during dead-end microfiltration in membranes. Various scenarios, considering different particle and pore size distributions were studied. The obtained results showed that pore blocking and permeability reduction are highly influenced by the initial pore and particle size distributions. This feature was observed even when different initial pore and particle size distributions with the same average pore size and injected particle size were considered. Finally, a mathematical model for predicting equivalent permeability in porous media during particle retention (and pore blocking) is proposed and the obtained solutions were applied to study permeability decline in different scenarios / A modelagem do transporte de suspens?es em meios porosos ? essencial para o entendimento de diversos processos de interesse industrial e cient?fico. Durante esses processos as part?culas podem ser retidas devido a diferentes mecanismos, dos quais citamos: exclus?o pelo tamanho, adsor??o, sedimenta??o e difus?o. Neste trabalho, um modelo matem?tico para o mecanismo de exclus?o pelo tamanho foi proposto e solu??es anal?ticas foram encontradas. As solu??es anal?ticas para o modelo proposto, que incorpora as distribui??es de tamanho de poros e de part?culas, foram utilizadas para prever a reten??o de part?culas, o bloqueio de poros e a redu??o de permeabilidade durante a microfiltra??o direta (dead-end microfiltration) em membranas. Foram analisados diversos cen?rios, considerando diferentes distribui??es de tamanho de poros e de part?culas. Os resultados obtidos mostraram que o processo de bloqueio de poros e redu??o de permeabilidade ? fortemente influenciado pelas distribui??es iniciais de tamanho de poros e de part?culas. Esta caracter?stica foi observada mesmo quando diferentes distribui??es iniciais de tamanho de poros e de part?culas com um mesmo tamanho m?dio de part?culas e de poros foi considerado. Finalmente, um modelo matem?tico para a previs?o da permeabilidade equivalente em meios porosos durante a reten??o de part?culas (e bloqueio de poros) foi proposto e as solu??es obtidas foram aplicadas para o estudo do decl?nio da permeabilidade em diferentes cen?rios / 2020-01-01

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdilbertoVB_TESE.pdf: 8017732 bytes, checksum: 5be77df6bb358232ee29ccf11e397f58 (MD5) Previous issue date: 2011-02-10 / The search for alternative materials with lower density, reduction in heat transfer and propagation of noise associated with the ease of handling and application in concrete structures, represents an enormous challenge in the formulation and knowledge of the performance of self-compacting lightweight concrete, which has technology little known nationally, and appears on the international scene as an innovative material and alternative to conventional concrete. Based on these, this study set out to study self-compacting lightweight concrete made with two distinct grades of expanded clay associated with the addition of plasticizing/superplasticizers additives and mineral additions of metakaolin and bagasse ash of sugar cane. There is also an object of study, evaluation of pozzolanic activity of mineral admixtures and their influence on the durability characteristics of concrete. The rheological, physical, mechanical and microstructural analysis in this study served as basis in the classification of concretes autoadens?veis, targeting the national technical requirements for their classification in the category autoadens?vel and lightweight structural. The inclusion of mineral admixtures (metakaolin and bagasse ash of sugar cane), partial replacement of cement, pozzolanic activity and demonstrated maintenance of mechanical properties through the filler effect, a reduction of up to 76% of the nitrogen gas permeability in blend with 20% bagasse ash. All concretes had rheology (cohesion and consistency) suitable for self-adensability as well as strength and density inherent structural lightweight concrete without presenting phenomena of segregation and exudation / A busca por materiais alternativos de menor massa espec?fica, redu??o na transfer?ncia de calor e propaga??o do barulho, associado ? facilidade de manuseio e aplica??o em estruturas de concreto armado, representa grande desafio na formula??o e conhecimento do desempenho de concretos estruturais leves autoadens?veis, que tem tecnologia pouco difundida em n?vel nacional, e surge no cen?rio internacional como um material inovador e alternativo ao concreto convencional. Frente ao exposto, este trabalho se prop?s a estudar concretos estruturais