O objetivo do estudo apresentado nesta dissertação é avaliar a influência da inserção de fibras curtas, dispostas aleatoriamente, nas resistências à compressão e tração, na deformabilidade e no módulo de resiliência de um solo arenoso fino laterítico (SAFL) visando sua utilização na base de pavimentos. Foram estudadas fibras de vidro e de polipropileno. A primeira foi adicionada nos teores de 0,5%, 1,0% e 1,5% com comprimentos de 13 mm e 24 mm, já para a segunda, utilizaram-se os teores de 0,2%, 0,4% e 0,6% com comprimentos de 12 mm e 30 mm. O ensaio de compactação resultou em pouca variação da umidade ótima e leve decréscimo da massa específica máxima para as duas fibras. Para se determinar o comportamento mecânico do solo e dos compósitos, realizaram-se ensaios de compressão simples, compressão diametral e compressão triaxial cíclico. Previamente à realização destes ensaios, os corpos-de-prova eram mantidos ao ar durante um dia e posteriormente em câmara úmida, selados, durante dois dias. Esta condição procura aproximar a situação de laboratório às condições de campo. Ensaios complementares na umidade ótima de compactação foram realizados com algumas misturas. Para os ensaios de compressão simples, observou-se que a adição de fibra de polipropileno não influencia a tensão de ruptura, aumenta a deformação de ruptura e diminui o módulo tangente inicial e máximo. Já a adição da fibra de vidro, reduz a tensão de ruptura, aumenta a deformação de ruptura e diminui o módulo tangente inicial e máximo. No caso dos ensaios de compressão diametral, não houve alteração na resistência para a fibra de vidro, enquanto que para a fibra de polipropileno, observa-se um ganho de resistência para os teores mais elevados de fibra. Foram calibrados quatro modelos para representação do módulo de resiliência com o estado de tensão, sendo que o modelo composto foi aquele que apresentou melhor desempenho. Resultados de uma simulação numérica de um pavimento constituído com base de SAFL mostraram que a inclusão de fibras, em qualquer das condições acarreta em diminuição do módulo de resiliência. Finalmente conclui-se que, nas condições e com os materiais utilizados, o emprego de fibras não seria indicado para o reforço de SAFL destinado à base de pavimento. / The propose of this study is to evaluate the effect of the randomly distributed fiber reinforcement in the compression and tension resistances, deformability and resilient modulus of a fine sandy lateritic soil (FSLS) for base layer of pavements. Glass fibers and polypropylene fibers were studied. The first was added in contents of 0,5%, 1,0% and 1,5% with lengths of 13 mm and 24 mm. For the second, the contents of 0,2%, 0,4% and 0,6% were used with lengths of 12 mm and 30 mm. The compaction tests show slight variation of optimum moisture content and a decrease of the maximum dry unit weight for both fibers. Unconfined compression tests, brazilian tension tests and cyclic triaxial compression tests were carried out to determine the mechanic behavior of the soil and composite materials. The samples were dried in ambient condition for 24 hours and than wrapped up in film paper and stored for 48 hours in humid camera to homogenize the humidity. This procedure was adopted intending to simulate the constructive process adopted in pavement with lateritic soil bases. With some mixtures, complementary tests in the optimum moisture content were carried out. For the unconfined compression tests, the reinforcement with polypropylene fiber did not influence in the rupture tension, increased the rupture deformation and decreased the initial and maximum tangent modulus. The glass fiber reduced the rupture tension, increased the rupture deformation and decreased the initial and maximum tangent modulus. In the diametrical compression tests, there was not any alteration for the resistance adding the glass fiber, while for the polypropylene fiber there was an increase of the resistance for highest fiber contents. Four models were used to represent the resilient modulus behavior with relationship to the tensions state, and, between those, the compost model had the best performance. A simulation of a pavement composed with FSLS bases show that adding fibers, in any condition, the resilient modulus decrease. Finally, concluded that, with the conditions and materials used I this research, the fiber reinforcement would not be indicated for a FSLS apply in a base layer of pavement.

