PPGECI - Programa de Pós-Graduação Engenharia Civil

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Ações Públicas para a Implementação do Desenvolvimento Sustentável na Habitação Brasileira: uma Reflexão
(2022) Pasini, Andre Luiz; Orientação
O rápido crescimento dos centros urbanos na década de 1930 gerou impactos nocivos ao meio ambiente. Com o passar do tempo, a desqualificação do ambiente construído mostrou a necessidade de busca pelo equilíbrio entre desenvolvimento e sustentabilidade. Legislar para estabelecer limites de consumo dos recursos naturais e ordenamento das cidades torna-se, então, uma prerrogativa pública governamental. Nesse sentido, os objetivos desta pesquisa são levantar e avaliar estratégias públicas de implementação para o desenvolvimento sustentável no setor habitacional brasileiro, e refletir sobre as possibilidades de melhoramento dessas estratégias em nível municipal. O desenvolvimento da pesquisa dividiu-se em três momentos: 1) caracterização do estoque habitacional brasileiro, com dados pertinentes a concepções de políticas públicas; 2) levantamento e análise de registros institucionais, legislações, programas e ações de entes públicos nas esferas federal e estadual, que visam implementar o desenvolvimento sustentável entre o meio ambiente e habitação; 3) levantamento e avaliação da legislação em nível municipal, por meio de entrevistas e revisão bibliográfica, considerando qualitativamente as ações governamentais para a efetiva implementação da sustentabilidade na habitação brasileira. Os resultados indicaram que as políticas públicas brasileiras de implementação do desenvolvimento sustentável carecem de evolução cultural e legal. Para efetiva implementação da sustentabilidade na habitação, devem ser consideradas estratégias governamentais com força de lei, que visem elementos de preservação, recuperação, redução de consumo de recursos naturais, utilizando-se de incentivo econômico como elemento fomentador para alteração cultural e construtiva. Entre as ações governamentais, sugere-se vincular requisitos da norma de desempenho nos códigos de obras; criar núcleos multidisciplinares para revisar, propor e aprimorar a legislação; aplicar normas ao imposto predial urbano, seguindo padrões já existentes em norma de desempenho e do programa brasileiro de qualidade e produtividade do habitat, e fomentar leis obrigatórias de desenvolvimento sustentável a toda obra pública.
Análise da Eficiência Termoenergética de Sistemas de Coberturas para o Clima Subtropical Úmido de Edificações Residenciais em Foz do Iguaçu, Paraná
(2022) Teixeira, Patricia Soares; Orientação
As edificações construídas sem preocupações com os aspectos climáticos locais tem aumentado consideravelmente o consumo de energia no Brasil, e no mundo. Destaque para o setor residencial, um dos principais responsáveis pelo elevado consumo energético no país. Os sistemas de coberturas das edificações, se bem especificados, podem atuar como mecanismos que contribuem efetivamente para a melhoria da eficiência termoenergética das edificações. Com a finalidade de identificar as soluções de coberturas que auxiliam no conforto térmico e na redução do consumo energético das edificações, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficiência termoenergética de diferentes sistemas de coberturas, de uma edificação residencial, unifamiliar térrea, em Foz do Iguaçu, Paraná, classificada na Zona Bioclimática 3 - ZB3, clima subtropical úmido, Região Sul-Brasileira. Para tal, foi elaborado o projeto da edificação fundamentado no programa habitacional Casa Verde e Amarela. Com base na norma de desempenho NBR 15575-2021. Foram feitas as avaliações de desempenho termoenergético das coberturas, por meio de comparativos entre o percentual de horas dentro da faixa de temperatura operativa (PHFT), carga térmica de resfriamento (CgTR), aquecimento (CgTA), e total (CgTT), bem como, análises da temperatura operativa máxima (Tomáx) e mínima (Tomín), utilizando a simulação computacional com o EnergyPlus. O estudo avaliou a eficiência termoenergética de 32 composições de coberturas combinadas com 4 tipos de telhas, 1 tipo de forro, 1 tipo de isolante térmico, com e sem laje, totalizando 66 simulações. Os resultados apresentaram que as soluções de sistemas de coberturas mais eficientes do ponto de vista termoenergético, são as que possuem a telha termoacústica, porém, as composições com as telhas convencionais (fibrocimento, cerâmica e aço trapezoidal) aliadas a manta aluminizada obtiveram resultados relativamente eficientes. De um modo geral, as composições sem laje apresentaram resultados mais eficientes comparadas as composições com laje, com exceção dos resultados das Tomín. Os resultados demonstraram que as coberturas têm uma contribuição significativa para a melhoria do desempenho termoenergético de uma habitação, especificamente para a região climática da cidade analisada. Houve uma diminuição considerável no consumo energético total da edificação para a melhor composição em relação ao modelo referência, chegando a 43% de redução de carga térmica total (RedCgTT) e um aumento considerável de 10,6% no PHFT, demonstrando, portanto, a relevância do sistema de cobertura para a edificação do ponto de vista termoenergético.
