DECIV - Departamento de Engenharia Civil
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Resultados da Pesquisa
Item Dispersão mecânica de nanotubos de carbono em argamassa usando sílica ativa como agente dispersor.(2024) Santos, Alaíde Marta dos; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Oliveira, Cláudio Ernani Martins; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Oliveira, Cláudio Ernani Martins; Paula, Geraldo Donizetti de; Morais, Viviany Geraldo deA incorporação de Nanotubos de Carbono (NTC) em compósitos cimentícios pode resultar em melhorias de suas propriedades mecânicas devido ao preenchimento dos vazios entre as partículas da massa. Há alguns métodos existentes, como a ultrassonicação, funcionalização física com surfactantes e funcionalização química com ácidos, que promovem melhorias na dispersão e interação dos NTC com a matriz cimentícia. No entanto, esses métodos requerem o uso de equipamentos e estrutura laboratorial, além de mão de obra qualificada, que podem representar um custo elevado às atividades de construção civil. Isso dificulta a disseminação da incorporação de NTC como uma técnica viável à obtenção de argamassas enriquecidas com esse material. Nesse contexto, o objetivo desta dissertação é analisar argamassas produzidas com adição de Nanotubos de Carbono (NTC) de paredes múltiplas, utilizando a sílica ativa como agente mecânico de dispersão. Por meio de experimentos, propõe-se que NTC como feitos, sem tratamento químico ou processo de funcionalização prévio ou aditivos e surfactantes, sejam dispersos em matrizes cimentícias (argamassa) usando sílica comercial como agente dispersor natural de maneira a melhorar as propriedades mecânicas da matriz, tais como resistência à tração e à compressão. Esta pesquisa visa ainda agregar valor à sílica comercial, contribuindo para a viabilidade ambiental e aspectos de sustentabilidade. Assim, sílica comercial e NTC como feitos são misturados mecanicamente, em traço adequado, promovendo desaglomeração e eficaz dispersão de NTC em argamassas e melhoria nas propriedades mecânicas antes mesmo do período de ativação da sílica (14 dias). Espera-se que a busca por um método mais simples de dispersão dos NTC na matriz torne-se adequado para permitir aplicações economicamente viáveis e eficientes. A partir dos resultados obtidos durante a pesquisa, será possível indicar um caminho de aplicação da nanotecnologia de forma escalável em áreas de grande demanda, tal como no setor da construção civil.Item Proposição de geopolímeros obtidos por meio da ativação ácida do rejeito de barragem de minério de ferro com uso de ácido fosfórico.(2023) Carvalho, Aldo Ribeiro de; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Oliveira, Thaís Mayra de; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Oliveira, Thaís Mayra de; Aguilar, Maria Teresa Paulino de; Fontes, Wanna CarvalhoO cimento Portland é um dos materiais mais consumidos pela indústria da construção civil e é responsável pela emissão de elevados teores de CO2. A indústria da mineração também gera impactos ambientais por meio do grande volume de subprodutos produzidos e estocados em barragens, que representam risco para a sociedade em caso de seu rompimento. Assim, uma alternativa que contempla ambas as indústrias supracitadas é a reintrodução dos rejeitos do beneficiamento de minerais em processos construtivos. O presente trabalho visa utilizar o Rejeito de Barragem de Minério de Ferro (RBMF) como precursor geopolimérico ativado com o ácido fosfórico 85%. Para isso, foi caracterizado o RBMF por meio de ensaio de massa específica, massa unitária, composição granulométrica, superfície específica, teor de finos, microscopia de varredura eletrônica, fluorescência de raio X, difração de raio X, análise termogravimétrica, ensaio de perda ao fogo e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier. Em seguida, para a produção da matriz, o RBMF foi beneficiado a partir da moagem em moinho de bolas por 3h, seguido da queima a 600°C por 4h. Então, com o RBMF beneficiado, foi realizada a mistura em uma argamassadeira com a solução de ácido fosfórico na proporção de 0,3 massa líquido/massa sólido. Em seguida, foram moldados os corpos de prova e submetidos à cura térmica a 60° e 80°C. A desmoldagem ocorreu após 7 dias, e os ensaios de caracterização ocorrem aos 7 e 28 dias. Para caracterizar as matrizes desenvolvidas foi realizado ensaio de densidade aparente, resistência à compressão, microscopia de varredura eletrônica, difração de raio X e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier. Entre os resultados tem-se que a cura térmica a 60°C viabiliza matrizes com maior média de resistência à compressão. Infere-se que as matrizes produzidas são consideradas geopolímeros à base de fosfato e que podem ser aplicadas, em algumas circunstâncias, na construção civil. Por fim, evidencia-se o ineditismo desta pesquisa, visto que na literatura conhecida não existem estudos que desenvolveram geopolímeros a partir do ácido fosfórico com o RBMF.Item Concretos de rejeito de barragem de minério de ferro : uma investigação de suas propriedades à avaliação do ciclo de vida de soluções de engenharia para blocos segmentais.