leves autoadens?veis elaborados com duas gradua??es distintas de argila expandida associados ? inclus?o de aditivos plastificantes/superplastificantes e adi??es minerais de metacaulim e cinza de biomassa de cana-de-a??car. Tem-se ainda como objeto do estudo, a avalia??o da atividade pozol?nica das adi??es minerais e sua influ?ncia nas caracter?sticas de durabilidade dos concretos. As propriedades reol?gicas, f?sicas, mec?nicas e microestruturais, analisadas neste estudo, serviram como fundamenta??o na qualifica??o dos concretos leves autoadens?veis, visando ?s exig?ncias t?cnicas nacionais para sua classifica??o no quesito autoadens?vel e estrutural leve. A inclus?o das adi??es minerais (metacaulim e cinza de biomassa de cana-de-a??car), em substitui??o parcial do cimento, demonstrou atividade pozol?nica e manuten??o das propriedades mec?nicas atrav?s do efeito filler, apresentando redu??o de at? 76% da permeabilidade a g?s nitrog?nio na mistura com 20% de cinza de biomassa. Todos os concretos dosados apresentaram reologia (coes?o e consist?ncia) adequada para autoadensabilidade, bem como resist?ncia e massa espec?fica inerentes aos concretos estruturais leves, sem apresentar fen?menos de segrega??o e exsuda??o

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:03:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KarisiaLBF_DISSERT.pdf: 5553904 bytes, checksum: bd332662da6ffbc4e0c2609d1d3928c7 (MD5) Previous issue date: 2012-01-27 / A technological alternative for the correct disposal of tires is the use in the construction of embankment with soil and shredded tires. The use of waste tires in tropical soils requires prior knowledge of the properties and limitations of these materials. In this work, the results of an experimental program was devised to characterize the behavior of mixtures of waste tires and a lateritic soil. The residue used in this study is classified as tire buffings with an average size of 1.4 mm. The laboratory program included testing of particle size analysis, Atterberg limits, compaction, direct shear tests, permeability and confined compression tests with pure soil, pure tire and the mixtures. Proportions of 0% (pure soil), 10%, 20%, 40%, 50 % and 100% (pure tire) by weight were used. For the confining stress levels used in the study, the presence of tire residue provided a considerable increase in shear strength of the mixture. The maximum shear strength was obtained for a residue content of 40% by weight. Permeability tests on samples of waste under a confining stress of 100 kPa showed that the permeability increases significantly with increasing residue content until a residue content of 20%. The increase in permeability after that value showed to be negligible. Confined compression tests showed that the soil mixed with tire residue becomes more compressible than the pure soil. The secant constrained modulus (Msec) for the same vertical stress decreases with increasing percentage of residue. / Dentre as alternativas tecnol?gicas para a destina??o correta de pneus est? o uso na constru??o de aterros de misturas de solo e res?duo de pneus triturados. A utiliza??o de res?duo de pneus em solos tropicais requer o conhecimento pr?vio das propriedades e limita??es desses materiais. Nesta disserta??o, apresentam-se os resultados de um programa experimental para caracteriza??o de misturas de res?duo de pneus em um solo later?tico. O res?duo utilizado neste estudo ? classificado como desbastes de pneus, com tamanho m?dio de 1,4 mm. O programa laboratorial incluiu ensaios de an?lise granulom?trica, limites de consist?ncia, compacta??o, cisalhamento direto, permeabilidade e compress?o confinada com as misturas de solo res?duos de pneus. Foram utilizadas propor??es de 0% (solo puro), 10%, 20%, 40%, 50% e 100% (res?duo puro) em peso. Para os n?veis de tens?o confinantes utilizados no estudo, a presen?a do res?duo de pneu proporcionou um aumento consider?vel da resist?ncia ao cisalhamento da mistura. A m?xima resist?ncia ao cisalhamento foi obtida para um teor de res?duo de 40% em peso. Os ensaios de permeabilidade em amostras de res?duos sob uma tens?o confinante de 100 kPa revelaram que a permeabilidade cresce significativamente com o aumento do teor de res?duo at? um teor de 20%, estabilizando-se em seguida. Os ensaios de compress?o confinada evidenciaram que o solo misturado ao res?duo de pneus torna-se mais compress?vel que o solo puro. O estudo demonstra que o m?dulo de compress?o confinada secante (Msec) para uma mesma tens?o vertical diminui com o aumento da porcentagem de res?duo.

