Estágio realizado na Metalogalva / Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2014-08-05T17:31:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_EstudoTeóricoNumérico.pdf: 14949946 bytes, checksum: 0adbdf44c5ef1ec12597557ee0846492 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-08-05T17:44:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_EstudoTeóricoNumérico.pdf: 14949946 bytes, checksum: 0adbdf44c5ef1ec12597557ee0846492 (MD5) / Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2015-01-21T18:55:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_EstudoTeóricoNumérico.pdf: 14949946 bytes, checksum: 0adbdf44c5ef1ec12597557ee0846492 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-01-21T18:57:56Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_EstudoTeóricoNumérico.pdf: 14949946 bytes, checksum: 0adbdf44c5ef1ec12597557ee0846492 (MD5) / Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2015-01-23T17:07:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) TESE_EstudoTeóricoNumérico.pdf: 14949946 bytes, checksum: 0adbdf44c5ef1ec12597557ee0846492 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-01-26T11:34:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) TESE_EstudoTeóricoNumérico.pdf: 14949946 bytes, checksum: 0adbdf44c5ef1ec12597557ee0846492 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-26T11:34:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) TESE_EstudoTeóricoNumérico.pdf: 14949946 bytes, checksum: 0adbdf44c5ef1ec12597557ee0846492 (MD5) Previous issue date: 2014 / Neste trabalho avaliou-se o comportamento de treliças mistas em perfis metálicos com seção transversal tubular associadas a lajes maciças de concreto armado. Foram analisados os resultados experimentais de uma treliça mista em escala real com vão de 10000 mm, laje com 2000 mm de largura e 100 mm de espessura, com perfis em seção tubular circular nas diagonais (TC 101,6 x 6,4) e montantes (TC 60,2 x 6,4), e perfis em seção tubular retangular no banzo inferior (TR 150,0 x 120,0 x 6,4) e no banzo superior (TR 150,0 x 120,0 x 5,6). As análises realizadas identificaram que o mecanismo de falha da treliça mista foi na ligação de cisalhamento. Os resultados indicaram a necessidade de maiores avaliações em relação aos conectores soldados em perfis tubulares, sendo realizados ensaios do tipo "push-out" com a ligação de cisalhamento em perfil tubular. Foram realizados ensaios “push-out” com os conectores de cisalhamento iguais ao da treliça mista testada anteriormente, tipo "U" laminado, com comprimento de 80 mm. Para avaliação da influência do comprimento do conector foram também ensaiados conectores do tipo "U" com comprimentos de 40 mm e 120 mm. Foram realizados 12 ensaios e os conectores foram soldados a perfis tubulares de mesma seção dos banzos da treliça mista. O comportamento da estrutura, das suas ligações e da ligação de cisalhamento também foi avaliado utilizando prescrições de normas e modelos em elementos finitos criados a partir do programa computacional ANSYS. Os resultados numéricos apresentaram boa correlação com resultados experimentais e foram utilizados em diversas análises paramétricas. Tais análises envolveram treliças mistas em perfis tubulares com diferentes vãos e uma proposta de treliça mista com banzo superior com seção reduzida. Foram também avaliados modelos numéricos de ligações isoladas de treliça mista, incluindo a laje e os conectores de cisalhamento, indicando que se pode usar este modelo para avaliação de ligações mistas. Os resultados numéricos também identificaram um modo de falha na conexão associado à parede do tubo retangular. Foi proposto um modelo teórico simplificado para a avaliação deste modo, cujos resultados foram comparados com dados dos experimentos e concluiu-se que para avaliar a capacidade resistente de ligação de cisalhamento em perfis tubulares deve-se considerar a ruptura da conexão e a flexão da parede do tubo e que, quanto maior é a resistência do concreto, mais importante é esta verificação. / ABSTRACT: In this thesis we evaluated the behavior of composite trusses in steel profiles with tubular cross section associated with reinforced concrete slabs. Experimental results are analyzed concerning a composite truss in full scale with ranging from 10000 mm, 2000 mm of wide slab and 100 mm thick, with circular tubular section profiles in the diagonals (TC 101.6 x 6.4) and verticals (TC 60.2 x 6.4), and profiles in rectangular tubular section at the bottom chord (TR 150.0 x 120.0 x 6.4) and upper chord (TR 150.0 x 120.0 x 5, 6). The analyses revealed that the failure mechanism of the composite truss was in the connection shear. The results indicated the need for further evaluation in relation to the connectors welded on to hollow section profiles. Push-out tests were conducted with connectors welded on to hollow