A Revista Ciência e Engenharia é um periódico científico multidisciplinar vinculado às Unidades Acadêmicas da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), reunindo contribuições das Faculdades de Engenharia Civil, Engenharia Mecânica, Engenharia Elétrica, Engenharia Química, bem como dos Institutos de Química e de Matemática e Estatística. Sua missão é divulgar pesquisas originais e de alta qualidade nas áreas de ciências exatas, engenharias e afins, promovendo a circulação de novos conhecimentos e o fortalecimento da produção acadêmica nacional e internacional.
Editora da Universidade Federal de Uberlândia - EDUFU
POTENCIAL DE REMOÇÃO DE FÓSFORO EM BIORREATOR OPERADO COM CÉLULAS DE Chlorella sp IMOBILIZADAS EM MATRIZ DE ALGINATO DE CÃLCIO
Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a remoção do fósforo presente em efluente secundário por meio da ação de células da microalga Chlorella sp imobilizadas em matriz de alginato de cálcio. Para tanto, as células, previamente cultivadas em Meio Basal Bold (MBB) e submetidas a procedimentos de imobilização, foram colocadas em biorreator tubular operado sob condições de fluxo ascendente do resíduo líquido. Foram realizadas duas etapas experimentais, cada uma composta por cinco ensaios em ambiente com temperatura controlada a 27 ºC e iluminação artificial pelo emprego de duas lâmpadas fluorescentes de 40 Watts. As etapas se diferenciaram pelo uso ou não de recirculação do efluente durante os períodos experimentais. Os regimes de alimentação foram em batelada intermitente, com tempo de reação de uma a cinco horas. Os resultados alcançados mostram a eficiência de 88% e 95% de remoção de fósforo, respectivamente, para o sistema quando operado sem e com recirculação do efluente. Palavras-chave: Tratamento biológico, águas residuárias, remoção de nutrientes, microalgas. POTENTIAL OF PHOSPHORUS REMOVAL IN BIOREACTOR OPERATED WITH CELLS OF Chlorella sp IMMOBILIZED IN ALGINATE CALCIUM MATRIX ABSTRACT This research aimed to evaluate the removal of this phosphorus in secondary effluent through microalgae cells action Chlorella sp, immobilized in calcium alginate matrix. The both cells, previously grown in Bold and subjected to the immobilization procedures, were placed in a tubular bioreactor operated under upward flow conditions of the liquid residue. Two experimental steps were performed, each one consisting of five tests in a temperature controlled environment at 27 °C and artificial lighting by using two fluorescent bulbs of 40 Watts. The steps are differentiated by the use or not of effluent recirculation during the experimental periods. Feeding regimens were intermittent batch with reaction time from one to five hours. The results show the efficiency of 88% and 95% phosphorus removal, respectively, for the system when operated with and without recirculation of the effluent. Keywords: biological treatment, wastewater nutrient removal, microalgae.
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IMPACTO NOS CUSTOS DE COMPOSIÇÕES DE PAREDES ESTRUTURAIS PARA ADEQUAÇÃO AOS CRITÉRIOS DE DESEMPENHOS TÉRMICO E ACÚSTICO DA NORMA NBR 15.575:2013
A norma de Desempenho de Edificações (ABNT NBR 15575:2013), concebida como referência para a especificação de desempenho e avaliação das construções, introduziu conceitos normalmente não valorizados na maioria dos projetos, como o conforto térmico e acústico e a segurança contra incêndios, preocupando os envolvidos quanto ao impacto do custo potencial trazido. Esta pesquisa levantou os componentes construtivos de paredes estruturais, que atingem o desempenho nos parâmetros térmico e acústico e a sua relação de aplicabilidade aliada ao custo benefício, para edificações de baixo a médio padrões, localizadas na Zona Bioclimática Brasileira 2, com referência aos valores de mercado da cidade de Santa Maria, RS e as tipologias mais utilizados na região. O trabalho abordou a caracterização dos elementos levantados, sua avaliação conforme o método simplificado e o método de precisão realizado de acordo com a norma ABNT NBR 15575:2013 e a relação custo benefício dos materiais. Na composição de paredes estudadas constatou-se que apenas os blocos cerâmicos de 14x19x29 cm e 19x19x29 cm, ambos com argamassas externa e interna de 3,0 cm, atenderam ao desempenho térmico e a maior parte dos ensaios de acústica. A opção mais econômica foi a parede composta por bloco cerâmico 14x19x29 cm com argamassa externa de 2,5 cm e interna de 1,0 cm, porém, não atende aos desempenhos avaliados por este trabalho, verificando que o problema se encontra na proporção do revestimento utilizado. Assim, considerando os desempenhos térmico, acústico e custos, a parede mais vantajosa foi a de bloco cerâmico de 14x19x29 cm com argamassa de 3,0 cm em ambos os lados, pois atende ambos os desempenhos e possui custo abaixo do valor médio das demais composições de paredes pesquisadas. Palavras-chave: desempenho térmico, desempenho acústico, paredes estruturais, custos. IMPACT ON THE COMPOSITION COSTS OF STRUCTURAL WALLS FOR ADEQUACY TO THE THERMAL AND ACOUSTIC PERFORMANCE CRITERIA OF CODE ABNT NBR 15575:2013 ABSTRACT The Building Performance Standard (ABNT NBR 15575:2013), reference for the performance specification and construction evaluation, introduced concepts, usually not valued in most projects, such as thermal acoustic and comfort and the fire safety, concerned about the impact of the potential cost brought. This research raised the constructive components of structural walls, which reach the performance in the thermal and acoustic parameters and their relation of applicability together with the cost benefit, for buildings of low to medium standard, located in the Brazilian Bioclimatic Zone 2, with reference to the market values of the city Santa Maria, RS and the typologies most used in the region. The work dealt with the characterization of the collected elements, their evaluation according to the procedures of Code NBR 15575:2013 by simplified method and precision method performed in the laboratory and the cost-benefit ratio. In the wall composition studied, it was verified that only the ceramic blocks of 14x19x29 cm and 19x19x29 cm, both with external and internal mortar of 3.0 cm, met the thermal performance and most of the acoustic tests. The most economical option is the wall composed by a ceramic block 14x19x29 cm with external mortar of 2.5 cm and internal mortar of 1.0 cm, but does not meet the performances evaluated by this work, verifying that the problem is in the proportion of the coating used. Thus, considering thermal, acoustic and cost performance, the most advantageous wall is that of a ceramic block of 14x19x29 cm with mortar of 3.0 cm on both sides, as it meets both performances and has an average cost in relation to the other wall compositions. Keywords: Thermal performance, acoustic performance, structural walls, costs.