The objective of this work was to evaluate the influence of the fruit maturation stage in the physical attributes and germination of Schefflera morototoni pyrenes subjected to pre-germination treatments. Fruits with green and purplish green coloration were collected from 14 individuals, pulped in running water, the hollow pyrenes were discarded after counting, together with those presenting retracted and oxidized endosperm, using the uniforms (with the greenish endosperm occupying the whole cavity of the pyrene). The experiment was conducted in completely randomized design in a 2 x 5 factorial (stages of fruit maturation and pre-germination treatments), with four repetitions in plots containing 25 pyrenes. For greater capacity and germination speed of the pyrenes, fruits should be harvested when they present a purplish green coloration, discarding those with hollow pyrenes, with retracted or oxidized endosperm. The germination capacity of the pyrenes with uniform endosperm varied between 50 and 60%, with the beginning of the process at about 40 days after sowing and extending for up to 60 days in vermiculite. Pulped pyrenes, dried and soaked in water at 60ºC for 5 minutes, followed by soaking in water at room temperature for 12 hours begin the germination process in less time, in relation to those pulped, dried, scarified and soaked for 6 hours. The fruit endocarp is permeable and rigid; however, it presents a natural opening when soaked. The objective was to evaluate the variability in seedling emergence measures of Schefflera morototoni from pyrenes of different individuals. Fruits of 14 individuals were pulped and pyrenes with uniform endosperm were selected. The experiment was conducted in completely randomized design with 14 treatments (individuals) and 11 repetitions in parcels containing 50 pyrenes with uniform endosperm treated by immersion in water at 60 ºC for 5 minutes and then soaked at room temperature for 12 hours. The substrate used was a mixture in proportion 2:1:1:1/2 (v/v) soil, commercial substrate Bioplant®, coarse sand and vermicompost, with pyrenes sown at 1 cm depth in expanded polystyrene trays, maintained in a nursery with 50% reduction in luminosity at average temperatures of 19.3ºC minimum and 30.2 ºC maximum and daily irrigation. Daily counting of seedlings evaluated capacity, time, rate, uniformity and synchrony of emergence, besides the distribution of frequency of emergence in relation to time. The emergence of seedlings is slow, irregular and asynchronous, taking more than 80 days for stabilization of the emergence. The percentage of seedlings can reach up to 57%, but even when the endosperm occupies the whole cavity of the pyrene and is greenish, the emergence of seedlings may not occur. There is variability in seedling emergence measurements from pyrenes of different Schefflera morototoni individuals. / CAPÍTULO II: O objetivo do trabalho foi avaliar a influência do estádio de maturação dos frutos nos atributos físicos e de germinação de pirênios de Schefflera morototoni submetidos a tratamentos pré-germinativos. Frutos com coloração verde e verde-arroxeada foram coletados de 14 indivíduos, despolpados em água corrente, descartando-se, após contabilização, os pirênios chochos, com endosperma retraído e oxidado, utilizando-se os uniformes (com endosperma esverdeado ocupando toda a cavidade do pirênio). O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado em esquema fatorial 2 x 5 (estádios de maturação dos frutos e tratamentos pré-germinativos), com quatro repetições em parcelas contendo 25 pirênios. Verificou-se que para maior capacidade e velocidade de germinação dos pirênios, os frutos devem ser colhidos quando apresentarem coloração verde-arroxeada, descartando-se àqueles com pirênios chochos, endosperma retraído ou oxidado. A capacidade de germinação dos pirênios com endosperma uniforme varia entre 50 e 60%, com início do processo em cerca de 40 dias após semeadura, se estendendo por até 60 dias em vermiculita. Pirênios despolpados, secos e embebidos em água a 60oC por 5 minutos, seguida da embebição em água à temperatura ambiente por 12 horas iniciam o processo de germinação em menor tempo, em relação aos despolpados, secos, escarificados e embebidos por 6 horas. O endocarpo dos frutos é permeável e rígido, no entanto, apresenta abertura natural quando embebido. CAPÍTULO III: O objetivo foi avaliar a variabilidade nas medidas de emergência de plântulas de Schefflera morototoni provenientes de pirênios de diferentes indivíduos. Frutos de 14 indivíduos foram despolpados, selecionando-se pirênios com endosperma uniforme. O experimento de emergência foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado com 14 tratamentos (indivíduos) e 11 repetições em parcelas contendo 50 pirênios com endosperma uniforme imersos em água a 60 ºC por 5 minutos e posteriormente embebidos