section profiles. Channel shear connectors equal to the composite truss previously tested, with a length of 80 mm were used. To evaluate the influence of the length of the shear connectors, connectors were also tested with lengths of 40 mm and 120 mm. Twelve tests were performed and the connectors were welded in profiles with tubular section on the same section of the chords of composite truss. The behavior of the structure, of its joints and connection shear was also evaluated using the requirements of rules and finite element models created through the ANSYS software. The numerical results showed good correlation with experimental results and were used in various parametric analyses. These analyses involved composites trusses in tubular profiles with different spans and the proposal of a composite truss with a reduced section top chord. Numerical models of isolated joints composite trusses were also analyzed, including the slab and shear connectors, indicating that we can use this model to test the composite joints of trusses. The numerical results also identified a failure mode in the shear connection associated with the rectangular hollow profile wall. A simplified theoretical model for the analysis of this failure mode was proposed. The results were compared with data from the tests and we concluded that to evaluate the bearing capacity of the shear connection using profiles tubular section, one should consider breaking the connection and also the bending of the wall of the hollow profile, and that the larger the strength of concrete, the more important this consideration.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-03T19:04:24Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_PropostaSistemaEstrutural.pdf: 12290468 bytes, checksum: fd3496b44226f08e014f8fe5253f263a (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-03T19:14:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_PropostaSistemaEstrutural.pdf: 12290468 bytes, checksum: fd3496b44226f08e014f8fe5253f263a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-05T11:35:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_PropostaSistemaEstrutural.pdf: 12290468 bytes, checksum: fd3496b44226f08e014f8fe5253f263a (MD5) Previous issue date: 2003 / A necessidade de otimização dos serviços em todos os campos da indústria da construção civil, desde a administração do empreendimento até a montagem dos componentes na obra, faz com que se utilize cada vez mais a construção industrializada. Agregando a isso o interesse em viabilizar o uso de perfis tubulares em estruturas metálicas, principalmente em edificações comerciais, pela sua rapidez, limpeza de execução e eficiência estrutural, surge a necessidade de se adequar a metodologia de projeto e o emprego da coordenação modular a essa nova realidade. O presente trabalho tem como objetivo elaborar um modelo estrutural, a partir de um módulo-base, com utilização de perfis metálicos tubulares. A modulação é projetada para edificações destinadas a galpões multiuso sem utilização de ponte rolante. Para isso, analisa-se a eficiência estrutural dos elementos modulares, bem como o desempenho térmico de uma edificação com utilização do modelo estrutural proposto. A análise estrutural é feita através de vários modelos empregando-se maneiras diferenciadas de agrupamento dos módulos estruturais. O módulo-base desenvolve-se em arco espacial gerando uma estrutura bastante estável, onde são explorados a curvatura e o cruzamento da estrutura. Os projetos estrutural e arquitetônico desenvolvidos neste trabalho apresentaram características que resultaram nas seguintes vantagens: ganho de espaço interno; eficiência da estabilidade estrutural; facilidade de execução; simplicidade estrutural com redução no número de ligações; formato geométrico favorável à distribuição das ações do vento. ______________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The necessity of optimization of services in all the fields of civil construction from the administration of the enterprise to the building up of components on the building site has led to a more intensive and industrialized standard of construction. The use of hollow steel section structure mainly in commercial buildings becomes more feasible, as this structure presents fast and clean execution. This use has caused the necessity of developing a methodology of design and use of modular coordination. The main objective of the present work is to elaborate a structural model beginning from a module-base using hollow steel section. The modulation is projected for industrial buildings with many uses without traveling crane. For this, the structural efficiency of the modular elements is analysed, as well as the thermal performance of a building that uses the proposed structural model. The structural analysis is made through models with different ways of grouping structural modules. The module-base develops itself in spatial arc generating a very stable structure, where the curvature and the crossing of the structure are explored. The structural and architectural projects developed in this work have introduced characteristics that resulted in the following advantages: gain of internal space; efficiency of the structural stability; easiness execution; simplicity of the structure by reducing the number of connections; better distribution of the actions of wind promoted by geometric form.