DECIV - Departamento de Engenharia Civil
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Item Adensamento e simulação do processo de enchimento do reservatório de uma barragem para contenção de rejeitos de ouro.(2006) Pereira, Brasileu Agnaldo; Gomes, Romero César; Gomes, Romero César; Espósito, Terezinha de Jesus; Queiroz, Paulo Ivo Braga deEm projetos de disposição de rejeitos de mineração por via úmida, as análises da capacidade de estocagem do reservatório demandam o conhecimento das características de compressibilidade e adensamento dos resíduos lançados, função primária da natureza e da granulometria do material. No caso de rejeitos finos, com elevadas proporções de partículas da fração argila, como ocorrem no caso de rejeitos de ouro, a previsão do comportamento dos resíduos e a formulação de um modelo deposicional consistente não podem ser baseados em ensaios convencionais. No projeto de sistemas de contenção de rejeitos finos (como no caso de minerações de ouro), um aspecto extremamente relevante é a determinação das propriedades tecnológicas dos materiais em termos de compressibilidade e adensamento nos reservatórios, de forma a se quantificar a vida útil de tais empreendimentos. De uma maneira geral, o material é lançado de forma quase aleatória, não sendo estabelecido nenhum controle das variáveis que influenciam o processo de deposição. O conhecimento dos mecanismos de deposição hidráulica resultaria em um maior entendimento do comportamento destes aterros sob o ponto de vista geotécnico e, desta forma, poder-se-ia controlar a qualidade do processo construtivo, mesmo que, durante a construção, as variáveis de descarga e lançamento fossem alteradas O trabalho consiste na avaliação das propriedades constitutivas do adensamento de rejeitos de ouro de uma mineração de ouro (Anglogold Ashanti, antiga Morro Velho), com a utilização do Ensaio de Adensamento Hidráulico (HCT com bomba de fluxo), disponível no Laboratório de Geotecnia da UFOP. Estes dados subsidiarão análises de simulação numérica do processo de enchimento da estrutura de contenção destes rejeitos, mediante a aplicação do programa CONDES0.Item Aspectos importantes na análise avançada com zona plástica de portais planos de aço.(2005) Alvarenga, Arthur Ribeiro de; Silveira, Ricardo Azoubel da MotaEste trabalho procura mostrar os passos necessários para se realizar uma análise avançada. Inicialmente apresenta-se um estado-da-arte dos diversos métodos de análise estrutural hoje existentes, suas características, pesquisadores, vantagens e desvantagens, incluindo uma parte sobre dimensionamento, com extensa bibliografia. A análise avançada é definida, no contexto da AS4100 (1990), como uma análise inelástica de segunda ordem muito precisa em que são incluídos os aspectos importantes (curvatura inicial, fora de prumo e tensões residuais), entre outros que podem ser atribuídos, e cumprindo severas exigências, de forma a se obter uma carga limite, tão precisa que não sejam necessárias outras verificações de resistência ou de estabilidade para a estrutura analisada naquele plano, conforme Chen e White (1993). A formulação numérica aborda uma análise inelástica no plano, com o método da zona plástica, empregando a técnica das fatias (Lavall, 1996), definindo um EF no sistema Lagrangiano corrotacional atualizado com teoria de Bernoulli-Euler, e utilizando o processo incremental-iterativo de Newton-Raphson padrão. Desenvolveu-se um processo de integração iterativa dos esforços normais, como uma melhoria que simula o vetor correção do método da rótula plástica refinada (Liew et al., 1994). Foi feita a implementação computacional que aplica a formulação citada e inclui os aspectos importantes, sendo apresentados alguns exemplos de validação que são: uma viga, dois casos de colunas e a seguir três portais. Dois desses exemplos são explorados na realização de uma análise avançada, fazendo-se um estudo paramétrico desses aspectos importantes (a forma da curvatura inicial, arranjos da curvatura inicial e do fora de prumo, isolados ou combinados, com e sem tensões residuais, etc). Finalmente, após a discussão de vários resultados e dos estudos já indicados, são apresentados comentários gerais, limitações da pesquisa, indica-se um roteiro de como poderá ser realizada a análise avançada dentro de escritórios, e principalmente, considerando a gama de combinações das imperfeições iniciais que podem existir num problema, apresenta-se uma proposta de teorema que permite simplificar um pouco essa tarefa, na medida que as imperfeições da configuração inicial poderão ser estabelecidas a partir da deformada final de colapso, determinada previamente, por uma configuração inicial não necessariamente mais crítica.Item Numerical analysis of composite steel-concrete columns of arbitrary cross section.