em água destilada à temperatura ambiente por 12 horas. O substrato utilizado foi uma mistura na proporção 2:1:1:1/2 (v/v) de solo, substrato comercial Bioplant®, areia de textura grossa e vermicomposto, com pirênios semeados a 1 cm de profundidade em bandejas de poliestireno expandido, mantidas em viveiro com sombrite de 50% de redução luminosa e médias de temperaturas de 19,3 ºC a mínima e 30,2 ºC a máxima e irrigadas diariamente. Das contagens diárias das plântulas emergidas foram avaliadas medidas de capacidade, tempo, velocidade, uniformidade e sincronia de emergência, além da distribuição de frequência percentual de emergência em relação ao tempo. A emergência das plântulas é tardia, irregular e assíncrona, gastando mais de 80 dias para estabilização do estande. A porcentagem de plântulas emergidas pode atingir até 57%, porém mesmo quando o endosperma ocupa toda a cavidade do pirênio e está esverdeado, a emergência das plântulas pode não ocorrer. Há variabilidade nas medidas de emergência de plântulas quando obtidas de pirênios de indivíduos distintos de Schefflera morototoni. / Mestre em Agronomia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A engenharia geotécnica é uma das grandes áreas da engenharia civil que estuda a interação entre as construções realizadas pelo homem ou de fenômenos naturais com o ambiente geológico, que na grande maioria das vezes trata-se de solos parcialmente saturados. Neste sentido, o desempenho de obras como estabilização, contenção de barragens, muros de contenção, fundações e estradas estão condicionados a uma correta predição do fluxo de água no interior dos solos. Porém, como a área das regiões a serem estudas com relação à predição do fluxo de água são comumente da ordem de quilômetros quadrados, as soluções dos modelos matemáticos exigem malhas computacionais de grandes proporções, ocasionando sérias limitações associadas aos requisitos de memória computacional e tempo de processamento. A fim de contornar estas limitações, métodos numéricos eficientes devem ser empregados na solução do problema em análise. Portanto, métodos iterativos para solução de sistemas não lineares e lineares esparsos de grande porte devem ser utilizados neste tipo de aplicação. Em suma, visto a relevância do tema, esta pesquisa aproximou uma solução para a equação diferencial parcial de Richards pelo método dos volumes finitos em duas dimensões, empregando o método de Picard e Newton com maior eficiência computacional. Para tanto, foram utilizadas técnicas iterativas de resolução de sistemas lineares baseados no espaço de Krylov com matrizes pré-condicionadoras com a biblioteca numérica Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation (PETSc). Os resultados indicam que quando se resolve a equação de Richards considerando-se o método de PICARD-KRYLOV, não importando o modelo de avaliação do solo, a melhor combinação para resolução dos sistemas lineares é o método dos gradientes biconjugados estabilizado mais o pré-condicionador SOR. Por outro lado, quando se utiliza as equações de van Genuchten deve ser optar pela combinação do método dos gradientes conjugados em conjunto com pré-condicionador SOR. Quando se adota o método de NEWTON-KRYLOV, o método gradientes biconjugados estabilizado é o mais eficiente na resolução do sistema linear do passo de Newton, com relação ao pré-condicionador deve-se dar preferência ao bloco Jacobi. Por fim, há evidências que apontam que o método PICARD-KRYLOV pode ser mais vantajoso que o método de NEWTON-KRYLOV, quando empregados na resolução da equação diferencial parcial de Richards. / Geotechnical Engineering is the area of Civil Engineering that studies the interaction between constructions carried out by man or natural phenomena with geological environment, which most of times is partially saturated soil. In this sense, work developing as stabilization, dam containing, retaining walls, foundations and highways are conditioned to a right prediction of water flow into the soil. However, considering the water flow, the studied region areas are commonly on the order of square kilometers, mathematical models solutions require computational meshes of large proportions, causing serious limitations linked to computational memory requirements and processing time. In order to overcome these limitations, efficient numerical methods must be used in the solution of the considered problem. Hence iterative methods for solving nonlinear and large sparse linear systems must be used in this type of application. In short, this study approached a solution to the Richard partial differential equation by the two dimensions finite volume method, bringing Picard and Newton method with greater efficiency. Linear system resolution iterative techniques based on Krylov space with pre-conditioners matrix were used. Portable Extensible Toolkit for Scientific Computation (PETSc) numerical library was a tool used during the task. The results indicate when a Richards equation is solved considering thr PICARD-KRYLOV method, no matter the soil evaluation model, the best combination for solving linear systems is the stabilized double gradient method and the SOR preconditioning. On the other hand, when the van Genuchten equations are used the gradients methods with the SOR preconditioning must be chosen. Adopting the NEWTON-KRYLOV method, the stabilized double gradient method is more efficient in soling Newton linear system, in relation to the preconditioning it must be giving preference to the Jacob block. Finally, there are strong indications that the PICARDKRYLOV method can be more effective than the NEWTON-KRYLOV one, when used for solving Richards partial differential equation.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:00:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1182383 bytes, checksum: 1ff4fac23517aa4b22351ae87d21b4be (MD5) Previous issue date: 2010-07-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The a, b-epoxy-carvone (EC) monoterpene is found in many essential oils from plants, but can also be obtained through organic synthesis from the R-(-)-carvone. Previous studies have demonstrated that this compound exerts depressant effect on central nervous system (CNS), and is also known to have anticonvulsant effects, antioxidant and antimicrobial activities. This study investigated the antinociceptive and antiinflammatory effects of EC in adult male Swiss mice, as well as, its effect on glutamatergic neurotransmission in rats using behavioral tests, vascular permeability test, measurement of paw edema and electrophysiological recordings in vitro, respectively. Intraperiotoneal administration (ip) of EC at doses of 200 or 300 mg/kg provided a significant antinociceptive effect as shown in the writhing test induced by acetic acid. The EC also caused a reduction in formalin-induced nociception in the first (at 300 mg/ g) and second phase (at 200 or 300 mg/kg). In the hot plate test an increase in latency was found at 30 min (at 200 or 300 mg/kg) and 60 min (300 mg/kg) after administration of EC, the effect that was reversed by naloxone, an opioid receptor antagonist. After administration of EC (300 mg / kg), the increased vascular permeability induced by acetic acid was reduced, as well as the paw edema induced by carrageenan. The EC reduced by 70% the excitatory postsynaptic potentials (EPSP) field, as well as the glutamatergic EPSP of the pyramidal neurons from the CA1 hippocampal region and the neurons from the nucleus of the solitary tract (NTS). These results suggest that EC has peripheral and central antinociceptive activity in mice, probably related to opioid system activation and inhibition of acute inflammatory reaction. In addition, EC has depressant effects on excitatory postsynaptic neurotransmission. / A a,b-epoxy-carvona (EC) é um monoterpeno encontrado em muitos óleos essenciais (OE s) de plantas, mas também pode ser obtida por meio da síntese orgânica a partir da R-(-)-carvona. Estudos prévios demonstraram que esse composto exerce efeito depressor no sistema nervoso central (SNC), e é também conhecida por ter efeitos anticonvulsivantes, antioxidante e antimicrobial. O presente estudo investigou os efeitos antinociceptivo e anti-inflamatório da EC, em camundongos suíços machos adultos, bem como seu efeito sobre a neurotransmissão glutamatérgica em ratos usando testes comportamentais, teste da permeabilidade vascular, medida de edema de pata e registros eletrofisiológicos in vitro, respectivamente. A administração intraperiotoneal (i.p.) da EC nas doses de 200 ou 300 mg/kg promoveu um efeito antinociceptivo significante como mostrado no teste das contorções abdominais induzidas pelo ácido acético. A EC também provocou redução na nocicepção induzida pela formalina na primeira (300 mg/kg) e na segunda fase (200 e 300 mg/kg). No teste da placa quente foi encontrado um aumento da latência aos 30 min (nas doses de 200 ou 300 mg/kg) e aos 60 min (na dose de 300 mg/kg) após a administração da EC, um efeito que foi revertido pela naloxona, um antagonista do receptor opióide. Após a administração da EC (300 mg/kg), o aumento da permeabilidade vascular provocado pelo ácido acético foi reduzido, bem como, o edema de pata em camundongos provocada pela carragenina. A EC reduziu em 70% os potenciais pós-sinápticos excitatórios (PEPS) de campo como também os PEPS glutamatérgicos dos neurônios piramidais da região CA1 do hipocampo e dos neurônios do núcleo do trato solitário (NTS). Estes resultados sugerem que EC apresenta atividade antinociceptiva periférica e central em camundongos, provavelmente associada à ativação do sistema opioidérgico, e inibição da reação inflamatória aguda. Além disso, EC exerce efeito depressor na neurotransmissão pós-sináptica excitatória.