O aprendizado por reforço é uma técnica bem sucedida, porém lenta, para treinar agentes autônomos. Algumas soluções baseadas em políticas parciais podem ser usadas para acelerar o aprendizado e para transferir comportamentos aprendidos entre tarefas encapsulando uma política parcial. No entanto, geralmente essas políticas parciais são específicas para uma única tarefa, não levam em consideração recursos semelhantes entre tarefas e podem não corresponder exatamente a um comportamento ideal quando transferidas para outra tarefa diferente. A transferência descuidada pode fornecer más soluções para o agente, dificultando o processo de aprendizagem. Sendo assim, este trabalho propõe uma maneira de descobrir e reutilizar de modo probabilístico políticas parciais orientadas a objetos aprendidas, a fim de permitir melhores escolhas de atuação para o agente em múltiplas tarefas diferentes. A avaliação experimental mostra que a proposta é capaz de aprender e reutilizar com sucesso políticas parciais em diferentes tarefas. / Reinforcement Learning is a successful yet slow technique to train autonomous agents. Option-based solutions can be used to accelerate learning and to transfer learned behaviors across tasks by encapsulating a partial policy. However, commonly these options are specific for a single task, do not take in account similar features between tasks and may not correspond exactly to an optimal behavior when transferred to another task. Therefore, careless transfer might provide bad options to the agent, hampering the learning process. This work proposes a way to discover and reuse learned objectoriented options in a probabilistic way in order to enable better actuation choices to the agent in multiple different tasks. The experimental evaluation show that the proposal is able to learn and successfully reuse options across different tasks.

Este trabalho propõe uma nova classe de algoritmos que permite o uso de heurísticas para aceleração do aprendizado por reforço. Esta classe de algoritmos, denominada \"Aprendizado Acelerado por Heurísticas\" (\"Heuristically Accelerated Learning\" - HAL), é formalizada por Processos Markovianos de Decisão, introduzindo uma função heurística H para influenciar o agente na escolha de suas ações, durante o aprendizado. A heurística é usada somente para a escolha da ação a ser tomada, não modificando o funcionamento do algoritmo de aprendizado por reforço e preservando muitas de suas propriedades. As heurísticas utilizadas nos HALs podem ser definidas a partir de conhecimento prévio sobre o domínio ou extraídas, em tempo de execução, de indícios que existem no próprio processo de aprendizagem. No primeiro caso, a heurística é definida a partir de casos previamente aprendidos ou definida ad hoc. No segundo caso são utilizados métodos automáticos de extração da função heurística H chamados \"Heurística a partir de X\" (\"Heuristic from X\"). Para validar este trabalho são propostos diversos algoritmos, entre os quais, o \"Q-Learning Acelerado por Heurísticas\" (Heuristically Accelerated Q-Learning - HAQL), que implementa um HAL estendendo o conhecido algoritmo Q-Learning, e métodos de extração da função heurística que podem ser usados por ele. São apresentados experimentos utilizando os algoritmos acelerados por heurísticas para solucionar problemas em diversos domínios - sendo o mais importante o de navegação robótica - e as heurísticas (pré-definidas ou extraídas) que foram usadas. Os resultados experimentais permitem concluir que mesmo uma heurística muito simples resulta em um aumento significativo do desempenho do algoritmo de aprendizado de reforço utilizado. / This work presents a new class of algorithms that allows the use of heuristics to speed up Reinforcement Learning (RL) algorithms. This class of algorithms, called \"Heuristically Accelerated Learning\" (HAL) is modeled using a convenient mathematical formalism known as Markov Decision Processes. To model the HALs a heuristic function that influences the choice of the actions by the agent during its learning is defined. As the heuristic is used only when choosing the action to be taken, the RL algorithm operation is not modified and many proprieties of the RL algorithms are preserved. The heuristic used in the HALs can be defined from previous knowledge about the domain or be extracted from clues that exist in the learning process itself. In the first case, the heuristic is defined from previously learned cases or is defined ad hoc. In the second case, automatic methods for the extraction of the heuristic function H called \"Heuristic from X\" are used. A new algorithm called Heuristically Accelerated Q-Learning is proposed, among others, to validate this work. It implements a HAL by extending the well-known RL algorithm Q-Learning. Experiments that use the heuristically accelerated algorithms to solve problems in a number of domains - including robotic navigation - are presented. The experimental results allow to conclude that even a very simple heuristic results in a significant performance increase in the used reinforcement learning algorithm.