(2005) Sousa Junior, João Batista Marques de; Caldas, Rodrigo BarretoThis paper presents a numerical formulation for the nonlinear analysis of slender steel-concrete composite columns of generic cross-sectional shape, subjected to axial force and biaxial bending. The cross section is defined in terms of a number of closed polygonal loops of a specific material, each one with its own stress-strain relation, with reinforcement bars embedded in the polygons. The material and geometrically nonlinear equlibrium problem is solved by the finite element method, with displacement-based stress resultant beamcolumn elements. The proposed scheme turns possible, with a unified treatment, to perform analyses of concrete-filled steel tubes, fully or partially encased steel profiles, or less usual cross sections present on composite construction. The robustness and accuracy of the formulation is verified against numerical and experimental results available in the literature.Item Geotechnical aspects of eroded sediments relevant to tailings disposal design.(2003) Gomes, Romero César; Ribeiro, Luís Fernando Martins; Albuquerque Filho, Luiz Heleno; Rezende, Carlos HenriqueSince 1975, Samarco Minerac¸a˜o S.A. has been mining the iron ore deposits of the Germano Mine in the Quadrila´tero Ferrı´fero ~Iron Quadrangle! in Minas Gerais, Brazil. Presently, this mine is depleted, and a huge ultimate pit ~approximately 1,300 m long, 800 m wide, and 220 m deep!, known as the Germano Open Pit, was produced. Samarco Minerac¸a˜o currently processes the iron ore from the adjacent Alegria Mine, having reserves that exceed 5 billion tons of itabirite. The iron ore is transported by a 1,500-m-long conveyor belt that crosses the eastern border of the Germano Pit. Design studies of the tailings disposal system to be implemented in this old pit area have generated several questions related to the geological complexity and geotechnical features of the pit and the engineering properties of the tailings. The proposed project will fill the abandoned pit with tailings using the upstream construction method and will reach up to 160 m high when completed. The paper discusses the geological and geotechnical concerns regarding instability of slopes and deposited sediments. These studies are essential for evaluation of the deposited sediments as a foundation material for future tailings pile structures.Item Análise teórico-experimental de elementos comprimidos de aço : ênfase em perfis soldados.(2002) Paula, Geraldo Donizetti de; Gonçalves, Roberto MartinsEste trabalho apresenta resultados de uma análise teórico-experimental sobre a resistência à compressão de perfis I soldados de aço, formados por chapas cortadas a maçarico. A construção metálica no Brasil utiliza os perfis I soldados de aço formados por chapas cortadas a maçarico em virtude da pouca disponibilidade no mercado dos perfis laminados. Os perfis soldados brasileiros apresentam dimensões (altura, largura de mesa e espessura) diferentes das encontradas nos perfis laminados e soldados, fabricados em outros países. Apresentam-se os principais parâmetros envolvidos na formulação das curvas de resistência à compressão para perfis soldados de pequenas dimensões, tais como: tensões residuais, imperfeições geométricas iniciais e seus efeitos no cálculo da resistência à compressão dos perfis soldados compostos por chapas cortadas a maçarico. Os perfis ensaiados pertencem às séries CS 150 x 25, PS 200 x 25 e PS 225 x 29, sendo que foram obtidos resultados experimentais da força normal crítica e das imperfeições geométricas iniciais para três modelos de cada série com quatro índices de esbeltez diferente.Item Analysis of thin-walled structural elements via 3D standard BEM with generic substructuring.(2008) Araújo, Francisco Célio de; Gray, Leonard J.This paper is concerned with the application of standard 3DBoundary Element Methods to solve thin-walled structural elements (needle-like/shell-like solids). A subregion- by-subregion data structure, incorporating iterative solvers and discontinuous boundary elements, is presented. To efficiently and accurately evaluate the quasi-singular integrals, special quadrature methods are applied. In addition, structured matrix-vector products, designed to avoid the excessive number of conditional tests during solver iterations, are proposed. Numerical results for complex thinwalled BE models are validated by comparison with FEM calculations and previously published BEM analyses.Item Application of a generic domain-decomposition strategy to solve shell-like problems through 3D BE models.(2007) Araújo, Francisco Célio de; Silva, Kátia Inácio da; Telles, José Cláudio de FariaEfficient integration algorithms and solvers specially devised for boundary-element procedures have been established over the last two decades. A good deal of quadrature techniques for singular and quasisingular boundary-element integrals have been developed and reliable Krylov solvers have proven to be advantageous when compared to direct ones, also in case of non-Hermitian matrices. The former has implied in CPU-time reduction during the assembling of the system of equations and the latter in its faster solution. Here, a triangular polar co-ordinate transformation and the Telles co-ordinate transformation are employed separately and combined to develop the matrix-assembly routines (integration routines). In addition, the Jacobi-preconditioned Biconjugate Gradient solver (J-BiCG) is used along with a generic substructuring boundary element algorithm. Thus, solution CPU time and computer memory can be considerably reduced. Discontinuous boundary elements are also included to simplify the coupling of the BE models (substructures). Numerical experiments involving 3D thin-walled domains (shell-like structural elements) are carried out to show the performance of the computer code with respect to accuracy and efficiency of the system solution. Precision, CPU-time and potential applications of the BE code developed are commented upon.Item Generic domain decomposition and iterative solvers for 3D BEM problems.