(2023) Weba, Luciana Chaves; Fontes, Wanna Carvalho; Carvalho, José Maria Franco de; Fontes, Wanna Carvalho; Carvalho, José Maria Franco de; Pedroti, Leonardo Gonçalves; Caldas, Lucas RosseA mineração e a construção civil são fundamentais para o desenvolvimento econômico global, porém podem acarretar impactos negativos, como acidentes geotécnicos, emissões de gases de efeito estufa e degradação ambiental. Ainda, no Brasil, eventos recentes como os rompimentos das barragens de Mariana e Brumadinho ressaltaram a necessidade de encontrar soluções sustentáveis para o gerenciamento dos rejeitos provenientes da mineração. Uma possível alternativa é a utilização de Rejeitos de Barragem de Minério de Ferro (RBMF) como componente de compósitos cimentícios. Nesse contexto, o objetivo desta pesquisa foi investigar os efeitos da incorporação de RBMF em concretos destinados à produção de blocos segmentais, utilizados para o paramento de sistemas de contenção de encostas. A análise abordou as emissões de CO2 e a energia incorporada ao longo do processo produtivo, levando em consideração dois modelos de blocos (A e B), assim como dois cenários de produção: um na planta industrial localizada na empresa mineradora e outro em uma planta industrial, na região metropolitana. Inicialmente, foi realizada uma revisão sistemática abrangente sobre os métodos, softwares e bancos de dados mais utilizados nas Avaliações do Ciclo de Vida (ACV) de concretos, bem como sobre o Potencial de Aquecimento Global (PAG) associado ao ciclo de vida desses materiais. Os resultados confirmaram a alta contribuição da produção de concreto para o PAG, com variações médias de 160 a 795 kg CO2eq./m3 entre os concretos analisados. Em seguida, realizou-se uma avaliação das características físicas, mecânicas e ambiental dos concretos contendo RBMF, com substituições parciais de 25%, 50% e 75% ao total de agregados miúdos. O concreto com 25% de substituição apresentou resultados físico-mecânicos satisfatórios. A etapa de produção de matérias-primas foi a mais impactante, contribuindo com aproximadamente 98% das emissões de CO2 e 86% da energia incorporada. Apesar das considerações sobre as distâncias de transporte, constatou-se que a fabricação na mineradora não proporciona ganhos significativos de desempenho ambiental. No entanto, destaca-se que os blocos do tipo B apresentaram uma redução de cerca de 6%, enquanto o concreto do tipo A revelou uma diferença de 30% em desempenho mecânico-ambiental em comparação com os blocos convencionais, destacando o potencial dos concretos com RBMF na produção de blocos segmentais para a construção civil.Item Identificação de anomalias em edifícios industriais com base em técnicas de inteligência artificial e imagens obtidas com veículos aéreos não tripulados.(2022) Santos, Rafael Lemos dos; Alves, Vinicius Nicchio; Ribeiro, Diogo Rodrigo Ferreira; Alves, Vinicius Nicchio; Ribeiro, Diogo Rodrigo Ferreira; Valença, Jónatas Miguel de Almeida; Rodrigues, Maria Fernanda da SilvaO monitoramento e a inspeção das estruturas garantem segurança aos usuários e representam, muitas vezes, economia para os órgãos fiscalizadores, que assim podem programar manutenções corretivas. O desenvolvimento de novas tecnologias tem possibilitado a realização de inspeções de maneira mais objetiva e menos arriscada para os operadores envolvidos. A detecção de anomalias visíveis pode ser realizada com o auxílio de algoritmos de inteligência artificial (IA) aplicados a imagens, dos quais destaca-se a Mask R-CNN (Mask Region based Convolutional Neural Network), desenvolvido em 2018 e que constitui o algoritmo mais atualizado para a segmentação por instâncias. Conjuntamente com os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), a Mask R-CNN se torna uma ferramenta poderosa, podendo, assim, acessar as regiões mais remotas de uma estrutura e fornecer resultados confiáveis. Neste contexto, o presente trabalho se propôs a desenvolver uma aplicação baseada na Mask R-CNN, buscando o melhor ajuste entre os seus hiperparâmentros, para a identificação de corrosões em galpões industriais construídos com painéis sanduíche. O algoritmo para o desenvolvimento da