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2472.pdf: 8517687 bytes, checksum: c68168cc3ba0a88a5a7c2a8ee50ea205 (MD5) Previous issue date: 2008-07-08 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work, the use of rheological measurements in substitution or complementation to methods normally employed in the characterization of nanocomposites, such as X-ray diffraction (WAXS) and transmission electron microscopy (TEM), was evaluated. Two polymeric matrices with different chemical structures and polarities and two organophilic nanoclays modified with organic surfactants, which were compatible with the respective polymer matrix, were used. Thus, polyamide 6 (PA6) and high density polyethylene (HDPE) nanocomposites were obtained by melt mixing and blown as films. WAXS measurements showed intercalated structures in the HDPE nanocomposites and exfoliated structures in the PA6 nanocomposites. Shear oscillatory rheological experiments were done to evaluate the clay dispersion and distribution in the polymer matrices, which indicated the presence of a poor dispersion in the HDPE nanocomposites, differently of the PA6 nanocomposites. Shear steady and transient rheological measurements indicated that higher interactions between PA6 and the nanoclay modified with a polar surfactant and inside the EVA masterbatches occurred. From the rheological, morphological, mechanical and transport analysis it was found that the addition of clay modified the interfacial interactions between HDPE and EVA, increasing the system compatibility. In both systems, there was an increase in elastic modulus, yielding and rupture behaviors and barrier properties. In conclusion, the rheological characterization of nanocomposites provides further information about the nanoclay dispersion and distribution in the polymer matrix, in addition to quantify the interactions between the components. However, it can not substitute the usual methods of characterization of the nanocomposites, such as WAXS and TEM. / Neste trabalho avaliou-se o uso de medidas de propriedades reológicas na substituição ou complementação de métodos geralmente empregados na caracterização das estruturas de nanocompósitos, tais como a difração de raios-x de alto ângulo (WAXS) e a microscopia eletrônica de transmissão (MET). Para tanto, foram utilizadas duas matrizes poliméricas com diferentes polaridades e duas argilas organofílicas tratadas com surfatantes compatíveis com a respectiva matriz polimérica. Assim, nanocompósitos de poliamida 6 (PA6) e de polietileno de alta densidade (HDPE), este último compatibilizado com um copolímero aleatório de etileno e acetato de vinila (EVA), foram produzidos através de mistura no estado fundido e posteriormente conformados na forma de filmes tubulares. Observou-se por WAXS que os nanocompósitos de HDPE possuíam estrutura intercalada enquanto que os de PA6 possuíam uma estrutura esfoliada. Para verificar o estado de dispersão e de distribuição das argilas nas matrizes poliméricas foram realizados ensaios reológicos em regime oscilatório de cisalhamento juntamente com análises de MET, os quais mostraram para os nanocompósitos de HDPE um baixo nível de dispersão, diferentemente do observado nos nanocompósitos de PA6. Já os ensaios reológicos em regime permanente de cisalhamento e também no regime transiente mostraram que as interações entre polímero e argila eram mais fortes nos nanocompósitos de PA6 e nos concentrados de EVA do que nos nanocompósitos de HDPE. Através das analises reológicas, morfológicas e das propriedades mecânicas e de permeação, concluiu-se que a adição de argila promoveu uma significativa alteração nas interações interfaciais da blenda HDPE/EVA, que era a matriz dos nanocompósitos de HDPE, levando a uma maior compatibilização do sistema. Em ambos os sistemas houve uma melhora no módulo elástico, no comportamento de escoamento e de ruptura, além de melhores propriedades de barreira. Por fim, concluiu-se que as medidas das propriedades reológicas de nanocompósitos podem fornecer informações complementares a respeito do estado de dispersão e de distribuição da nanocarga na matriz polimérica, além de quantificar as interações existentes entre os componentes; mas que elas não podem substituir completamente as análises de WAXS e MET.

Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento de treliças espaciais formadas por elementos tubulares de seção circular, com ênfase no desempenho das tipologias de ligação utilizadas no Brasil. Foram ensaiadas experimentalmente 9 treliças espaciais com vãos de 7,5 x 15,0m e uma de 7,5m x 7,5m com altura de 1,5m, variando-se o tipo de ligação entre barras, com o objetivo de caracterizar e comparar o comportamento dos sistemas de ligações mais comuns (nó típico – extremidade estampada, nó de aço e nó com chapa de ponteira).A análise teórica, via elementos finitos, tem como objetivo aferir a validade dos modelos numéricos normalmente utilizados e refiná-los incluindo as características do comportamento estrutural observadas em ensaio. A análise numérica segue duas abordagens: análise global da estrutura incluindo os efeitos não-lineares, excentricidade na ligação e variação de seção nas extremidades das barras; com isso o comportamento das treliças ensaiadas foi representado de forma satisfatória. A análise do comportamento do nó típico, modelado tridimensionalmente com elementos de casca, possibilitou analisar a interação entre as barras na região nodal por meio de elementos de contato. Com esta modelagem, apesar das simplificações, foi possível reproduzir o modo de colapso observado experimentalmente. / This paper presents a study of the behavior of tubular circular section space trusses with the main emphasis placed on the performance of the various truss typologies used in Brazil. Nine space trusses with plan dimensions of 7.5m x 15.0m and one with plan dimensions of 7.5mx7.5m and height of 1.5m were tested. The joint type was varied with the objective to characterize and compare the behavior of the more common types of connection systems (typical node – stamped end, steel node, and end plate node). The theoretical analysis employing finite elements was adopted mainly to ascertain the validity of various numerical models commonly employed and hence refining them by including the some basic characteristics of the observed structural behavior.The numerical analysis employed was based on two methodologies: a global structural analysis that takes into account the effects of non-linearity, eccentricities at connection, and the variation of the end bars cross section. In this manner the actual behavior of the tested trusses was well represented. The analysis of the behavior of a typical node, modeled using tri-dimensional finite shell elements made it possible to analyze the interaction between bars that converge at the nodal region by applying contact elements. Despite it simplicity, predicted results of the collapse mode obtained by using the proposed model, very well reproduce the experimental observation.