AVALIAÇÃO DE METODOLOGIAS PARA A SIMULAÇÃO DE ENVELHECIMENTO DE MÃSTIQUES ASFÃLTICOS EM LABORATÓRIO
O envelhecimento em laboratório de mástiques asfálticos, que possuem carga mineral, deve ser analisado de forma diferente dos procedimentos já existentes para ligantes asfálticos. Para amostras com fíler há a suspeita que no ensaio na Estufa de Vaso Pressurizado (PAV), de 100 °C por 20 horas, aconteça a decantação das partículas minerais, ocorrendo o envelhecimento apenas do ligante asfáltico e não na matriz ligante fíler. Esse estudo avalia um procedimento modificado de envelhecimento, reduzindo a temperatura para 60 °C e incrementando o tempo para 100 horas, com a agitação da amostra a cada 20 horas. Foram avaliados três diferentes fileres: cal hidratada, cimento Portland e pó calcário; dois ligantes asfálticos: um CAP 50/70 e um 85/100; e realizados os ensaios no Reômetro de Flexão em Viga e o de Energia de Fratura nas duas condições de envelhecimento. Os resultados da rigidez indicam que o envelhecimento modificado produz valores superiores aos do convencional, provocando um maior enrijecimento dos ligante e mástique asfáltico. Os resultados da taxa de relaxação permitem concluir que o tipo de envelhecimento é um fator influente. Nos dados de energia de fratura notou-se o mesmo comportamento da rigidez, assim, as amostras submetidas ao PAV convencional podem levar a resistências por fadiga superestimada. Palavras-Chave: fíler mineral; mástique asfáltico; ligante asfáltico; envelhecimento; energia de fratura. EVALUATION OF METHODOLOGIES FOR AGING SIMULATION OF ASPHALTIC MASTICS IN LABORATORY ABSTRACT The aging in laboratory of asphalt mastics, which have mineral fillers, should be analyzed differently from existing procedures for asphalt binders. For samples with filler, it is suspected that the decantation of the mineral particles takes place in the pressurized vessel (PAV), 100 °C for 20 hours, with aging of the asphaltic binder only and not in the binder-filler matrix. This study evaluates a modified aging procedure, reducing the temperature to 60 °C and increasing the time to 100 hours, with the shaking of the sample every 20 hours. Three different filers were evaluated: hydrated lime, Portland cement and limestone powder; two asphalt binders: one CAP 50/70 and one 85/100, and the tests were carried out on the Beam Flexural Rheometer and the Energy of Fracture in the two conditions of aging. The rigidity results show that the modified aging produces higher values than the conventional one, causing a greater stiffening of the binder and asphalt mastic. The relaxation rate results show that the type of aging is an influential factor. In the fracture energy data, the same behavior of the stiffness was noticed, so the samples subjected to conventional PAV can lead to overestimate fatigue strengths. Keywords: mineral filler, asphalt mastic, asphalt binder, aging, fracture energy.
AVALIAÇÃO DA POZOLANICIDADE DAS CINZAS DO CAPIM ELEFANTE CAMEROON POR ENSAIOS DE TERMOGRAVIMETRIA
A incorporação de resíduos industriais em materiais de construção é de grande interesse tecnológico. O objetivo do trabalho foi avaliar a atividade pozolânica de cinzas de capim elefante por meio de análise térmica e ensaio de condutividade elétrica. As cinzas foram obtidas pela queima do capim elefante a 350 °C e 600 °C, por 3 horas em cada temperatura. A caracterização foi realizada por meio de fluorescência e difração de raios X. A análise térmica foi realizada em pastas de cimento com cimento tipo CPV, fator água/aglomerante de 0,5 e cura nas idades de 7, 28 e 90 dias. Foram analisdas duas condições, a primeira sem adição de cinza e a segunda com adição de cinza. O principal constituinte da cinza foi o SiO2 amorfo, contudo, o teor de álcalis e de matéria orgânica foi alto. Com relação ao ensaio de variação de condutividade elétrica, as cinzas não foram consideradas como pozolanas, no entanto foi observada a diminuição da quantidade de hidróxido de cálcio nas pastas de cimento com cinza. Palavras-chave: atividade pozolânica; materiais cimentícios suplementares; resíduos industriais; análise térmica EVALUATION OF POZOLANIC ACTIVITY OF CAMEROON ELEPHANT GRASS ASHES USING TERMOGRAVIMETRIC TESTS ABSTRACT It is of great technological interest the use of industrial residues in civil construction materials. The objective of the present work is to evaluate the pozzolanic activity of elephant grass ashes using thermogravimetric analysis and electric conductivity tests. The ashes were obtained by calcination in laboratory at 350 ºC and 600 ºC, for 3 hours in each temperature. The ashes were characterized by X ray fluorescence and diffraction. The thermo analysis was carried out in cement pastes prepared with CPV cement type, water/binder ratio of 0.5 and curing to 7, 28 and 90 days. Two conditions were analyzed, with and without elephant grass ashes addition. The results show that the main constituent of the ashes was amorphous SiO2. However, the amount of alkalis and organic matter is significant. The electrical conductivity test showed that the ashes are not considered good pozzolans. However, the thermogravimetric analysis showed reduction in the amount of lime in cement pastes with ashes. Keywords: pozzolanic activity; supplementary cementitious materials; industrial residues; thermo analysis.
INFLUÊNCIA DA PROGRESSIVA OCUPAÇÃO URBANA NA OCORRÊNCIA DE ÁREAS INUNDÃVEIS
Quando a calha principal dos corpos de água não suporta as vazões excedentes, as inundações ribeirinhas avançam pelo leito maior dos córregos e rios, normalmente delimitado por cheias da ordem de 100 anos de recorrência. Se a ocupação urbana já está estabelecida nas adjacências, vias e edificações tornam-se fadadas a prejuízos potenciais. Isto justifica a importância da delimitação prévia de zonas inundáveis adjacentes aos córregos, como um instrumento de inquestionável utilidade no planejamento urbano. Neste contexto, o presente artigo trata de uma ferramenta computacional própria, que engloba métodos tradicionais para avaliação da influência da ocupação urbana progressiva na ocorrência de áreas inundáveis, além de definir um zoneamento para ocupação de áreas vulneráveis a enchentes. O estudo foi realizado na sub-bacia hidrográfica do Córrego Lageado, no município de Uberaba, MG, cujo potencial cenário de urbanização tem gerado preocupações no que diz respeito aos reflexos ambientais negativos que alterações no uso e ocupação do solo podem provocar. Em comparação com o uso do solo atual, os resultados indicam que a urbanização da bacia gera áreas inundáveis incrementais, com aumentos percentuais cujas variações são mais sensíveis para chuvas com tempos de recorrência menores. Palavras-chave: Ocupação progressiva, áreas inundáveis, planejamento urbano, Córrego Lageado. INFLUENCE OF PROGRESSIVE URBAN OCCUPATION IN THE OCCURRENCE OF FLOOD AREAS ABSTRACT River floods advance through the larger bed of streams and rivers, usually delimited by floods of 100 years recurrence. Roads and buildings become doomed to potential damage when urban occupation is already established. This justifies the importance of prior delimitation of flood zones adjacent to streams, as an instrument of unquestionable utility in urban planning. In this context, the paper brings a methodology which uses traditional methods to evaluate the influence of progressive occupation on the occurrence of flooded areas, besides defining a zone for occupation of floods areas vulnerable. This study was performed in the sub-basin of the Lageado stream, in Uberaba/MG city, in which potential urbanization scenario generates a natural concern regarding the negative environmental impacts that changes in land use and occupation can cause. Compared with current land use, the results indicate that the urbanization of the basin generates incremental flood areas, with percentage increases whose variations are more sensitive to rainfall with lower times of recurrence. Keywords: Progressive occupation, flood areas, urban planning, Lageado stream.