ferramenta foi elaborado com a linguagem de programação Python, utilizando a biblioteca Detectron2. Bancos de dados rotulados são extremamente raros e de difícil construção, para solucionar este problema, no âmbito deste trabalho, coletaram-se imagens com o VANT DJI Mavic Enterprise Advanced que foram rotulados com o VGG Image Annotator (VIA), formando um inédito dataset com 8400 imagens de corrosões em painéis sanduíches em alta resolução, que foi dividido em treino, validação e teste. A avaliação desta solução deu-se pela utilização de métricas consolidadas na IA, como a precisão, o recall e a precisão média. Como resultado, obteve-se uma ferramenta capaz de otimizar as operações de inspeção em grandes edifícios industriais, identificando corrosões com precisão e recall de 83 e 85%, respectivamente, e precisão média de 65% com Intersection Over Union de 50% para a detecção.Item Estratégias de continuidade para análise não linear de seções transversais mistas de aço-concreto : uma avaliação à flexão biaxial.(2023) Lima, Pedro Henrique Andrade; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Lemes, Igor José Mendes; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Horowitz, Bernardo; Barros, Rafael CesárioO presente estudo teve como objetivo a análise não linear de seções transversais mistas aço-concreto. O método de compatibilidade de deformação (MCD) foi usado para descrever a configuração deformada das seções em cada etapa do processo de solução incremental-iterativa. Para a análise completa da relação momento-curvatura, o MDC foi acoplado a estratégias de continuidade (técnica de deslocamento generalizado adaptada e método de deslocamento residual mínimo adaptado) para ir além dos pontos críticos de momento fletor na construção das relações que descrevem o completo comportamento mecânico da seção transversal. As relações constitutivas foram abordadas explicitamente, assim como as tensões residuais presentes nas seções de aço. Foram realizados avaliações da flexão composta oblíqua para cada esforço normal aplicado, onde foi considerado as combinações dos momentos fletores entorno dos eixos de maior e menor inércia, considerando diferentes inclinações da linha neutra da seção. Para validar a formulação numérica proposta, os resultados obtidos foram comparados com os dados numéricos disponíveis na literatura, e quando comparados foi possivel concluir que as implementações foram bem sucedidas e obtiveram resultados condizentes com a literatura. Além disso, o efeito de amolecimento no concreto foi aumentado para induzir trechos descendentes na relação momento-curvatura, e essa condição foi avaliada corretamente.Item Análise numérica da influência de furos com borda enrijecida na flambagem da alma em perfis formados a frio do tipo rack.(2023) Ferreira, Guilherme Henrique; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Russo, Mário Luís CabelloA utilização de perfis formados a frio pela construção civil e pela indústria tem crescido devido ao seu processo de fabricação produzir peças leves, econômicas e versáteis. O seu uso geralmente requer perfurações nos elementos para viabilizar o encaixe entre peças estruturais e a passagem de sistemas complementares como elétrico, hidráulico e incêndio. Entretanto, estudos apontam que essas aberturas reduzem a capacidade resistente dos perfis. Com o intuito de combater a perda de resistência provocada pelas perfurações tem-se desenvolvido trabalhos que consideram enrijecedores de borda nos furos. Porém, o seu impacto na resistência dos perfis ainda é pouco compreendido, o que pode limitar o seu uso devido à ausência de confiabilidade e replicabilidade dos cálculos. Além disso, as normas vigentes não consideram de maneira concisa a influência dos furos e dos enrijecedores em perfis formados a frio. Por ser uma configuração nova que pode interferir no dimensionamento e no emprego de perfis formados a frio, esta temática demanda novas pesquisas. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar, via método dos elementos finitos, a influência dos enrijecedores de borda simples e duplo na flambagem entre furos em perfis formados a frio do tipo rack com perfurações submetidos à compressão centrada. Utiliza-se um modelo numérico analisado através da Teoria Generalizada de Vigas via GBTul e da análise não linear com base no Método dos Elementos Finitos via ANSYS. A análise consiste em comparar os resultados obtidos por perfis sem perfuração aos alcançados por perfis perfurados: sem enrijecedor, com enrijecedor simples e duplo. Os resultados indicaram que as Cargas Crítica e Última são reduzidas com as perfurações. Os perfis com enrijecedor (simples e duplo) tiveram comportamento similar e em determinado intervalo, obtiveram Carga Crítica superior ao modelo sem furos. Ambos apresentaram Cargas Crítica e Última superiores ao modelo com furo não enrijecido. Ao aumentar a altura das aberturas ocorreu a transição da flambagem local para flambagem entre furos. Os enrijecedores de borda retardaram essa transição, sendo o duplo mais efetivo.Item Análise de manifestações patológicas construtivas em edificações residenciais na cidade de Rio Doce, MG.