O atrativo estético proporcionado pela forma arredondada é o fator que na maioria das vezes determina a utilização de estruturas tubulares circulares. É crescente a concepção de pórticos formados por colunas tubulares e as tradicionais vigas de seção I. Esse tipo de ligação ainda é pouco estudado no Brasil, e esse trabalho busca avançar no entendimento do comportamento estrutural dessas ligações. Foram realizados estudos analíticos, numéricos e experimentais em quatro configurações de ligação, com diafragmas externos transversais, chapa de alma, soldas, parafusos e enrijecedor. Avaliou-se a relação M-\'fi\' (momento-rotação) das ligações estudadas e os parâmetros envolvidos como resistência, rigidez e ductilidade, evidenciando-se o modo de colapso das ligações. O estudo analítico foi desenvolvido baseado nas recomendações do Eurocode 3 (2005), com a utilização do Método das Componentes. A análise numérica, através do Método dos Elementos Finitos, foi realizada por meio dos programas computacionais TRUEGRID® e ANSYS®. Os modelos numéricos consideram as características mecânicas do aço, como plastificação, encruamento e não-linearidades geométricas e de contato. As formulações do Eurocode 3 (2005), adaptadas para a determinação da resistência das ligações viga-coluna, apresentaram resultados coerentes e a análise numérica foi representativa frente aos resultados experimentais. A utilização de diafragmas externos conectados à viga apresentou boa funcionalidade, ajudando na distribuição das tensões na região da ligação, melhorando o comportamento da coluna. / The aesthetic appeal provided by the round shape is the factor that mostly determines the use of circular tubular structures. There is an increasing conception of structures formed by hollow columns and traditional beams of section I. This type of connection hasn\' t been sufficiently studied in Brazil, and this paper tries to advance the comprehension of the structural behavior of these connections. Analytical, numerical, and experimental study were performed in four connections configurations, with transverse external diaphragms, web plate, welds, bolts and stiffener. The relation M-\'fi\' (moment-rotation) of the studied connections and the parameters involved such as strength, stiffness and ductility were evaluated, evidencing the failure mode of connections. The analytical study was developed based on recommendations of Eurocode 3 (2005) using the Method of Components. The numerical analysis using the Finite Element Method was performed with the computer programs TRUEGRID® and ANSYS®. The numerical models consider the mechanical characteristics of steel, such as yielding and hardening, and also the geometric and contact nonlinearity. The formulations of Eurocode 3 (2005), adapted for determining the strength of beam-column connections, showed coherent results and the numerical analysis was representative compared to experimental results. The use of external diaphragm connected to the beam showed good functionality, helping in the distribution of stress in the region of connection, improving the behavior of the column.

Orientador: Jefferson Nascimento de Oliveira / Resumo: A grande proporção da exploração das águas subterrâneas no Brasil e no mundo se deve às inúmeras vantagens como a qualidade da água, os custos de exploração relativamente baixos e o simplificado tratamento da água para consumo. A importância de se estudar estes recursos hídricos se coloca pela necessidade de investigar os processos em que se dá a exploração da água, desde a autorização da captação do recurso, a gerência de potenciais contaminantes, até a sua qualificação como boa ou imprópria para consumo pela população. Deste modo, o presente trabalho avaliou a qualidade de água subterrânea outorgada do município de Campo Grande, Mato Grosso do Sul e utilizou como fonte dos dados o Sistema IMASUL de Registros e Informações Estratégicas do Meio Ambiente – SIRIEMA, on-line, disponível no site do Instituto de Meio Ambiente de Mato Grosso do Sul (IMASUL), pelo qual se realiza todo o procedimento de solicitação e análise de outorga e que autorizou a publicação dos dados dessa pesquisa seguindo os princípios de acesso às informação sobre Recursos Hídricos , conforme instrumento estabelecido pela Lei Federal 9433 de 1997 e Lei Estadual 2406 de 2002, sob o cuidado ético do sigilo dos nomes das pessoas físicas e/ou jurídicas. O trabalho foi realizado com base nas análises físico-química e microbiológicas de poços outorgados, inseridas no SIRIEMA como parte da documentação obrigatória para solicitação de outorga e dados qualitativos de monitoramento de tais fontes