OTIMIZAÇÃO ESTRUTURAL DE LAJES FORMADAS POR VIGOTAS TRELIÇADAS COM E SEM PROTENSÃO
Este artigo apresenta o estudo de lajes unidirecionais formadas por vigotas treliçadas pré-fabricadas com e sem protensão. Como enfoque principal aborda o dimensionamento de vigotas treliçadas e faz algumas comparações entre essas soluções estruturais. Para os dimensionamentos das lajes desenvolveu-se uma rotina em planilha eletrônica, a qual permitiu realizar também o processo de otimização a fim de estudar parâmetros importantes para o dimensionamento tais como: carregamento, intereixo, resistência característica do concreto a compressão e área de aço. A otimização foi aplicada para alcançar um dimensionamento cuja flecha final fosse igual ao valor limite prescrito pela norma ABNT NBR 6118:2014, bem como obter o menor peso próprio possível. Observa-se por meio dos resultados que com o uso das vigotas treliçadas protendidas, para vãos de 6 a 9 m, se consegue uma redução média do peso da laje em torno de 21%, comparado às vigotas não protendidas. Conclui-se que, considerando as restrições impostas no estudo, o vão máximo para o dimensionamento de vigotas sem protensão é de 9 m, enquanto que com o uso da vigota protendida o limite é em torno de 15 m. Palavras-chave: laje nervurada, vigota treliçada, protensão, otimização. STRUCTURAL OPTIMIZATION OF SLABS FORMED BY LATTICE JOISTS WITH AND WITHOUT PRESTRESSING ABSTRACT This paper presents the study of one-way slabs formed by lattice joist with and without prestressing. The objective of this study is to compare the technical performance for each structural solution, taking into account the presstress competitiveness. For the slab design procedure and the optimization analysis, a routine is developed in an electronic spreadsheet. Some parameters such as loading, length between the axis, strength of concrete, steel area and prestressing force is considered in the analysis. The optimization process is carried out with two objectives. The first is to obtain a design whose final displacement was equal to the limit value prescribed by ABNT NBR 6118:2014. The second objective is to obtain the maximum vertical displacement that minimize the slab weight. The slab is considered simple supported and formed by individual beams. The results show that the use of the lattice with prestressed joists is available to spans such as 6 m to 9 m, which an average weight reduction of the slab is around 21% compared to not prestressed joists. It is concluded that, for the restrictions imposed in this study, the maximum span for the design of slabs with not prestressed is 9 m, while with the use of prestressed joist the limit is around 15 m. Keywords: ribbed slab, lattice joist, prestressing, optimization.
SUBSTITUIÇÃO DO CIMENTO POR FINOS DE BRITAGEM EM ARGAMASSA DE REVESTIMENTO
Consoante ao passivo ambiental gerado pelos subprodutos de pedreira, este estudo teve como objetivo observar os efeitos dos finos de britagem com diâmetro inferior a 0,075 mm em substituição ao cimento, em propriedades da argamassa de revestimento. Para a mistura utilizou-se da cal virgem e areia natural no traço 1:6, em volume. A argamassa simples foi maturada para a hidratação da cal e recebeu o cimento compondo o traço 1:1,5:9, em volume, o qual teve como substituição 2,5%, 5%, 10%, 15% e 20%, respectivamente, em massa, dos finos de britagem. Avaliaram-se: massa específica, teor de ar incorporado, exsudação de água e retenção de água no estado plástico, a resistência à compressão axial e à tração na flexão, módulo de deformação estática, absorção de água por capilaridade e por imersão no estado endurecido. Como resultado, as argamassas com finos de britagem apresentaram redução no teor de ar incorporado e na retenção de água. As propriedades mecânicas aumentaram até os teores de 5%, mas voltou a reduzir no intervalo entre 5% e 10% de substituição. Porém, ocorreu aumento para as absorções de água. No geral, conclui-se que teores entre 5% e 10% de finos de britagem são viáveis à produção da argamassa. Palavras-chaves: resíduo de pedreiras, argamassa mista, reaproveitamento de resíduo, materiais cimentícios. REPLACEMENT OF CEMENT BY CRUSHING FINES IN PLASTERING MORTAR ABSTRACT According to the environmental liabilities generated by the quarry by-products, this study aimed to observe the effects of crushing fines with a diameter of less than 0.075 mm in replacement of the cement, in properties of the plastering mortar. For the mixture quicklime powder and natural sand were used in the proportion 1: 6 (by volume). The simple mortar was matured to hydrate the lime and received the cement, establishing the volumetric proportion of 1: 1.5: 9, which had as replacement 2.5%, 5%, 10%, 15% and 20% respectively (by mass) the crushing fines. There were evaluated: specific mass, air content, bleeding ware water retention in the plastic state, axial compressive and tensile flexural, static deformation modulus, water absorption by capillarity and immersion in hardened state. As a result, mortars with crushing fines showed reduction air content and water retention. The mechanical properties increased up to 5%, but decreased again in the range of 5%to 10% of substitution. However, there was increase in water absorption. In general, it is concluded that between 5% and 10% of the crushing are feasible to produce the mortar. Keywords: quarry waste, mixed mortar, reuse of waste, cementations materials.
CONTRIBUIÇÃO À ANÁLISE DA CAPACIDADE DE SUPORTE EM APOIOS DE TÚNEIS ESCAVADOS EM SOLO
A capacidade de suporte de fundações apoiadas em solo depende de diversos fatores, tais como: forma da fundação, profundidade de embutimento, inclinações da carga aplicada, dimensões da base e tipo de terreno. Nas escavações de túneis, o apoio da cambota distribui as tensões provenientes do maciço e dos revestimentos primários diretamente ao solo. Nestes apoios, é comum o corte horizontal do terreno, mantendo-se a base da cambota inclinada por um elemento pré-moldado de concreto que posteriormente é preenchido com concreto projetado. Por outro lado, em alguns casos, os projetos são elaborados e analisados numericamente com apoio plano inclinado, divergindo da prática construtiva. Assim, são analisados neste trabalho, pela proposta de Hansen (1961) e modelagem numérica, os efeitos da inclinação do terreno no dimensionamento e no comportamento dos apoios de túneis escavados em solo. Os resultados revelaram que a inclinação do corte do terreno influencia na capacidade de carga e na forma como ocorrem as solicitações no maciço. Apoios inclinados permitem que a distribuição das tensões ocorra externamente à seção do túnel e consequentemente apresentem maior capacidade de carga. Portanto, é imprescindível que as análises numéricas sejam fidedignas às etapas construtivas da forma como será executado. Palavras-chave: Túneis em solo. Capacidade de Suporte. Modelagem numérica. CONTRIBUTION TO THE ANALYSIS OF THE BEARING CAPACITY OF TUNNELS EXCAVATED IN SOIL ABSTRACT The bearing capacity of foundations supported on soil depends on various factors such as shape of the foundation, depth of embedding, inclination of the load applied, base dimensions and type of soil. In excavations of tunnels, the camshaft support distributes stresses from the massif and from primary coatings directly to the soil. In these supports, a horizontal cut of the terrain is usual, and the base of the camshaft is kept at an angle by a pre-cast concrete element which is later filled with sprayed concrete. On the other hand, in some cases the projects are developed and analyzed numerically with a flat inclined support, which diverges from the common building practice. In this sense, the effects of terrain inclination in dimensioning and behavior of supports of tunnels excavated in soil are analyzed in this work by means of the proposal of Brinch Hansen and also via numerical modeling. The results showed that the inclination of the cut of the terrain influences the load capacity as well as the way stresses in the massif take place. Inclined supports allow stresses to be distributed externally to the tunnel section and, as a consequence, they have a greater load capacity. Therefore, it is critical for numerical analyses to be consistent with the building stages as they will be built. Keywords: Tunnels in soil. Bearing capacity. Numerical modeling.