(2023) Rioga, Claudiano Luiz; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Paula, Geraldo Donizetti de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Paula, Geraldo Donizetti de; Martins, Jaime Florêncio; Oliveira, Géferson Diogo deA lama decorrente do rompimento da barragem de rejeitos de Fundão, da empresa Samarco Mineração, ocorrido no distrito de Bento Rodrigues, em Mariana, MG, em 5 novembro de 2015, atingiu a bacia do Rio Doce, cidades e povoados adjacentes. Foi um desabamento de grande proporção que provocou impactos ambientais, físicos e sociais. Os danos e comprometimentos das áreas físicas de cidades próximas a calha do rio Doce levaram à necessidade de várias obras de recuperação e compensação. Para realização de todas as obras, foi criada a Fundação Renova, que é uma entidade autônoma e sem fins lucrativos, responsável pela reparação dos impactos causados pelo rompimento da barragem, com o objetivo de se dedicar exclusivamente e em tempo integral a implementações e gestão de todos os programas necessários para reparar, mitigar e compensar os danos causados pelo rompimento. Com isso, várias obras vêm sendo realizadas nas cidades próximas ao Rio Doce, que estavam no caminho da lama e foram impactadas pelo rompimento da barragem. Dentro do processo de reparação, a área urbana da cidade de Rio Doce tornou-se um canteiro de obras de médio/grande porte, com grande fluxo de automóveis, caminhões e equipamentos pesados. A pedido da Fundação Renova, foram realizadas vistorias cautelares nos imóveis localizados próximos às obras e nas rotas dos caminhões e equipamentos, visando avaliar as condições das edificações e suas estruturas antes a execução das obras, identificando-se, assim, possíveis danos que viessem a surgir, garantindo segurança jurídica para a entidade e a comunidade local. Nesse contexto, o objetivo desta dissertação foi realizar uma análise quantitativa das manifestações patológicas mais recorrentes nas edificações constantes nos laudos estudados e propor soluções para sua reparação. Para isso, foi feito um estudo de caso, em que foram analisados 33 laudos realizados em edificações da cidade de Rio Doce antes do início das obras de compensação/reparação devido ao rompimento da barragem. Após análise dos laudos, foram identificadas 1415 manifestações patológicas em diversas partes das edificações, inclusive em suas estruturas. Verifica-se que, em termos gerais, a maior parte das manifestações patológicas está relacionada à presença de infiltração, má qualidade de materiais, emprego de mão de obra pouco qualificada, falta de manutenção e/ou manutenção inadequada, que podem afetar diretamente a segurança e a saúde dos usuários. Outros possíveis fatores que podem ter favorecido a instalação desses problemas é a falta de projetos e de acompanhamento técnico durante a construção. Observados esses aspectos, várias manifestações patológicas poderiam ter sido evitadas.Item Estudo da ativação alcalina de cinzas de biomassa florestal com adição de argila.(2023) Guimarães, Larissa Gabriela; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Silva, Keoma Defáveri do Carmo e; Bezerra, Augusto Cesar da SilvaOs Cimentos Alcalinos Ativados (CAA) possuem um grande potencial para substituir o Cimento Portland convencional e um resíduo ainda pouco explorado para este fim é a Cinza de Biomassa Florestal (CBF). Diante disso, o objetivo deste trabalho foi investigar a ativação alcalina de duas CBFs (CBF1 e CBF2) a partir da produção de pastas álcali- ativadas produzidas sem NaOH (pasta padrão) e com 3%, 6% e 9% de NaOH, bem como analisar a influência da substituição parcial da CBF2 por argila não calcinada (AG). Os materiais precursores foram caracterizados física, química, morfológica e mineralogicamente e as pastas, submetidas a ensaios retração, absorção, resistência mecânica e composição mineralógica. Os resultados apontam que as CBFs coletadas para o trabalho apresentam diferenças significativas em sua composição. A CBF1 se apresentou como um ligante ativo sendo capaz de reagir espontaneamente com água. As matrizes à base de CBF1 não apresentaram retração, e, em todos os casos, apresentaram estabilidade em água. A resistência mecânica obtida aos 91 dias ficou entre 6,3-6,6 MPa. Já as matrizes à base de CBF2 apresentaram alta retração e não possuíam estabilidade em água. O aumento do teor de NaOH reduziu a retração e aumentou a estabilidade em água, embora a resistência mecânica, no melhor caso, não tenha alcançado 1,5 MPa. Os resultados de DRX mostram que a ativação alcalina da CBF2 viabilizou a formação de zeólitas do tipo Chabazita-Na e Sodalita.Item Análise via método dos elementos finitos de conectores HILTI X-HVB em vigas mistas de aço e concreto.