O descarte do lodo de ETA em corpos de água, como rios, tem sido ainda uma prática comum no Brasil. Alternativas frequentes de destinação têm sido a disposição do lodo em aterros sanitários ou industriais e na rede de esgoto. Porém, os padrões ambientais cada vez mais rígidos têm levado à procura de soluções mais econômicas e benéficas, com o aproveitamento do lodo de ETA como material para diversos usos. Uma das opções promissoras é a utilização do lodo de ETA misturado a solos naturais em obras geotécnicas, como revestimento de fundo e cobertura final de aterros sanitários e industriais, e na construção de aterros em geral. Nessa perspectiva, foram estudadas as propriedades geotécnicas de misturas de um solo laterítico arenoso com um lodo de ETA em três proporções solo:lodo (3:1, 4:1, e 5:1) em massa úmida. Foi realizada a caracterização química e mineralógica do solo e do lodo por meio de ensaios de difração de raios X, fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura, determinação de perda ao fogo, pH, capacidade de troca catiônica, soma de bases trocáveis, carbono orgânico, matéria orgânica, entre outros. Foram determinados a curva granulométrica, a massa específica dos grãos e os limites de consistência do solo, do lodo e das misturas. Ensaios de adensamento, permeabilidade e compressão triaxial foram realizados em corpos de prova compactados do solo e das misturas. A caracterização geotécnica das misturas mostrou que a adição de lodo não altera significativamente a granulometria, a massa específica dos grãos e os limites de consistência do solo. Por outro lado, a secagem prévia ao ar das misturas alterou os parâmetros de compactação: a massa específica seca máxima aumentou e o teor de umidade ótimo diminuiu com a redução do teor de umidade inicial no ensaio de compactação. Os índices de compressão das misturas apresentaram-se maiores que o do solo, enquanto as condutividades hidráulicas das misturas foram menores que a do solo. O ângulo de atrito efetivo das misturas apresentou aumento e a coesão efetiva diminuição a medida que a proporção de lodo acrescentado ao solo aumentou. As características e propriedades das misturas apresentaram valores aceitáveis para solos utilizáveis em aterros, o que possibilita o aproveitamento de lodo de ETA em misturas com solo a serem empregadas em obras geotécnicas. / In Brazil, WTS is mostly released in water bodies causing silting and deterioration of water quality, destined to treatment with sewage, or disposed of in sanitary landfills or disposal sites of sewage treatment plants mixed with sewage sludge after a partial dewatering process. An alternative for WTS destination is its application, in natura, treated or mixed with soil, as construction material for covers and bottom liners of sanitary and industrial landfills or in embankments in general. Addition of Water Treatment Sludge (WTS) to soils in earthworks may reduce land disposal of WTS and exploitation of natural soils. In this perspective, geotechnical properties of mixtures of a lateritic sandy soil with WTS in proportions 3:1, 4:1, and 5:1 (by wet weight) were evaluated. WTS and soil were subjected to chemical and mineralogical characterization by X-ray fluorescence and X-ray diffraction tests, and determination of loss on ignition, pH, organic matter content, cation exchange capacity, exchangeable bases, and other chemical parameters. Particle-size distribution curve, specific gravity of solids, and Atterberg limits were obtained for WTS, soil and mixtures. One-dimensional consolidation, permeability and undrained triaxial compression tests were carried out on compacted specimens of the soil and the soil-WTS mixtures. Geotechnical characteristics of the mixtures resulted slightly different from those of the soil, on the other hand, previous air-drying affected the compaction parameters of the mixtures, the maximum dry unit weight increased and the optimum water content decreased for a decrease in the initial water content of the compaction test. Compression index of the mixtures were higher than the soil, whereas hydraulic conductivity decreased with WTS addition for different confining pressures and hydraulic gradients. Effective friction angle of the mixtures increased and effective cohesion decreased when increasing the proportion of WTS added in the mixture. Some of those geotechnical parameter values were acceptable for a compacted soil and indicate high possibility of reuse of this waste in geotechnical works.