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MÉTODOS ITERATIVOS DE TERCEIRA E QUARTA ORDEM ASSOCIADOS À TÉCNICA DE COMPRIMENTO DE ARCO LINEAR
Técnicas de continuação acopladas ao esquema iterativo de Newton-Raphson são bastante utilizadas na análise por Elementos Finitos de problemas de estruturas com comportamento não linear, cujas soluções para uma dada precisão são obtidas por meio da resolução de sistemas de equações não lineares. Neste artigo, são desenvolvidos algoritmos baseados nos métodos de Potra-Pták, Ponto Médio e Chun, associados à técnica de Comprimento de Arco Linear, para a solução de problemas de treliças planas e espaciais com não linearidade geométrica, cujos caminhos de equilíbrio apresentam pontos limites de força e deslocamento. As análises não lineares são efetuadas por meio do método dos Elementos Finitos Posicional. Os resultados numéricos alcançados evidenciam o melhor desempenho dos códigos computacionais implementados, em comparação com as análises feitas com os métodos tradicionais de Newton-Raphson Padrão e Modificado e de Broyden, quanto ao tempo de processamento, números totais de passos de força e iterações acumuladas até a convergência para a solução, número médio de iterações por passo de força e estimador médio da taxa de convergência. Palavras-chave: treliça, Elementos Finitos Posicional, Comprimento de Arco Linear, não linearidade geométrica, trajetória de equilíbrio. ITERATIVE METHODS OF THIRD AND FOURTH ORDER ASSOCIATED WITH THE LINEAR ARC LENGTH TECHNIQUE ABSTRACT Path-following techniques coupled with the Newton-Raphson iterative scheme are widely used in the Finite Element analysis of structures problems with nonlinear behavior, whose solutions for a given precision are obtained by solving a nonlinear equations systems. In this paper we develop algorithms based on the Potra-Pták, Midpoint and Chun methods, associated with a Linear Arc-Length technique, for the solution of problems of plane and space trusses with geometric nonlinear, whose equilibrium paths present force and displacement limits points. Nonlinear analyses are performed using the Positional Finite Element method. The numerical results achieved show the best performance of the implemented computer codes, in comparison with the analyses made with the Modified and Standard Newton-Raphson and Broyden traditional methods, as to the processing time, total numbers of load steps, accumulated iterations until convergence to the solution, average number of iterations by load step and average convergence rate estimator. Keywords: truss, Positional Finite Element, Linear Arc Length, geometric nonlinear, equilibrium path.
ESTRUTURAS DE PORTE PEQUENO EM CONCRETO ARMADO: VARIÁVEIS QUE INFLUENCIAM A RIGIDEZ DA ESTRUTURA
Nas pesquisas sobre estabilidade global têm-se utilizado apenas os resultados da Não Linearidade Geométrica (NLG) para aferir o impacto que determinadas variáveis geram na rigidez das estruturas. Porém, sabe-se que a NLG é sensível Ã Não Linearidade Física (NLF), ou seja, se forem adotadas duas metodologias de análise da NLF em determinada estrutura, a NLG poderá apresentar dois resultados diferentes. Assim, o objetivo deste trabalho é de investigar o comportamento da rigidez de estruturas de pequeno porte em concreto armado, isto é: vigas e pilares atuando em conjunto, sob influência das seguintes variáveis: resistência característica do concreto, dimensões dos elementos estruturais, dimensões das plantas de fôrma e velocidade básica do vento, utilizando-se de uma metodologia em que a NLF é corrigida de acordo com as características de cada exemplo idealizado. Para isso utilizou-se o software CAD/TQS para realizar simulações em diversos exemplos com diferentes características. Os resultados demonstraram que as variações na resistência característica do concreto, nas dimensões dos elementos estruturais e nas dimensões das plantas de fôrma são de considerável influência na determinação dos valores de rigidez das vigas e dos pilares, enquanto que a variação da velocidade básica do vento é de pequena influência. Palavras-chave: Estabilidade global, rigidez da estrutura, concreto armado. LOW-RISE STRUCTURES IN REINFORCED CONCRETE: VARIABLES THAT INFLUENCE THE STIFFNESS OF THE STRUCTURE ABSTRACT In the studies on global stability, only the results of the Geometric Non-Linearity (GNL) have been used to gauge the impact that certain variables generate on the stiffness of the structures. However, it is known that GNL is sensitive to Material Non-Linearity (MNL), that is, if two MNL methodologies are adopted in a given structure, GNL may present two different results. Thus, the objective of this paper is to investigate the behavior of the stiffness on the low-rise structures in reinforced concrete, i. e.: beams and columns acting together, under the influence of the following variables: characteristic strength of concrete, dimensions of the structural elements, dimensions of the shape plants and basic speed of the wind, using a methodology in which the MNL is corrected according to the characteristics of each idealized example. Then, the CAD/TQS software was used to perform simulations in several examples with different characteristics. The results showed that the characteristic strength of concrete, dimensions of the structural elements and dimensions of the shape plants are great influence in the determination of the stiffness values of the beams and columns, whereas the variation of the basic speed of the wind is a little influence. Keywords: Global stability, structure stiffness, reinforced concrete.
APLICAÇÃO DO MÉTODO DOS MODOS INCOMPATÃVEIS NA ANÁLISE DE PEÇAS FLETIDAS
Elementos isoparamétricos de baixa ordem são incapazes de representar de forma precisa o estado tensão oriundo da flexão. Dentre as várias técnicas conhecidas na literatura para melhorar o desempenho destes elementos, uma das mais simples tanto do ponto de vista teórico como de implementação computacional é o método dos deslocamentos incompatíveis ou não conformes. Entretanto, ao se consultar a literatura observa-se que a formulação desse método, geralmente, é descrita sem muitos detalhes. Este trabalho tem por objetivo apresentar de forma pormenorizada a inclusão dos modos incompatíveis no elemento hexaédrico isoparamétrico de oito nós com o intuito de melhorar seu desempenho na análise de peças fletidas. Dessa maneira, descreve-se passo a passo a obtenção da matriz de rigidez e das forças internas do elemento hexaédrico enriquecido para sua implementação computacional. Analisa-se uma viga engastada e uma placa quadrada sujeitas a diferentes carregamentos e com diferentes malhas. Comparam-se os resultados numéricos com os resultados obtidos utilizando o elemento hexaédrico de oito nós padrão e com os valores teóricos. Palavras-chave: Método dos modos incompatíveis, Elementos finitos de sólido 3D, Código computacional. USING THE INCOMPATIBLE DISPLACEMENT MODE FOR FLEXURAL ANALYSIS ABSTRACT Low order isoparametric elements are unable to accurately represent the bending stress state. Among the several techniques known in the literature to improve the performance of these elements, one of the simplest both theoretically and computational implementation is the method of incompatible modes. However, when consulting the literature it is observed that the formulation of this method is generally described without much detail. The aim of this work is to present in detail the inclusion of the incompatible modes in the eight node isoparametric hexahedral element. In this way, it is described step-by-step the obtaining of the stiffness matrix and the internal forces of the enriched hexahedral element for its computational implementation. A clamped beam and a thin square plate subjected to different loads and with different meshes is analyzed. The numerical results are compared with the results obtained using the standard eight-node hexahedral element and theoretical values. Keywords: Incompatible displacement mode, 3D finite element, Computed code.