Os métodos de Aprendizagem por Reforço (AR) se mostram adequados para problemas de tomadas de decisões em diversos domínios por sua estrutura flexível e adaptável. Apesar de promissores, os métodos AR frequentemente tem seu campo de atuação prático restrito a problemas com espaço de estados de pequeno ou médio porte devido em muito à forma com que realizam a estimativa da função de avaliação. Nesta tese, uma nova abordagem de AR, denominada de Agente Topológico de Aprendizagem por Reforço (ATAR), inspirada em aprendizagem latente, é proposta para acelerar a aprendizagem por reforço através de um mecanismo alternativo de seleção dos pares estado-ação para atualização da estimativa da função de avaliação. A aprendizagem latente refere-se à aprendizagem animal que ocorre na ausência de reforço e que não é aparente até que um sinal de reforço seja percebido pelo agente. Este aprendizado faz com que um agente aprenda parcialmente uma tarefa mesmo antes que este receba qualquer sinal de reforço. Mapas Cognitivos são usualmente empregados para codificar a informação do ambiente em que o agente está imerso. Desta forma, o ATAR usa um mapa topológico, baseado em Mapas Auto-Organizáveis, para realizar as funções do mapa cognitivo e permitir um mecanismo simples de propagação das atualizações. O ATAR foi testado, em simulação, para planejamento de navegação de um robô móvel em ambientes inicialmente desconhecidos e não-estruturados. Comparações com outros seis algoritmos AR avaliaram comparativamente o desempenho do agente proposto na navegação. Os resultados obtidos são promissores e comparáveis com os algoritmos AR mais rápidos testados, alcançando em alguns ensaios desempenho superior aos dos demais algoritmos - principalmente nas simulações que consideram situações observadas em ambientes não-estruturados. Três características do ATAR original foram alteradas para tornar ainda mais viável sua aplicação prática: (i) mudanças no mapa topológico para reduzir o número de vértices, (ii) mudança na heurística usada na seleção das ações do agente e (iii) variações na estratégia de exploração do ATAR. Do ponto (i), foi proposto e implementado um novo mapa topológico, o Mapa Topológico Incremental Classificador MTIC, que a partir da classificação dos estados do ambiente gera os vértices de uma triangularização de Watson. O ponto (ii) criou um método aplicável a outros problemas de planejamento de trajetória em grafos denominado de Melhoria das trajetórias por detecção de ponto interior. O terceiro estudou estratégias direcionadas de exploração como uma opção para acelerar o aprendizado do ATAR. / Reinforcement Learning (RL) methods have shown to be a good choice for decision-making problems due to their flexible and adaptive characteristics. Despite such promising features, RL methods often have their practical application restricted to small or medium size (at state, or state-action, space) problems mainly because of their standard strategies for value function estimation. In this thesis, a new RL approach, called \"Topological Reinforcement Learning Agent\" - TRLA, is proposed to accelerate learning through an alternative mechanism to update the state-action value function. TRLA is inspired in latent learning, which refers to animal learning that occurs in the absence of reinforcements and that is not visible until an environmental reinforcement is perceived. This concept considers that part of a task can be learned even before the agent receives any indication of how to perform such a task. Cognitive Maps are usually used to encode information about the environment where the agent is immersed. Thus, the TRLA uses a topological map, based on Self-Organized Maps, to implement cognitive map functions and permit a new simple mechanism to execute the propagation of state-action updates. The chosen problem to test TRLA is the simulation of a mobile robot navigation in some initially unknown and unstructured environments. Performance comparisons of the TRLA with six other RL algorithms were carried out to the execution of the navigation task. The obtained results are very promising and comparable with some of faster RL algorithms simulated. In some experiments, the TRLA\'s performance overcomes the others especially in simulations with unstructured environments. Three characteristics of the original TRLA were modified to make it more suitable for real implementations: (i) changes in the topological map construction to reduce the vertices number, (ii) changes in the agents heuristic for action selection, and (iii) variations on the TRLAs strategy for exploration of the state-action space. In (i), a new procedure to construct topological maps was proposed and implemented, the Incremental Classifier Topological Map ICTM, which generates the vertices for a Watsons triangulation from the classification of the input states. In (ii), it was proposed a method to optimize trajectory planning problems based on graphs, denoted \"trajectory improvement from inner point detection\". The third point considers directed exploration strategies as an option for TRLA\'s learning acceleration.