O objetivo deste trabalho é analisar e comparar o comportamento quanto à resistência à corrosão, permeabilidade de hidrogênio e sua relação com a susceptibilidade ao trincamento induzido por hidrogênio de aços ARBL, em ambientes contendo H2S, enfatizando a influência da microestrutura. Foram realizados tratamentos térmicos de normalização e têmpera (em água) de dois tipos de tubos API 5L X65 para aplicação sour service, obtendo-se três condições com diferentes microestruturas para cada tubo. Assim, as duas amostras tais como recebidas apresentavam microestruturas de: ferrita/perlita e, o outro, ferrita/ferrita acicular; após tratamento de normalização os dois tipos de amostras apresentaram microestrutura de ferrita/perlita; e, por último, os aços que passaram por têmpera constituíram-se de martensita. O eletrólito empregado foi a solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284-2011, saturado com H2S. Os materiais foram submetidos a: ensaios de polarização linear para determinação da Resistência de Polarização (Rp), ensaios de permeabilidade de hidrogênio - baseado na ASTM G148-2003 - e ensaios de resistência ao trincamento induzido por hidrogênio (HIC) segundo a norma NACE TM0284-2011; exames em microscópio óptico e eletrônico de varredura para caracterização microestrutural, da morfologia da corrosão e do trincamento. Após os ensaios de polarização linear, foi observada uma diferença pequena dos valores de Rp entre as diferentes amostras estudadas, entre 120 ?.cm2 e 210 ?.cm2; dentro desta faixa, as microestruturas de martensita (aços temperados) apresentaram a menor resistência à corrosão. Foi realizado o tratamento dos dados obtidos por polarização linear com a metodologia desenvolvida por Mansfeld (1973) para cálculo da taxa de corrosão, observando mudanças nos declives de Tafel evidenciando a formação de produtos de corrosão. Apesar da formação destes produtos a taxa de corrosão não foi afetada, já que estes produtos são dissolvidos na solução A, oferecendo uma baixa proteção contra à corrosão. Nos ensaios de permeabilidade de hidrogênio foi utilizada uma célula modificada tipo Devanathan-Stachurski, com a solução A, com injeção de H2S no lado de geração de hidrogênio e 0,2M NaOH no lado de detecção. Foi realizado o tratamento dos dados com o método tlag, calculando a difusividade aparente, concentração de hidrogênio no metal e quantidade de sítios de ancoramento de hidrogênio. Também foi utilizado um método de ajuste da curva experimental com a equação obtida a partir da segunda lei de Fick para calcular a difusividade aparente. Foram comparados os valores obtidos com os dois métodos, obtendo-se resultados similares de difusividade aparente. As amostras temperadas foram as que apresentaram menor difusividade aparente, maior concentração de hidrogênio e maior número de sítios de ancoramento. Após o ensaio de resistência ao trincamento induzido por hidrogênio os exames em microscópio óptico mostraram que as amostras de tubos API 5L X65 como recebidas e normalizadas não apresentaram trincamento, já as amostras que passaram por tratamento de têmpera apresentaram trincas. A realização dos ensaios e tratamento dos dados permitiram observar a relação entre a quantidade de interface e a taxa de corrosão: assim a microestrutura martensítica apresenta a maior taxa de corrosão devido a maior quantidade de interfaces. A difusividade de hidrogênio também é afetada por esta mesma microestrutura, por ter maior quantidade de interface e maior número de discordâncias, apresentando menor difusividade aparente, maior concentração de hidrogênio e maior quantidade de sítios de ancoramento, tem-se que a microestrutura de martensita apresenta maior susceptibilidade ao trincamento induzido por hidrogênio. A nucleação e propagação das trincas nesta microestrutura depende de vários mecanismos que atuam simultaneamente: (i) nucleação das microtrincas, (ii) formação de H2 nas microcavidades com aumento da pressão local e (iii) migração de átomos de hidrogênio até a ponta da trinca diminuindo a força coesiva do reticulado facilitando a propagação. No entanto, esta relação entre microestrutura e HIC não pode ser generalizada, pois a susceptibilidade ao trincamento depende tanto da quantidade de sítios de ancoramento, como de sua energia de ligação, localização microestrutural e tamanho destes sítios. Outro fator importante é a presença de regiões de pouca ductilidade onde as trincas nucleadas tenham maior facilidade para sua propagação. Este trabalho contribuiu para o melhor entendimento dos mecanismos que levam à fragilização e danos provocados pelo hidrogênio, mostrando a relação entre microestrutura, corrosão, difusão e trincamento. Permitiu ampliar o conhecimento sobre os testes utilizados para avaliar o desempenho de aços microligados para aplicações em ambientes severos. / Pipelines