ALGORITMOS GENÉTICOS PARA OTIMIZAÇÃO DE CUSTOS DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUAS COM CRITÉRIOS DE PROJETO E O MÉTODO DE NEWTON PARA AS EQUAÇÕES DE FLUXO
A concepção e implementação de um sistema estrutural têm questões importantes como os custos de materiais que serão executados. O diâmetro do tubo é um dos componentes que têm uma grande influência sobre o custo de uma rede de distribuição de água. O estudo das formas de reduzir o custo dos tubos é um fator importante no sucesso do projeto. Assim, têm sido empregadas técnicas numéricas que visam encontrar uma solução ótima ou quase ótimas. Vários estudos na literatura aplicam a técnica de Algoritmos Genéticos (AG) para encontrar soluções quase ótimas. No entanto, a maior parte não tem usado uma condição de controle como o critério de projeto chamado monjus, em que o diâmetro Ã jusante deve ser menor do que o anterior, a partir do reservatório até ao último ponto da rede. Neste trabalho, a inovação é a introdução do critério de projeto monjus para procurar uma rede mais próxima da realidade na medida em que é utilizada a formulação de AG, uma técnica de programação evolutiva de acordo com os parâmetros de projeto estipulados no processo de decisão em conjunto com método de Newton para resolver as equações de fluxo. Palavras-chave: algoritmos genéticos; redes de distribuição de águas; otimização; critérios de projeto, projeto de diâmetros ótimos de tubos; método de newton para equações de fluxo. GENETIC ALGORITHMS FOR WATER DISTRIBUTION NETWORK COST OPTIMIZATION WITH DESIGN CRITERIA AND THE NEWTON METHOD FOR FLOW EQUATIONS ABSTRACT The design and implementation of a structural system have important issues how materials costs that will be executed. The diameter of the pipe is one of the components that have a great influence on the cost of a water distribution network. The study of ways to reduce the cost of the pipes is a major factor in project success. Like this, numerical techniques that seek to find an optimal solution or more nearly optimal solutions have been employed. Several studies in the literature have applied the technique of Genetic Algorithms (GA) in order to find solutions almost optimal. However, the part major not has used a control condition how the design criteria called monjus, in which the low tide diameter must be less than the before, starting from in the reservoir until the last point of the network. In this paper, the innovation is a introducing the monjus design criterion to search a network nearest of reality in that it is used the formulation of GA, an evolutionary programming technique according to the design parameters stipulated in the decision process together with Newton method for solving the flow equations. Keywords: Genetic algorithms, water distribution networks, optimization, design criteria, optimal pipe size design, newton method for flow equations.
ANÁLISE INVERSA DA CURVA DO ENSAIO PRESSIOMÉTRICO UTILIZANDO O MODELO HIPERBÓLICO
Este artigo apresenta a determinação dos parâmetros de um modelo elástico não linear a partir da análise dos resultados de ensaios pressiométricos. Para identificar o melhor conjunto de parâmetros do modelo foi necessário simular o ensaio com o método dos elementos finitos, definir uma função objetivo correspondente à diferença entre os resultados medidos no campo e obtidos numericamente e, por último, usar um algoritmo genético de otimização. Para a estimativa das populações iniciais do algoritmo, foi proposta a delimitação de um espaço de busca que utiliza parâmetros do modelo obtidos com ensaios triaxiais. Concluiu-se que o algoritmo genético se mostrou eficiente na retroanálise das curvas pressiométricas estudadas. Palavras-Chave: Retroanálise, Modelos constitutivos, Ensaios de campo, Algoritmo genético. INVERSE ANALYSIS OF A PRESSUREMETER TEST CURVE USING A HIPERBOLIC MODEL ABSTRACT This paper presents the determination of the parameters of a nonlinear elastic model from the analysis of the results of a pressuremeter tests. In order to identify the best set of parameters of the model was necessary to simulate the finite element method, define an objective function corresponding to the difference between the results measured in the field and obtained numerically and finally, to use a genetic optimization algorithm. For the estimation of the initial populations of the algorithm, it was proposed the delimitation of a search space that uses model parameters obtained with triaxial tests. It was concluded that the genetic algorithm was efficient in the back analysis of the studied pressuremeter curves. Keywords: Back analysis, Constitutive models, In situ tests, Genetic algorithm.
Izabel Christina d'Almeida Duarte de Azevedo
ANÁLISE DA FORÇA CRÍTICA DE FLAMBAGEM EM ARCOS CIRCULARES BIARTICULADOS SUJEITOS A CARREGAMENTO ASSIMÉTRICO
A instabilidade por flambagem é uma das possíveis falhas relacionadas às estruturas de construção civil. A possibilidade de flambagem é associada à combinação dos efeitos de compressão e flexão, logo estruturas que trabalham fundamentalmente à compressão podem ser afetadas, como pilares e arcos. Dessa forma, neste trabalho são investigadas as forças críticas de flambagem em arcos circulares biarticulados submetidos à ação de força concentrada na direção radial. A posição da força é considerada como variável ao longo da estrutura, sendo analisados ao todo quatro pontos de aplicação da força no arco. O método das forças e a resolução da equação diferencial da linha elástica para barras curvas são aplicados na análise de instabilidade e determinação de forças críticas. Um processo alternativo é adaptado para análise, desenvolvido a partir da aplicação do Método dos Resíduos Ponderados e Método de Galerkin. Adicionalmente, é realizada simulação numérica em programa computacional baseado no Método dos Elementos Finitos, para comparação dos resultados. Por meio da análise dos resultados obtidos, constata-se que as formulações propostas são factíveis e houve aproximação satisfatória em relação à simulação numérica efetuada para uma parcela considerável dos arcos estudados. Palavras-chave: Arco circular, flambagem, instabilidade estrutural. CRITICAL BUCKLING LOAD ANALYSIS OF CIRCULAR ARCHES UNDER ASYMMETRIC LOADING ABSTRACT The buckling instability is one of the possible structural failures. The possibility of buckling is associated with the combination of compression and bending effects, so structures that work fundamentally to compression can be affected, such as columns and arches. Thus, in this work the critical buckling loads in two-hinged circular arches subjected to the action of concentrated force in the radial direction are investigated. The position of the force is considered as variable along the structure, and four points of force's application in the arch are analyzed. The force method and resolution of the differential equation of elastic line for curved bars are applied in the instability analysis and determination of critical buckling loads. An alternative process is adapted for analysis, developed from the application of the Weighted Residues Method and Galerkin Method. In addition, numerical simulation is performed in a Finite Element Method computer program to compare the results. According to the analysis of the obtained results, it is verified that the formulations proposed are feasible and there was a satisfactory approximation in relation to the numerical simulation achieved for a considerable portion of the studied arches. Keywords: Circular arch, buckling, structural instability.
PREVISÃO DE CURVAS DE RETENÇÃO POR CORRELAÇÕES COM PROPRIEDADES DOS SOLOS
Este artigo apresenta uma breve revisão acerca de conceitos básicos sobre a sucção e a capacidade de retenção de solos não saturados. Foi montado um banco de dados de 50 curvas de retenção, as quais foram ajustadas por 6 modelos propostos na literatura. Os parâmetros de ajuste dos modelos foram determinados pela minoração do erro entre as curvas experimentais e as previstas de forma iterativa. Em seguida, foram realizadas correlações entre os parâmetros de ajuste dos modelos e algumas propriedades dos solos. Por fim, são apresentadas comparações entre as curvas de retenção experimentais de alguns solos e as correspondentes curvas estimadas a partir dos modelos ajustados. Os modelos de Willians et al. (1983), Brooks e Corey (1964), Fredlund e Xing (1994) e Gardner (1958) proporcionaram os melhores ajustes dentre todos os considerados. Palavras-chave: curva característica, solo não saturado, curva de retenção de água. RETENTION CURVES ESTIMATION BY SOIL PROPERTIES CORRELATIONS ABSTRACT This paper presents, at first, an abbreviation revision concerning basic concepts about the suction and the capacity of retention of soils unsaturated. A database of 50 characteristic curves was set up, whose curves were adjusted for 6 models proposed in the literature. Parameters of adjustment of the models were determined by the reduction of error among the experimental curves in an iterative way. Subsequently, correlations were accomplished between the parameters of adjustment of the models and some properties of the soils. Finally, there were undertaken comparisons among the experimental characteristic curves of some soils and the corresponding estimated curves from the adjusted models. The models of Willians et al. (1983), Brooks and Corey (1964), Fredlund and Xing (1994) and Gardner (1958) provided the most consistent adjustments. Keywords: characteristic curve, unsaturated soil, water retention curve.