(2006) Araújo, Francisco Célio de; Silva, Kátia Inácio da; Telles, José Cláudio de FariaIn the past two decades, considerable improvements concerning integration algorithms and solvers involved in boundary-element formulations have been obtained. First, a great deal of efficient techniques for evaluating singular and quasi-singular boundary-element integrals have been, definitely, established, and second, iterative Krylov solvers have proven to be advantageous when compared to direct ones also including non-Hermitian matrices. The former fact has implied in CPU-time reduction during the assembling of the system of equations and the latter fact in its faster solution. In this paper, a triangle-polar-co-ordinate transformation and the Telles co-ordinate transformation, applied in previous works independently for evaluating singular and quasi-singular integrals, are combined to increase the efficiency of the integration algorithms, and so, to improve the performance of the matrixassembly routines. In addition, the Jacobi-preconditioned biconjugate gradient (J-BiCG) solver is used to develop a generic substructuring boundary-element algorithm. In this way, it is not only the system solution accelerated but also the computer memory optimized. Discontinuous boundary elements are implemented to simplify the coupling algorithm for a generic number of subregions. Several numerical experiments are carried out to show the performance of the computer code with regard to matrix assembly and the system solving. In the discussion of results, expressed in terms of accuracy and CPU time, advantages and potential applications of the BE code developed are highlighted.Item Balanço hídrico do bota-fora BF4 da mina de Urânio Osamu Utsumi, como subsídio para projetos de remediação de drenagem ácida.(2008) Fagundes, Júnio René Toledo; Leite, Adilson do Lago; Mello, Carlos Eduardo Ferraz de; Gomes, Romero CésarA drenagem ácida de mina (DAM) constitui um dos grandes problemas ambientais associados às atividades mineradoras. Ela se caracteriza basicamente pela elevação da acidez no meio e, consequentemente, pela dissolução de metais pesados associados às matrizes rochosas. O impacto direto da DAM se reflete na degradação da qualidade dos corpos hídricos, com suas conhecidas consequências. Inserido na avaliação da geração da DAM, o presente trabalho tem como objetivo principal a obtenção do balanço hídrico na região do bota-fora BF4, um dos maiores responsáveis pela formação da DAM na mina de urânio Osamu Utsumi, propriedade das Indústrias Nucleares do Brasil (INB), situada em Caldas MG. A utilização desta “ferramenta” hidrológica serviu como medida preliminar, na tentativa da determinação dos principais contribuintes hídricos e na melhoria do entendimento do fluxo aquoso para a geração de DAM, no local. Para o balanço, dados meteorológicos fornecidos pela INB e pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) foram utilizados e também vazões hídricas monitoras pela INB. Considerando-se as hipóteses adotadas, os resultados indicam a precipitação como o principal contribuinte para o volume de DAM gerado na base do BF4, norteando assim possíveis medidas de remediação.Item Uma contribuição ao estudo da resistência ao fogo de pilares de aço parcialmente protegidos.(2003) Andrade, Adriana Fátima Tonidandel; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Ribeiro, Luiz Fernando Loureiro; Paula, Geraldo Donizetti de; Bezerra, Luciano MendesNeste trabalho, é apresentada uma metodologia para análise do comportamento estrutural em incêndio de pilares de aço parcialmente protegidos. Os pilares são analisados para quatro comprimentos de flambagem diferentes, os quais são submetidos a cargas excêntricas de acordo com cinco valores de relação de excentricidade, que geram flexões oblíqua, em torno do eixo de maior inércia e em torno do eixo de menor inércia. São considerados pilares isolados, de extremidades bi-rotuladas e constituídos de perfis laminados. São estudadas duas situações de carregamento (momento linear e momento constante, ou retangular). As respostas em termos de temperaturas críticas são dadas pelo programa computacional VULCAN, baseado no método dos elementos finitos, para os pilares com proteção passiva aplicada somente nas mesas do perfil. Cargas em situação de incêndio são pré-estabelecidas à razão de 0,9 a 0,1 das cargas críticas do dimensionamento à temperatura ambiente. Distribuições de temperatura diferentes na seção transversal, simulando espessuras de proteção passiva diferentes, são adotadas. Tempos de resistência ao fogo são calculados. Curvas de resistência ao fogo de uso prático são apresentadas e mostram a viabilidade do uso da técnica de proteção parcial.