de captação. Foram e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The large proportion of groundwater exploitation in Brazil and in the world is linked to numerous advantages such as water quality, relatively inexpensive operating costs and simplified treatment of water for human consumption. The study and investigation of water resources is necessary to know the processes of exploration of water, from the authorization of the capture of the resource, the management of potential contaminants, until the qualification as own or improper for consumption by the population. Thus, the present study evaluated the groundwater quality granted in the municipality of Campo Grande, Mato Grosso do Sul and used the IMASUL System of Registries and Strategic Environmental Information - SIRIEMA, available on the website of the Institute of Environment of Mato Grosso do Sul (IMASUL), where all the procedure of request and analysis of granting takes place and that authorized the publication of the data of this research following the principles of access to information on Water Resources, according to instrument established by Federal Law number 9433 of 1997 - Brazil and State Law number 2406 of 2002 - Mato Grosso do Sul, under the ethical care of the secrecy of individuals and / or legal entities. The work was carried out based on the physical-chemical and microbiological tests of wells granted, inserted in SIRIEMA as part of the mandatory documentation for requesting data and qualitative data of monitoring of such sources of abstraction. We found parameters ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

As estruturas tubulares, muitas vezes, têm sua aplicação restrita a construções onde a concepção arquitetônica determina o seu uso, no entanto há algumas vantagens do ponto de vista estrutural que podem justificar a sua aplicação. A reduzida área exposta ao fogo e aos ambientes agressivos, boa resistência a compressão axial com baixa tendência ao desenvolvimento de instabilidades localizadas, são algumas das vantagens da utilização destas estruturas. O objetivo principal deste trabalho é analisar numericamente o comportamento da ligação entre viga de seção I com coluna tubular circular, para tanto são consideradas configurações usuais de ligação com anéis externos transversais e chapa de alma. É ainda objetivo trazer um panorama das estruturas tubulares em geral, com o desenvolvimento histórico das pesquisas, e principalmente estabelecer uma compilação dos procedimentos analíticos de cálculo e classificação apresentados pelas normas Eurocode 3 e ANSI/AISC. A análise numérica foi realizada por meio dos pacotes comerciais TRUEGRID® e ANSYS®, os quais aplicam o método dos elementos finitos. Foram empregados modelos que consideram as características mecânicas do aço, como plastificação e encruamento, e ainda as não-linearidades geométricas e de contato. Os resultados numéricos apresentaram coerência razoável com os modelos analíticos normativos. Foi possível o conhecimento do comportamento M-\'fi\' (momento-rotação) das ligações, bem como a determinação dos parâmetros que caracterizam tal relação, como resistência, rigidez inicial e ductilidade. Os estudos comprovaram a eficácia dos anéis externos na distribuição dos esforços oriundos do engastamento parcial da viga, fazendo com que a coluna não seja comprometida. / The application of tubular structures is usually restricted to constructions on which the architectural conception demands them. However, there are also several structural advantages which justify their usage, such as a) reduced exposed area concerning fire and agressive environments; b) high axial compression resistance; c) high local buckling resistance. The aim of this work is the numerical analysis on the behavior of the I beam-circular hollow column connection, usually constituted by an external ring with single plate. It is presented a general view about the researchers development over the years on tubular structures focusing the compilation of the analytical design procedures and Eurocode 3 and ANSI/AISC classification as well. Finite element method softwares TRUEGRID and ANSYS are used for the numerical analysis in order to consider steel mechanical properties such as yielding, hardening and also geometric and contact nonlinearities. Numerical results present good agreement to codes\' analytical models. Analysis lead to understanding the connection\'s moment-rotation behavior and some of its parameters such as resistance, initial stiffness and ductility. It is shown external rings significantlly improve the semi-rigid connections stress distribution at the columns face.