PAINÉIS DE MADEIRA LAMINADA COLADA CRUZADA PARA LAJES: AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL MECÂNICA SOB DIFERENTES NÃVEIS DE CONSUMO DE ADESIVO
O sistema construtivo em Madeira Laminada Colada Cruzada (MLCC), ou Cross Laminated Timber (CLT), é visto como um novo conceito para a engenharia de estruturas, devido ao seu alto nível de pré-fabricação, redução no tempo de construção e possibilidade de construções de múltiplos pavimentos. Além disso, os painéis de CLT são feitos de material renovável e promovem construções com menor geração de resíduos, contribuindo, assim, para o desenvolvimento sustentável. Todavia, por ser um produto recente, é primordial a realização de estudos referentes ao seu desempenho estrutural. Com isso, esta pesquisa apresenta os resultados obtidos em ensaios de flexão de painéis de CLT para lajes, formados por três camadas ortogonais de lamelas de pinus, ligadas por adesivo poliuretânico monocomponente. A fim de avaliar a eficiência da colagem das lamelas, foram produzidos 12 painéis com diferentes quantidades de adesivo: 120 g/m², 160 g/m² e 200 g/m². Os painéis testados à flexão produzidos com 200 g/m² de adesivo mostraram melhor desempenho, com valores médios de 34,21 MPa para o módulo de ruptura e 10.200 MPa para o módulo de elasticidade, similares aos requeridos pela norma ANSI/APA PRG 320:2012, o que evidencia a influência da quantidade de adesivo aplicada no desempenho mecânico dos painéis. Palavras-chaves: madeira laminada colada cruzada, ensaio de flexão, adesivo poliuretânico. CROSS-LAMINATED TIMBER PANELS FOR SLABS: MECHANICAL EXPERIMENTAL EVALUATION UNDER DIFFERENT CONSUMPTION OF ADHESIVE LEVELS ABSTRACT The construction system in cross-laminated timber (CLT) is seen as a new concept for structural engineering, due to its high pre-fabrication level, reduced construction time and the possibility of multi-floor constructions. In addition, CLT panels are made of renewable material and promote constructions with lower waste generation, contributing to sustainable development. However, being a recent product, it is essential to carry out studies related to its structural performance. Therefore, this paper presents the results obtained in bending tests of CLT panels for slabs, formed by three orthogonal layers of pinus lamellae, bonded by monocomponent polyurethane adhesive. In order to evaluate the bonding efficiency of adhesive, twelve panels were produced with different quantities of adhesives: 120 g/m², 160 g/m² and 200 g/m². The panels produced with 200 g/m² of adhesive showed better performance, with average values of 34.21 MPa for the modulus of rupture and 10,200 MPa for the modulus of elasticity, similar to those required by ANSI/APA PRG 320: 2012, which shows the influence of the amount of adhesive applied on the mechanical performance of the panels. Keywords: Cross Laminated Timber, bending test, polyurethane adhesive.
COMPARISON OF STRENGHT COMPRESSION, MASS LOSS AND VISUAL AMONG CORRROSION INHIBITORS FOR REINFORCED CONCRETE PRISMS
The corrosion of the steel bars embedded in concrete structures is an important problem faced to ensure durability of constructions for a long period of time. One alternative to prevent corrosion of the steel bars is with the use of corrosion inhibitors: anodic, cathodic or mixed. The aim of this paper is to perform a comparison of strenght compression, mass loss and visual between reference prisms, without protection against corrosion, and prisms with three types of inhibitors: two mixed, one by impregnation of hardened concrete and other by putting an additive in fresh concrete; and an inhibitor for sacrificial anode, by previous painting the steel bars with zinc chromate. The results showed that the zinc chromate paint was more efficient, reducing up to 99.9% of mass loss, in rich composition, compared with the prism reference. It was also observed that the three inhibitors decreased the corrosion of steel bars, which can increase the durability of structures, obtaining an environmental and economic gain to society. Keywords: corrosion inhibitors; accelerated corrosion; durability.
CHARACTERIZATION OF GRANITE CUTTING SLUDGE FOR GEOTECHNICAL PURPOSES
The industry of extraction and rock processing generates a large volume of waste, being the most pronounced harm caused by the sludge from cutting and polishing processes. This work deals with the characterization of the granites cutting sludge of a sawmill in the northeastern part of the state of São Paulo (Brazil), related to its environmental and geotechnical characterization, chemical and mineralogical aspects, analysis of resistance of pure material and with increments of cement in addition to their classification by the MCT Methodology, in order to use this residue in geotechnical purposes. The results showed that the residue is classified as not dangerous, showing a low plasticity index containing about 58% of quartz (SiO2). The pure residue has unconfined compression strength of 0.4 MPa, cohesion of 54 KPa and the friction angle of 35º. The unconfined compression strength reached 1.2 MPa with an increase of 2% of cement and 2.4 MPa with 5% of raising. The MCT classification resulted in a NS' (non lateritic behavior soil - silts, sandy silts) of low permeability. Potentially applications of the residue are soil mixtures for paving and waterproofing coatings. Keywords: Granite sawing, abrasive sludge, geotechnical tests, MCT classification.
UNCERTAINTY ABOUT WATER QUALITY MATHEMATICAL MODELLING APPLIED TO AN URBAN RIVER
Mathematical models of water quality have been used as a way to assist managers on the control of water pollution. However, the uncertainties of the input parameters affect the model predictions and therefore the decision on the management process. So, it becomes necessary to identify the input variables that directly affect the uncertainty of the output results of the simulation model. To investigate the uncertainties involved in predicting the minimum concentration of dissolved oxygen, a sensitivity analysis was carried through from using a stochastic method on a deterministic simulation model of the watercourse of depuration in an urban watershed. For this, we used the analysis of Monte Carlo method and the results interpreted with respect to meeting the water quality standards regulated by law. We have found that most affected input variables of the model were the concentration of oxygen and re-aeration coefficient. The use of stochastic method for uncertainty analysis was fundamental in check which parameters should be more careful in its determination that the responses of the simulation model do not suffer large variations when compared to monitored data. Keywords: Water quality; Self-purification; Monte Carlo Simulation.
DISTRIBUTION NETWORK AUTOMATION USING POWER SWITCHES AND RECLOSERS
The electric power distribution network in Brazil is predominantly aerea on bare conductors. Due to this peculiarity, the network are exposed to various sorts of interference either being internal degradation of components, whether from external sources, being unmanageable. Although power companies have improved their network management systems and improved techniques, these actions are not sufficient to avoid shutdowns caused in distribution networks. Associated with the increasing vehicle amount and, consequently, traffic jam, the service teams take hours to localize and isolate a fault occurred in the distribution network, which increases operating cost. The time service average and the damages caused by financial compensation when their clients 'collective or individual continuity indicators are violated. Concerned with the deterioration of the quality indicators, and based by the results obtained the Enel Group, the company Eenl Distribuição Rio, decided to invest heavily in automation of the distribution network as a definitive solution to improve its continuity indicators. This work present a part of the methodology applied. Keywords: Electric Energy Distribution, Service Quality, Automation, Smart Grid.