O método Umedecimento, Compactação e Secagem (UCOS) (1, 2, 3) produz, a partir de gesso e água, um material de elevada resistência mecânica: até 90 MPa na compressão. Este trabalho apresenta o estudo do comportamento mecânico deste material e como a água, a temperatura, as impurezas e a microestrutura influenciam no seu comportamento. Durante o estudo da adesão intercristalina, foi encontrada presença de água confinada e que é responsável por grande parte da resistência mecânica. Para auxiliar o estudo, foi desenvolvido outro método: Empacotamento Direto do Dihidrato (EDD). Nesta metodologia, é produzido um material com a mesma resistência, porém com algumas diferenças no comportamento mecânico diferente. Através da elevada resistência mecânica alcançada pelos métodos UCOS e EDD, as aplicações do gesso podem ser ampliadas desde que o gesso conformado por tais métodos possuam confiabilidade e segurança. Para avaliar as propriedades mecânicas, a confiabilidade e a segurança de tal material, realizou-se o estudo dos mecanismos tenacificadores e da mecânica da fratura. Os mecanismos tenacificadores estudados neste trabalho são: controle da microestrutura (aumento da superfície de ruptura), introdução de fibras poliméricas (distribuição da tensão na ponta da trinca, ramificação da ponta da trinca e contenção da abertura da trinca) e introdução de adesivo polimérico (melhora a adesão entre cristais e distribui melhor a tensão na ponta da trinca). Os resultados mostram que os compósitos de gesso reforçados com fibras poliméricas e/ou adesivo polimérico possuem elevada resistência e comportamentos mecânicos distintos para cada tipo de compósito e método de conformação. Concluímos que, com o conhecimento adquirido, é possível intervir no processamento e na microestrutura, além de poder incorporar elementos a esse material para atender às condições de uma determinada aplicação / The humidification, compaction and drying (Umedecimento, Compactação e Secagem UCOS) (1, 2, 3) method produces a high strength material from plaster and water: up to 90 MPa in compression. This work presents the study of mechanical properties of this material and how water, temperature, impurity and microstructure influence in its behavior. During the study of the intercrystalline adhesion force, we found the presence of confined water and that it accounts for great part of the strength. In order to aid the study, another method was developed: Direct Packaging of the Dihydrate (Empacotamento Direto do Dihidrato EDD). In this methodology, it produces a material with the same resistance, but with some difference in the mechanical behavior. Through the high strength reached by the UCOS and EDD methods, the plaster applications can be extended, since the set material by these methods are reliable and safe. In order to evaluate the mechanical properties, the reliability and the safety of these pieces, we performed the study of the fracture mechanics and the fracture toughening mechanisms. In this work, the studied toughening are: microstructure control (enlargement of the fracture surface), polymeric fiber reinforcement (tension distribution on the fracture tip, fracture tip deflection, and fiber bridging), and polymer adhesive reinforcement (they enhance the adhesion between crystals and better distribute the tension on the fracture tip). The results show that the plaster composites of polymeric fibers and/or polymer adhesive have high resistance, and different mechanical behaviors for each type of composite and setting method. Based on the acquired knowledge, we conclude that it is possible to interfere on the processing and on the microstructure, as well as reinforcements in this material to satisfy the needs of a specific application

O presente estudo avaliou a adição de fibras cerâmicas de 0,5mm de diâmetro de Al2O3/GdAlO3 obtidas por fusão a laser (método LHPG - laser heated pedestal growth) em porcelanas de cobertura dos sistemas In Ceram Alumina, In-Ceram 2000 Al Cubes e In-Ceram 2000 YZ Cubes para CEREC (VITA Zahnfabrik). Barras confeccionadas apenas com a porcelana de cobertura (VM7 ou VM9 - monolayers) ou constituídas por ambas a cerâmica da infraestrutura e porcelana de cobertura (bilayers) receberam as fibras dispostas longitudinalmente nas proporções de 10 ou 17% vol. Barras que não receberam fibras serviram como controle dos grupos. Os corpos-de-prova (CP) com fibras assim como os do grupo controle foram submetidos a um teste de flexão em três pontos. Foram calculadas as médias para a densidade e resistência