Este trabalho buscou avaliar a existência de diferentes padrões hidroquímicos e isotópicos dos aquíferos fraturados do Sistema Aquífero Serra Geral (SASG), relacionando esses padrões com as profundidades das entradas de água. O estudo foi desenvolvido a partir do inventário e cadastramento de poços tubulares existentes na região do município de Carlos Barbosa - RS, do levantamento e interpretação de dados geológicos e hidrogeológicos, além da coleta e análise de amostras de água de poços tubulares que estão em operação e são utilizados pela companhia de abastecimento CORSAN. Para este trabalho foram utilizadas informações hidroquímicas e isotópicas da água de 12 poços tubulares e 3 fontes, além de análise isotópica mensal da água da chuva. A análise dos resultados foi realizada através dos diagramas de Piper, Schoeller e Stiff, além de análise estatística de agrupamento a fim de verificar padrões semelhantes entre os pontos amostrados. Os resultados obtidos permitiram evidenciar que a maioria dos poços apresentam profundidade de até 150 metros com vazões médias que variam de 5 a 20 m³/h, localizados em zonas de média e alta densidade de fraturas, as quais possuem orientação preferencial para noroeste. Quanto à hidroquímica, as águas que circulam por esses aquíferos são do tipo bicarbonatadas cálcicas ou magnesianas, predominando as águas bicarbonatadas mistas e cálcicas, com pequenas variações em relação à concentração dos íons e suas razões iônicas. Essas características hidroquímicas são típicas de águas que circulam por estruturas de rochas vulcânicas ácidas e indicam um baixo tempo de residência, sendo as concentrações variáveis com as profundidades das entradas da água. A avaliação entre a correlação de padrões hidroquímicos com a profundidade das entradas de água permitiu a identificação de dois grupos. O primeiro grupo é caracterizado por poços que apresentam entradas de água localizadas em profundidades inferiores a 30 metros e águas com baixa concentração de íons. No segundo grupo estão inseridos poços cujas entradas de água estão localizadas entre 50 e 112 metros e apresentam águas com uma maior concentração de íons como cálcio, sódio, bicarbonatos e maiores valores de condutividade e sólidos totais dissolvidos. A explicação dessas diferenças está relacionada com a circulação de água e com tempo de interação água-rocha que ocorre de forma diferente dependendo da profundidade das entradas de água. A análise de isótopos das águas de poços, fontes e da água da chuva apresentam semelhanças isotópicas indicando que água subterrânea pode ser caracterizada como originada por infiltração da precipitação nas áreas de recarga. Por fim, a caracterização hidroquímica e isotópica indicam que as águas subterrâneas dessa região apresentam baixo grau de mineralização e baixo tempo de residência, sendo que as exceções foram encontradas em poços que possuíam entradas de água mais profundas. / This study aimed to evaluate the existence of different hydrochemical and isotopic patterns of fractured aquifers of Serra Geral Aquifer System (SGAS), relating these patterns with depths of water intakes. The study was developed from the inventory and registration of wells in the region of Carlos Barbosa - RS, the survey and interpretation of geological and hydrogeological data, and the collection and analysis of samples of water from wells that are in operation and are used by the supply company CORSAN. Hydrochemical and isotopic information from 12 wells and 3 water sources were used for this work, in addition to monthly isotopic analysis of rainwater. The analysis was performed using diagrams as Piper, Schoeller and Stiff, and statistical cluster analysis to verify similar patterns between the sampling points. The results have highlighted that most wells have depths up to 150 meters with average flow rates ranging from 5 to 20 m³/h, located in areas of medium and high density of fractures, which have preferential orientation to the northwest. As for hydrochemistry, water circulating through these aquifers are the calcic or magnesian bicarbonate type , predominantly mixed and calcic bicarbonate waters, with minor variations in the concentration of ions and their ionic reasons. These hydrochemical characteristics are typical of waters that circulate structures and acidic volcanic rocks indicate a low residence time, and the varying concentrations with depths of water inputs. The evaluation of the correlation between patterns hydrochemical with water entry's depth allowed the identification of two groups. The first group is characterized by wells that have water intakes located bellow than 30 meters and waters with low concentration of ions. In the second group are inserted into wells whose water inlets are located between 50 and 112 meters and water present in a higher concentration of ions such as calcium, sodium, bicarbonates and higher values of conductivity and dissolved solids. The explanation of these differences are related to the circulating water and water - time interaction rock occurs differently depending of water entry's depth. Analysis of isotopes of water wells and sources of rainwater present isotopic similarities indicating that groundwater can be characterized as caused by infiltration of rainfall areas recharging. Finally, the hydrochemical and isotopic characterization indicate that the groundwater in this region have low grade mineralization and low residence time, with the exceptions were found in wells that had water intakes deeper.

Dissertação apresentada para obtenção parcial do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Profs. Doutores Pedro M.P.R.C. Camacho e Marcelo F.S.F. de Moura