APPLICATION OF STATISTICAL PROCESS CONTROL CHARTS ON WATER SUPPLY NETWORKS IN BUILDINGS
The objective of this paper is to present some results of the application of control charts for monitoring variables related to water consumption. Tendencies (increase or decrease) in water consumption, besides leak detection, are some of the issues that this article intends to verify. The charts were applied to a time series of data on the water consumption of flush valves at a university. Water meters were installed to measure water consumption with ordinary and dual flush valves. Two situations were verified using control charts: the occurrence of leakage and effective water savings when replacing ordinary by water saving devices. As a result, control charts allowed us to identify the presence of leaks and the reduction of water consumption when water saving devices were installed. Keywords: Building supply network; Monitoring; Water consumption; Leak detection; Statistical Process Control.
CONTROLE EXECUTIVO DE ESTACAS RAIZ A PARTIR DE MEDIDAS DE CAMPO
RESUMO Durante a execução das fundações de edificações, comumente se verifica a capacidade de carga por meio de métodos específicos que variam de acordo com o tipo de estaca. Para estacas raiz o controle é, em geral, feito por meio de ensaios de prova de carga. Este trabalho propõe uma formulação empírica para previsão carga de ruptura de estacas raiz, utilizando-se de algumas variáveis monitoradas durante a execução das mesmas utilizando um velocímetro digital. Para isso foram realizadas provas de carga estáticas lentas em três estacas raiz monitoradas, com diâmetros de 350 e 410 mm. Diversas combinações entre as parcelas da capacidade de carga de ponta e lateral e as variáveis monitoradas foram testadas, utilizando os programas de computador Excel e Maple. Posteriormente foi buscada uma equação para a previsão da carga de ruptura das estacas ensaiadas, como uma função das variáveis monitoradas, segundo relações do tipo polinomial, exponencial, logarítmica e combinação linear, tendo como referência o valor obtido no método da norma ABNT NBR 6122:2010. Foi verificado que há correlação entre a carga de ruptura e as variáveis monitoradas e os resultados obtidos pela equação proposta foram concordantes com os valores de referência para as estacas ensaiadas. Palavras-chave: estaca raiz; carga de ruptura; controle executivo. CONTROL OF ROOT PILES FROM FIELD MEASUREMENTS ABSTRACT During the execution of the foundations of buildings, the evaluation of the failure load is commonly determined by specific methods, which vary depending on the type of pile. The control of root piles are usually executed by load tests. This paper proposes an empirical formulation for prediction of failure load of root piles, using some variables that are monitored during the execution of the piles, using a digital speedometer. Therefore, slow static load test in three root piles monitored with diameters of 350 to 410 mm were conducted. Several combinations between portions of end bearing load capacity, side friction load capacity, and the monitored variables, were tested using computer programs as Excel and Maple. Afterwards, an equation for the prediction of the failure load of the piles tested was estimated, as a function of the monitored variables, according to polynomial relations, exponential, logarithmic and linear combination, referencing to the value obtained in Van der Veen's method (1953). It was found that there is a correlation between the failure load and the monitored variables, and the results obtained by the proposed equation were concordant with the reference values for the tested piles. Keywords: root pile; failure load; executive control.
CONFIABILIDADE ESTRUTURAL APLICADA A MODELOS NUMÉRICOS DE TRELIÇA PLANA EM REGIME ELASTOPLÃSTICO
As treliças constituem um sistema estrutural de grande aplicabilidade em soluções de Engenharia. No campo da engenharia de estruturas, são diversas as iniciativas para melhorar a representação teórica e numérica do comportamento de sistemas estruturais. O desenvolvimento de modelos computacionais permite uma avaliação robusta do desempenho mecânico de estruturas, tanto na fase de projeto quanto ao longo de sua vida em serviço. Considerando-se a não linearidade observada na resposta de grande parte dos materiais estruturais, modelos elastoplásticos figuram como uma ferramenta adequada à descrição do comportamento de materiais dúcteis. A análise de confiabilidade estrutural permite que a probabilidade de falha da estrutura seja prevista, ainda na fase de projeto. Esta pode ser construída com base na avaliação das incertezas associadas às variáveis de projeto, as quais são descritas estatisticamente. Propõe-se neste trabalho uma análise confiabilística aplicada a modelos de elementos finitos para treliças metálicas, em regime elastoplástico, segundo um modelo de encruamento isotrópico. Incertezas oriundas da variabilidade do carregamento e das propriedades geométricas e mecânicas das barras são consideradas, de forma a estimar os níveis de segurança associados a estados limites últimos e de serviço, tais como ruptura da seção transversal, flambagem das barras e deslocamentos inadmissíveis. Palavras-chave: Confiabilidade Estrutural, Plasticidade, Elementos Finitos. RELIABILITY-BASED NUMERICAL MODELING OF ELASTOPLASTIC PLANE TRUSSES ABSTRACT The trusses stand out as a structural system widely applied in engineering solutions. In the field of Structural engineering, several efforts have been done to improve the theoretical and numerical representation of structural systems behavior. The development of computer models enables a robust assessment of the mechanical behavior of structures, both in the design phase and throughout its service life. Considering the nonlinearity observed in the response of most of the structural materials, elastoplastic models arise as a proper choice to the description of the behavior of several ductile materials. Reliability analysis allows the assessment of the structural probability of failure, so that it can be predicted since the design stage. This analysis can be built based on the evaluation of the uncertainties associated with design variables, which are described by random models. This paper addresses a reliability-based analysis applied to finite element models for steel plane trusses in elastoplastic regime, according to an isotropic hardening model. Some uncertainties related to the loads and to geometrical and mechanical properties of the bars are considered, in order to estimate the safety levels associated to ultimate and service limit states, such as cross-section rupture, buckling of bars and inadmissible displacements. Keywords: Structural Reliability, Plasticity, Finite Elements.
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE O DIMENSIONAMENTO DE VIGAS BIAPOIADAS DE CONCRETO ARMADO COM AÇO E COM POLÃMERO REFORÇADO POR FIBRAS (PRF)
O Polímero Reforçado por Fibras - PRF apresenta uma perspectiva promissora para utilização como armadura para o concreto, em substituição as armaduras de aço, que apresentam grandes problemas associados à corrosão. Embora a utilização do PRF como armadura estrutural possa apresentar grandes promessas em termos de durabilidade, as características particulares deste material têm conduzido a novos desafios em relação ao projeto de componentes estruturais. Devido à crescente utilização do PRF e também às diferenças apresentadas entre os dois materiais, um estudo comparativo do dimensionamento de vigas biapoiadas de concreto armadas com aço e com três tipos de PRF é apresentado neste artigo. Foi realizado o dimensionamento à flexão e a verificação das deformações para vigas de concreto armadas com barras de aço e com barras de PRF. Concluiu-se que a área de armadura do PRF pode ser maior ou menor do que a de a armadura equivalente de aço, de acordo com o tipo fibra utilizada e do modo de ruína do elemento estrutural considerado no cálculo. Percebeu-se também que a utilização da equação normalmente utilizada no cálculo de vigas em concreto armado com aço para o cálculo da armadura em PRF subestima a rigidez à flexão dos polímeros reforçados com fibras. Palavras-Chave: concreto armado com PRF, plástico reforçado por fibras, flexão em vigas. COMPARATIVE STUDY BETWEEN THE DIMENSIONING OF REINFORCED CONCRETE WITH STEEL AND FIBER REINFORCED PLASTIC (FRP) BI-SUPPORTED BEAMS ABSTRACT The Fiber Reinforced Polymer - FRP has a promising prospect for use as reinforcement for concrete, replacing the steel armors that have problems associated with corrosion. Although the use of FRP as structural reinforcement can present great promise in terms of durability, the characteristics of this material have led to new challenges for the design of structural components in reinforced concrete with FRP. Due to the increasing use of PRF and the differences between the materials, a comparative study of design of concrete bi-supported beams reinforced with steel and with three types of fiber reinforced polymer will be presented in this article. It was carried out the design and verification of deformations for steel and FRP reinforced concrete beams. It was noticed that the reinforcement area of the FRP depends on which fiber type used and the considered failure mode of structural element, it may be larger or smaller than that required in the case of steel. It was realized that the equation used to calculate steel reinforced concrete beams when used to calculate the FRP reinforced beams underestimates the polymer stiffness. Keywords: FRP, reinforced concrete with FRP, fiber reinforced plastic.