à flexão dos CP, assim como para as fibras isoladamente. A tenacidade à fratura das fibras também foi mensurada. Em todos os casos a análise de variância de um fator e o teste de Tukey com 5% de significância foram aplicados. Microscopia eletrônica de varredura foi utilizada para caracterização microestrutural das fibras e para estudo fractográfico. Foram realizadas análises de difratometria por raio-x dos materiais cerâmicos nos estados pré e pós-sinterização, assim como foram determinados os coeficientes de expansão térmico-linear das porcelanas de cobertura por dilatometria. Os CP monolayers da porcelana VM9 contendo fibras apresentaram, após a sinterização, trincas e falhas, o que impediu a continuidade dos testes com os grupos de cerâmicas do sistema In-Ceram 2000 YZ Cubes. Os CP com fibras adicionadas à porcelana VM7 em 17% vol. apresentaram resistência à flexão aumentada em 43% comparados aos CP do grupo controle, sem fibras. Nos grupos bilayers as fibras propiciaram aumento apenas numérico da resistência à flexão do conjunto, porém de forma não significante. / This study evaluated the addition of 0.5mm of diameter Al2O3/GdAlO3 fibers obtained by LHPG (Laser Heated Pedestal Growth) to veneering porcelains of the following materials: porcelain monolayers: VM7 and VM9; Bilayers: In-Ceram Alumina + VM7, In-Ceram 2000 AL Cubes + VM7 and In-Ceram 2000 YZ Cubes for CEREC + VM9 (VITA Zahnfabrik). The specimens (bars) were composed by only the veneer porcelain (monolayer) or both the veneer and the framework (bilayer). The new ceramic composites contained longitudinal fibers in 10 or 17% vol. Specimens without fibers were used as control. A metallic device was developed for the standardization of the fibers position inside the specimens. The means of the fracture toughness, density and flexural strength of the developed fibers were calculated as well as the density and flexural strength of the composites. One way ANOVA and a Tukey test (5%) were applied. Characterizations of fiber/porcelain interface and fractographyc analysis were carried out after scanning electronic microscopy (SEM) of bars. X-ray difratometry and dilatometry were also performed. Vm9 porcelain showed incompatibility with the fibers, probably due to differences between the coefficients of thermal expansion of fibers and porcelain. VM7 monolayers with the addition of 17% of fibers in volume showed significantly higher resistance in relation to control. It was concluded that the inclusion of ceramic fibers of Al2O3/GdAlO3 to veneer porcelain improves its flexural strength.

A Resolução nº 258/99 do Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA, em vigor desde janeiro de 2002, obriga a destinação ambientalmente correta de pneumáticos inservíveis. Os pneus são considerados inservíveis devido ao desgaste e quando não há possibilidade de reaproveitamento para uso veicular e nem para processos de reforma. Entretanto, preservam propriedades físicas com potencial de aproveitamento na engenharia civil. Nos últimos anos surgiram várias iniciativas no Brasil, desde pesquisas acadêmicas à execução de obras, para a utilização de pneus, sobretudo em pavimentação asfáltica e aterros reforçados. Este trabalho analisa outras alternativas de aplicação de pneus inservíveis em obras geotécnicas e rodoviárias. Apresenta a caracterização dos pneus, suas propriedades físicas, parâmetros geotécnicos e geomecânicos e são realizadas análises paramétricas para cada tipo de aplicação estudada, isto é, muros de gravidade, reforço do subleito de pavimentos e aterros leves. / The Resolution nº 258/99 of the Brazilian Council for the Environment - CONAMA, in vigour since January of 2002, compels the environmentaly correct destination of scrap tires. The tires are considered used when there is no possibility of vehicle utilization or renew process. However, they preserve physical properties with potential of utilization in civil engineering. In the last years, for instance, several options were considered in Brazil, from academic researches to the execution of works, particularly in the asphalt paving industry and in reinforced embankments. This work analyzes anothers alternatives for scrap tires in geotechnical and transportation applications. It presents the characterization of tires, their physical properties and geotechnical and geomechanics parameters. It also presents parametric analyses carried out for each type of studied application, that is, gravity walls, reinforcement of road subgrades and lightweigth fill for road embankment.