produced from High Strength Low Alloy steels (HSLA) are a safe and cheap way to transport large quantities of petroleum and gas. HSLA steels offers mechanical and economic advantages. When HSLA steels are exposed to environments containing hydrogen sulphide (H2S), the steel can corrode and generate atomic hydrogen in the surface wich can diffuse and trapped, leading loss of mechanical properties and subsequent failures. The infrastructure to transport oil and gas represent a high cost investment, in adittion, they must be free from degradation processes that can causes severe health and environmental impacts. For this reason, the development of materials with high performance in aggressive environments is required. The aim of this study is to analyze and compare the corrosion behavior, hydrogen permeability and its relation with the susceptibility to Hydrogen Induced Cracking (HIC) of HSLA steels in environments containing H2S, with emphasis on the influence of microstructure. Normalizing and quenching heat treatments were applied in two different API 5L X65 pipelines for sour service. Three conditions were obtained (as received, normalized and quenched). The as received has a microstructure of ferrite / pearlite and ferrite / acicular ferrite, respectively; the microstructure of normalized specimens consist of ferrite / pearlite and finally quenched steels presented a microstructure of martensite. Solution A (acetic acid containing sodium chloride), according to NACE TM0284-2011 standard and saturated with H2S was used. The materials were tested by linear polarization technique, hydrogen permeability and Hydrogen Induced Cracking test (HIC). HIC tests were performed according to NACE TM0284-2011 standard. Optical microscope and scanning electron microscope were used for microstructural, corrosion and cracking characterization. Rp values show a slight difference between the different samples studied (120 ?.cm2 e 210 ?.cm2); the martensite microstructure (quenched) showed the lower corrosion resistance. Mansfeld (1973) method was used to calculate the corrosion rates from polarization curves. The Tafel slopes are differents between samples making evident the formation of corrosion products. Despite the growth of those corrosion products, the corrosion rate was not affected, since these products are dissolved in the solution A, providing a low corrosion protection. A modified Devanathan-Stachurski cell was used for the hydrogen permeability tests. It was used the solution A, with injection of H2S in the charging cell, and 0.1M NaOH solution on the oxidation cell. The hydrogen effective diffusivity, sub-surface concentration of atomic hydrogen at the charging side and number of hydrogen-trap sites were calculate by tlag method. Moreover, the experimental data were fitted using an equation derived from Fick\'s second law, in order to determinate the diffusion coefficient. The diffusion coefficient obtained from both methods were compare showing similar results. The quenching samples showed the lower diffusion coefficient, higher hydrogen concentration and number of trap sites. The steels in the as received and normalized conditins did not show cracks in Hydrogen Induced Cracking test; in the other hand, quenched samples presents cracks. The results shoed the relationship between the amount of interface and the corrosion rate. Being the martensitic microstructure the one with the higher corrosion rate. The diffusion coefficient in the martensitic microstructure, is a result of the high amount of interfaces and high dislocation density, leading to a lower diffusion coefficient, higher hydrogen concentration and number of trap sites. In the Hydrogen induced Cracking test the martensitic microstructure has shown the lower resistance to crack. The nucleation and propagation of the cracks in martensite depend of mechanisms that may act simultaneously: (i) nucleation of micro-cracks in preferential sites, (ii) formation of H2 in micro-cavities, with increase the local pressure, and (iii) hydrogen migration to the tip of the crack, decreasing the cohesive force in the lattice. However, the relationship between microstructure and Hydrogen Induced Cracking can not be generalized, since the susceptibility to cracking depends of several factors, like number of trap sites, binding trap energy, microstructural distribution and trap sizes. In addition, the presence of regions of low ductility can result in easy cracks nucleation and propagation. This thesis contributed to the understanding of the mechanisms that lead to hydrogen embrittlement and hydrogen damage, showing the relationship between microstructure, corrosion rate, diffusion and cracking, I ncreasing the scientific knowledge about the standard tests actually used to evaluate the performance of microalloyed steels in sour environments.