ANALYSIS OF THE INFRASTRUCTURE CHARACTERISTICS AND ROAD ACCIDENTALITY ON CRITICAL INTERSECTIONS
Due to the increased number of fatal crashes, the decade from 2011 to 2020 was defined as the Decade of Road Safety, which ended in the drafting of the National Plan to Reduce Accidents and Road Safety, which proposes actions that are based on five issues, one of then the infrastructure. This thesis aimed in analyzing the influence that the infrastructure characteristics have on road safety and to check the evolution of the incidence and severity of accidents over the years. Traffic accident data were analyzed on some streets of Uberlândia, MG, and the infrastructure characteristics, that is, the current geometry and what changes were implemented in recent years. By calculating the Pearson's coefficient, it was verified if there were a correlation between variation in the number of accidents with severity, changes in the road infrastructure, and variation of vehicular flow. In general, changes in the infrastructure of the analyzed streets, such as increased the number of lanes of traffic, reduced speed limit, construction of overpasses, and structural bus corridor deployment caused a decreasing in the number of accidents and severity. Keywords: road safety; traffic accidents; road infrastructure.
EFICIÊNCIA DE DIFERENTES MACRÓFITAS NA REMOÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA BIODEGRADÃVEL EM "WETLAND" CONSTRUÍDO DE FLUXO VERTICAL EM CLIMA SUBTROPICAL
Uma grande parte da população enfrenta problemas oriundos da inexistência de tratamento dos efluentes líquidos. Logo, são necessárias pesquisas para o desenvolvimento de tecnologias de baixo custo para o tratamento das águas residuárias. O objetivo deste trabalho foi comparar a eficiência na remoção da matéria orgânica biodegradável do esgoto doméstico em um sistema descentralizado de tratamento utilizando diferentes macrófitas em clima subtropical. Foram utilizadas as macrófitas: Typha sp., Colocasia esculenta, Pennisetum purpureum. Foram construídos quatro tanques com o sistema de fluxo vertical e colocados três indivíduos de cada espécie de macrófitas em cada tanque, sendo que um dos tanques ficou sem macrófita (testemunha). Foram coletadas amostras para análises da Demanda Bioquímica Oxigênio - DBO. Os dados de DBO foram analisados pelos testes estatísticos ANOVA e Tukey. Os resultados indicaram eficiência de remoção de DBO média de 53% para a Typha sp., que apresentou maior resistência ao frio, 52% para a Pennisetum purpureum, 32% para a Colocasia esculenta; e 28% para a Testemunha. O teste de ANOVA indicou diferença estatística significativa, ao nível de 5% de significância entre os tratamentos. O teste de Tukey indicou que as macrófitas Typha sp. e Pennisetum purpureum diferenciaram-se da macrófita Colocasia esculenta e do tanque testemunha. Palavras-chave: Saneamento básico, Tecnologias ambientais, Wetlands construídos. EFFICIENCY OF DIFFERENT MACROPHYTES IN THE REMOVAL OF BIODEGRADABLE ORGANIC MATTER IN CONSTRUCTED WETLAND WITH VERTICAL FLOW IN SUBTROPICAL CLIMATE ABSTRACT A large part of population has faced problems arising from the lack of wastewater treatment. Therefore, research is needed to develop technologies with low cost for the treatment of wastewaters. The aim of this paper was to compare the efficiency in the removal of biodegradable organic matter of domestic sewage in a decentralized wastewater treatment with different plants in subtropical climate. Were used the macrophytes: Typha sp., Colocasia esculenta, Pennisetum purpureum. Four tanks were constructed with vertical flow system. Also, three individuals of each plant species were placed in each tank and one tank was no plant, named witness, and samples were collected each tank for analysis of Biochemical Oxygen Demand - BOD. Statistical tests were performed ANOVA and Tukey. The results showed the removal efficiency of BOD average of 53 % for Typha sp., which presented better resistance to cold, 52 % for Pennisetum purpureum, 32 % for Colocasia esculenta, and 28 % for the Witness. The ANOVA indicated a statistically significant difference at the 5% level of significance between treatments. Tukey's test indicated that plants Typha sp. and Pennisetum purpureum differed plant Colocasia esculenta. Keywords: Basic sanitation, Environmental technologies, Constructed wetland.
PUSH TEST METHOD APPLIED IN CONCRETE-FILLED STEEL TUBE COLUMNS
The European Standard EN 1994-1-1:2004 introduces a standardized push test to characterize the behaviour of shear connectors applied in composite steel and concrete stuctures. However, when other types of structural composite elements are analyzed, this standard recommends that specific tests should be carried out. In the current literature are found different methodologies for push test performed in concrete-filled steel tube columns elements. In this paper, it is introduced an adapted push test methodology to characterize the behaviour of shear connectors applied in these columns. This methodology is based on the European standardized test and take into account different procedures found in the scientific literature. An exemple of application of this method is presented and the outputs shows its efficiency. Keywords: Push test, filled composite column, shear connector, load transfer.
A NUMERICAL MODEL FOR SIMULATION OF CRACKING PROCESS IN QUASI-BRITTLE MEDIUM
This paper presents a numerical model for simulation of cracking process in quasi-brittle medium. The physically nonlinear analysis begins using the Standard Finite Element Method - FEM, through which the initial medium degradation is simulated in a distributed manner employing constitutive models that consider the medium, even though degraded, remains continuous. The threshold stage of cracks nucleation is indicated by singularity of the acoustic tensor, which provides the classical strain localization condition. The presence of cracks is simulated through kinematic method that incorporates the discontinuities by using enriched interpolations based on the Generalized Finite Element Method - GFEM, whereas the cracks propagation is also indicated by singularity of the acoustic tensor. The cohesive forces acting on the crack plane are simulated incorporating to the enrichment process a discrete constitutive model, which is the relationship between stresses and displacements in the crack path and is based on the concept of cohesive crack. This model has the advantage of not having to pre-set nucleation region and crack path nor having to redefine the mesh during processing. The implementations have been performed on the INSANE - Interactive Structural ANalysis Environment platform. Keywords: cracking process, distributed degradation, cracks nucleation, GFEM, cracks propagation.
HYDRODYNAMIC MODEL CALIBRATION IN AN URBAN CHANNEL USING MULTIOBJECTIVE GENETIC ALGORITHMS
This paper aims to perform calibration of a hydrodynamic model for open channels using evolutionary algorithms multi-objectives from water level measurements. The method was applied in an urban channel with gabion coating with bottom macro-roughness. An event was used to calibrate parameters and three events for validation. Two objective functions were used in the optimization, the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient and the error of the peak quota. The NSGA-II optimization algorithm presented excellent results, obtaining Nash-Sutcliffe coefficients higher than 0.96, and errors of maximum dimension less than 0.40 cm for both calibration and validation of every event. The value of the roughness was found to be 0.0905 for the path with obstacles and 0.0277 for the part with gabion. Keywords: Multi-objective optimization; Saint-Venant equations; Unsteady flow; NSGA-II; Rating curve.