Este projeto consiste em um sistema de navegação autônomo baseado em redes neurais nebulosas modulares capacitando o robô a alcançar alvos, ou pontos metas, em ambientes desconhecidos. Inicialmente, o sistema não tem habilidade para a navegação, após uma fase de experimentos com algumas colisões, o mecanismo de navegação aprimora-se guiando o robô ao alvo de forma eficiente. Uma arquitetura híbrida inteligente é apresentada para este sistema de navegação, baseada em redes neurais artificiais e lógica nebulosa. A arquitetura é hierárquica e costitiui-se de dois módulos responsáveis por gerar comportamentos inatos de desvio de obstáculos e de busca ao alvo. Um mecanismo de aprendizagem por reforço, baseada em uma extensão da lei de Hebb, pondera os comportamentos inatos conflitantes ajustando os pesos sinápticos das redes neurais nos instantes de captura do alvo e de colisão contra obstáculos. A abordagem consolidada em simulação é validada em ambientes reais neste trabalho. Para tanto, este sistema foi implementado e testado no simulador Saphira, ambiente de simulação que acompanha o robô Pioneer I e que denota um estágio anterior aos testes em ambientes reais por apresentar comportamentos do robô similares aos comportamentos do robô móvel. Modificações na arquitetura híbrida foram necessárias para adaptar o sistema de navegação simulado ao sistema incorporado no Pioneer I. Experimentos em ambientes reais demonstraram a eficiência e a capacidade de aprendizagem do sistema de navegação, validando a arquitetura híbrida inteligente para aplicação em robôs móveis / This project consists in a autonomous navigation system based on modular neuro-fuzzy networks that is able to guide the robot in unknown environments from a initial point to the goal. Initially, the system is not able to navigate, but after a trial and error period and some collisions, it improves in guiding the robot to the goal efficiently. A intelligent hybrid architecture is presented for this naviga tion system based on artificial neural networks and fuzzy logic. This architecture is hierarquical and consists in two modules that generate innate behaviors, like obstacles avoiding and target reaching. A reinforcement learning mecanism, based on the extended Hebb law, balances this conflicting innate behaviors adjusting the neural network synaptic weights as obstacle and collision avoidance and target reaching takes place. In this project, the approach is consolidated in simulation and validated in real environments. To this end, this system has been implemented by using Saphira simulator and Pioneer I simulation environment. This simulated evironment is a previous stage of tests performed real time and presents simulated robot behaviors similar to real mobile robot behaviors. The hybrid architecture was modified to adapt the simulated navigation system into Pioneer I software. Experiments in a real environments show the efficiency and learning capabilities of the navigation system, validating the intelligent hybrid architecture for mobile robots applications

No cenário da produção de edificações sustentáveis, a madeira laminada colada (MLC) ocupa lugar de destaque, sobretudo pela possibilidade de emprego de madeiras provenientes de florestas plantadas. Com o propósito de amenizar os problemas de durabilidade, quando exposta às intempéries, uma solução pressupõe a associação das vigas de MLC com um tabuleiro de concreto armado, sendo as partes ligadas por meio de conexões flexíveis. Essa técnica tem sido aplicada com sucesso, especialmente por conta do expressivo acréscimo de rigidez proporcionado pela composição. No entanto, em situações de elevados carregamentos ou de grandes vãos, a aplicação de reforços com fibras sintéticas, na face tracionada das vigas de MLC, aprimora ainda mais essa técnica, refletindo-se em significativos acréscimos nas forças de ruptura. Neste trabalho avaliou-se, de forma experimental e numérica, o comportamento estrutural de vigas mistas de MLC-concreto reforçadas com fibras de vidro. Numa primeira etapa foram estudados os elementos de ligação, optando-se pelos ganchos de aço com diâmetro de 8 mm pelo seu excepcional desempenho. Em seguida foram confeccionadas as vigas mistas, com e sem reforços com fibras de vidro, registrando-se acréscimo médio de 37% no módulo de ruptura (MOR) das vigas mistas em relação às vigas de MLC, ambas reforçadas com fibras. O emprego do reforço com fibras sintéticas se justifica pela diminuição na dispersão dos resultados. Por fim, um algoritmo foi proposto para o dimensionamento das vigas mistas de MLC-concreto reforçadas com fibras de vidro, o qual, associado às avaliações numéricas e experimentais, permite ampliar os horizontes de aplicação das estruturas de madeira. / Production of sustainable constructions forms a scenario where glulam beams occupy a prominence place, because of the possibility of utilization of wood that comes from planted forests. With the intention of diminution in the durability problems, when exposed to the weather effects, a solution presupposes the association of glulam beams with a reinforced concrete slab, in which the components are linked by means of flexible connections. This technique has been applied with results, especially due to the expressive increment in stiffness provided by the composition. However, in situations where high loads or great spans are found, the application of synthetic fibers reinforcements in the tension side of glulam beams improve this technique, being reflected in significant increments in the rupture forces. In this study it was evaluated, in experimental and numerical way, the structural behavior of glulam-concrete composite beams reinforced with glass fiber reinforced polymer (GFRP). In a first stage the connection elements were studied, being opted for steel hooks with 8 mm in diameter because of their exceptional behavior. Soon after, the composite beams were made with and without GFRP reinforcements and their tests showed average increment of 37% in modulus of rupture (MOR), when the composite beams were compared to glulam beams, both reinforced with GFRP. The decrease in the variability of results justifies the use of synthetic fibers reinforcements. Finally, an algorithm was proposed for the design of glulam-concrete composite beams reinforced with GFRP. So, when associated with the experimental and numerical evaluations that were carried out, this method allows enlarging the horizons of timber structures applications.