(2023) Oliveira, Elaine Ferreira de; Souza, Flávio Teixeira de; Paula, Geraldo Donizetti de; Souza, Flávio Teixeira de; Paula, Geraldo Donizetti de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Machado, Wanderson GonçalvesCom o avanço dos sistemas estruturais e construtivos no ramo da engenharia civil foram desenvolvidos sistemas formados por elementos mistos de aço-concreto, em que a combinação desses materiais visa aproveitar as vantagens de cada um, tanto em termos estruturais como construtivos. Esses sistemas são utilizados na construção civil em todo o mundo desde o início da década de 1930, sendo normatizado no Brasil em 1986. Para que o aço e o concreto trabalhem de forma conjunta e se caracterizem como uma estrutura mista, precisam estar ligados entre si por meio de dispositivos de transferência de esforços, os conectores de cisalhamento, que garantem a interação entre os materiais pelo atrito, aderência ou repartição de cargas. Este trabalho analisa um sistema misto por meio da simulação do ensaio Push-out, utilizando modelos numéricos via Método dos Elementos Finitos, pelo software ANSYS. Utilizou-se incialmente o conector stud bolt e os resultados foram comparados com resultados encontrados na literatura e, a partir desse modelo, foram estudadas variações com o conector Hilti X-HVB 80. Interfaces aço-concreto foram simuladas considerando elementos de contato e elementos de mola. Observou-se que o comportamento dos dois tipos de conectores foi similar, sendo que o conector Hilti sofreu menores deslocamentos do que o conector stud bolt quando submetido aos mesmos carregamentos. Quando aumentada a rigidez do sistema, os valores de tensões nos conectores foram reduzidos devido à melhor redistribuição das tensões. Os resultados obtidos foram coerentes às referências, indicando a viabilidade da análise numérica por meio dos modelos elaborados e a possibilidade de expansão dos estudos sobre este sistema misto.Item Avaliação da integridade de uma estrutura industrial em aço afetada pela corrosão atmosférica aplicando simulação computacional.(2023) Pinto, Magno Rafael Xavier; Inoue, Hisashi; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Inoue, Hisashi; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Fernandes, Walliston dos Santos; Oliveira, Danielle Meireles deCom alta resistência mecânica, o aço possui inúmeras vantagens na sua utilização nos processos de construção. Muito empregado na indústria, as estruturas em aço possuem melhores condições para vencer grandes vãos com a utilização de perfis de menores dimensão e peso, além da facilidade no transporte, manuseio e montagem. Com o tempo de uso, manifestações patológicas, como corrosão localizada e generalizada, flambagem local e global, além de deformações excessivas causadas por sobrecargas ou relacionadas a ciclos térmicos podem surgir devido a falhas de projetos, execução e caso não sejam submetidas a uma manutenção preventiva adequada. Uma das patologias predominantes nas estruturas em aço e podendo ser caracterizada pela redução de espessura, a corrosão atmosférica pode ter o seu mecanismo de formação acelerado em ambientes industriais, à presença de alguns gases como os óxidos de nitrogênio e enxofre gerados como subprodutos e na queima de combustíveis, que, em contato com a água, geram ácidos altamente corrosivos como ácido sulfúrico e nítrico. A corrosão pode afetar seriamente o desempenho das estruturas, sendo importante compreender e avaliar a redução da capacidade do elemento estrutural. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo avaliar a capacidade de uma estrutura de aço considerando a corrosão atmosférica e a possível redução na capacidade resistente. A avaliação é embasada nos métodos analíticos de cálculo e projeto de estruturas em aço descritos na norma ABNT NBR 8800:2008 e realizada com auxílio do software Autodesk Robot 2023. Através dos levantamentos realizados em campo, foi possível identificar algumas patologias que precisam ser reparadas de forma imediata e em alguns casos, identificar também a redução na capacidade estrutural do perfil quando se considerado uma determinada perda de espessura acometidos por essa patologia.