O método Umedecimento, Compactação e Secagem (UCOS) (1, 2, 3) produz, a partir de gesso e água, um material de elevada resistência mecânica: até 90 MPa na compressão. Este trabalho apresenta o estudo do comportamento mecânico deste material e como a água, a temperatura, as impurezas e a microestrutura influenciam no seu comportamento. Durante o estudo da adesão intercristalina, foi encontrada presença de água confinada e que é responsável por grande parte da resistência mecânica. Para auxiliar o estudo, foi desenvolvido outro método: Empacotamento Direto do Dihidrato (EDD). Nesta metodologia, é produzido um material com a mesma resistência, porém com algumas diferenças no comportamento mecânico diferente. Através da elevada resistência mecânica alcançada pelos métodos UCOS e EDD, as aplicações do gesso podem ser ampliadas desde que o gesso conformado por tais métodos possuam confiabilidade e segurança. Para avaliar as propriedades mecânicas, a confiabilidade e a segurança de tal material, realizou-se o estudo dos mecanismos tenacificadores e da mecânica da fratura. Os mecanismos tenacificadores estudados neste trabalho são: controle da microestrutura (aumento da superfície de ruptura), introdução de fibras poliméricas (distribuição da tensão na ponta da trinca, ramificação da ponta da trinca e contenção da abertura da trinca) e introdução de adesivo polimérico (melhora a adesão entre cristais e distribui melhor a tensão na ponta da trinca). Os resultados mostram que os compósitos de gesso reforçados com fibras poliméricas e/ou adesivo polimérico possuem elevada resistência e comportamentos mecânicos distintos para cada tipo de compósito e método de conformação. Concluímos que, com o conhecimento adquirido, é possível intervir no processamento e na microestrutura, além de poder incorporar elementos a esse material para atender às condições de uma determinada aplicação / The humidification, compaction and drying (Umedecimento, Compactação e Secagem UCOS) (1, 2, 3) method produces a high strength material from plaster and water: up to 90 MPa in compression. This work presents the study of mechanical properties of this material and how water, temperature, impurity and microstructure influence in its behavior. During the study of the intercrystalline adhesion force, we found the presence of confined water and that it accounts for great part of the strength. In order to aid the study, another method was developed: Direct Packaging of the Dihydrate (Empacotamento Direto do Dihidrato EDD). In this methodology, it produces a material with the same resistance, but with some difference in the mechanical behavior. Through the high strength reached by the UCOS and EDD methods, the plaster applications can be extended, since the set material by these methods are reliable and safe. In order to evaluate the mechanical properties, the reliability and the safety of these pieces, we performed the study of the fracture mechanics and the fracture toughening mechanisms. In this work, the studied toughening are: microstructure control (enlargement of the fracture surface), polymeric fiber reinforcement (tension distribution on the fracture tip, fracture tip deflection, and fiber bridging), and polymer adhesive reinforcement (they enhance the adhesion between crystals and better distribute the tension on the fracture tip). The results show that the plaster composites of polymeric fibers and/or polymer adhesive have high resistance, and different mechanical behaviors for each type of composite and setting method. Based on the acquired knowledge, we conclude that it is possible to interfere on the processing and on the microstructure, as well as reinforcements in this material to satisfy the needs of a specific application