Análise de Sensibilidade Global para Comparação de Modelos Mecânicos
(2023) Begnini, Riccelli
Modelos são representações matemáticas capazes de descrever fenômenos em diferentes cenários. Usualmente, dois ou mais modelos estão disponíveis para a análise do mesmo fenômeno, restando ao usuário a escolha do mais adequado para a solução do problema. Na prática, verifica-se que modelos simplificados podem ser tão precisos quanto aqueles mais refinados e, ao mesmo tempo, demandar menor custo computacional. Tendo isso em vista, o presente trabalho propõe uma metodologia por meio da qual a estrutura teórica da análise de sensibilidade global pode ser aplicada para a comparação de modelos no contexto estocástico. Na abordagem proposta, o índice de sensibilidade obtido determina, quantitativamente, a importância relativa da escolha de um dado modelo quando considerada a aleatoriedade das variáveis. A metodologia é aplicada para a comparação de modelos para o cálculo da capacidade de carga de vigas de concreto armado submetidas à flexão. Busca-se verificar a discrepância entre o retângulo equivalente de tensões e outros dois modelos com diferentes graus de complexidade de acordo com tipos de incerteza considerados. Os resultados indicam que a discrepância obtida depende do domínio de deformação da estrutura, com grande similaridade no caso de ruptura dúctil, o que é importante uma vez que considera-se esse comportamento como premissa de dimensionamento de estruturas reais. Por fim, são ajustados coeficientes que resultam em um modelo de pré-dimensionamento com grande precisão e baixo custo computacional.
Análise do Comportamento do Asfalto-Borracha modificado com Óleo Vegetal visando a Redução da Viscosidade
(2020-09-16) Reis, Priscila; Orientação
Os ligantes asfálticos convencionais empregados nas misturas asfálticas para fins de pavimentação não têm apresentando resistência adequada para suportar o fluxo de veículos diário. Pesquisas bibliográficas indicam que para melhorar a resistência ao surgimento de patologia, tem-se adicionado ao ligante asfáltico convencional polímeros, fibras, borracha moída de pneus inservíveis, entre outros. A utilização do último aditivo mencionado requer aumento da temperatura de usinagem tendo o produto resultante maior viscosidade rotacional. Em geral, teores de borracha moída entre 18% e 30% (em peso do ligante) apresentam viscosidade rotacional excessiva, o que os torna impróprios para utilização na produção de misturas asfálticas. Para que este tipo de material possa ser utilizado, é preciso adicionar algum produto redutor de viscosidade. Assim, esta pesquisa teve por objetivo avaliar a possível redução da viscosidade rotacional de ligantes asfaltoborracha com viscosidade excessiva mediante adição de óleo vegetal, e consequentemente analisar o desempenho mecânico deste material. Assim, adicionou-se óleo vegetal (soja ou milho/ novo ou residual), em teores de 10, 15 e 20% ao CAP 50/70 modificado com 21% de borracha moída de pneus. A avaliação envolveu ligantes não envelhecidos, envelhecidos em curto prazo e envelhecidos em longo prazo, de modo que todos os ligantes foram submetidos a ensaios de ponto de amolecimento, ponto de fulgor, viscosidade Brookfield, cisalhamento dinâmico e fluência em viga. Também foi efetuada análise termogravimétrica para a mistura CAP 50/70 + óleo de soja (novo e residual) nas porcentagens de 5, 10, 15 e 20%, no estado não envelhecido e envelhecido em longo prazo. Este estudo ainda avaliou o efeito da redução da temperatura de produção do CAP 50/70+ 21% borracha + 10% de óleo de soja residual. Os resultados obtidos nos ensaios laboratoriais foram submetidos a Análises de Variância (ANOVA). Constatou-se que a adição do óleo reduziu efetivamente a viscosidade excessiva inicial do CAP 50/70+21% borracha, e quanto maior a porcentagem de óleo adicionada, maior a redução alcançada, contudo a mesma acabou diminuindo a resistência a flexão desse ligante modificado em temperaturas altas. Já em temperaturas baixas o material tendeu a solidificação e apresentou maior dureza. Notou-se também que durante o processo de envelhecimento houve redução de massa quando comparado ao CAP 50/70, mostrando assim a ocorrência de volatilização do óleo ao invés do ligante asfáltico. Além disso, se observou que o óleo preservou algumas propriedades do CAP 50/70 durante o processo de envelhecimento fazendo com que os resultados obtidos antes e após este processo não apresentassem grande diferença. Concluiu-se então que menores porcentagens de óleo apresentam melhor comportamento mecânico em altas e intermediárias temperaturas. No caso deste estudo o CAP modificado com 21% de borracha e contendo 10% de óleo vegetal resultou na melhor opção, maiores porcentagens de óleo resultaram em grandes perdas de resistência à deformação permanente em altas temperaturas enquanto os valores de rigidez em temperaturas negativas aumentaram significativamente. Com relação ao tipo de óleo empregado bem como sua condição, verificou-se inexistência de diferença estatística entre estes fatores, desta forma, considerando o cenário de reaproveitamento de resíduos, seria interessante a utilização de óleo na condição residual. Além disso, para mitigar o impacto ambiental, o óleo de soja seria o preferido haja vista ser o mais consumido hoje no Brasil.
Análise do desempenho térmico e energético de painéis CLT nacionais para o clima de Foz do Iguaçu-PR
(2022) Martins, Karine Hilgenberg; Sacht, Helenice Maria
A construção civil é responsável por provocar consideráveis impactos ambientais, sociais e econômicos negativos. Por consequência, a busca por soluções que melhorem esse cenário, tanto do ponto de vista construtivo, quanto do ponto de vista do conforto dos usuários, é elemento essencial à sustentabilidade. O Brasil possui excelente potencial para produzir madeira legal em larga escala e, com relação a sustentabilidade, é um material que oferece inúmeras vantagens devido às suas propriedades físicas e mecânicas. Diante desses aspectos, foram avaliados o desempenho térmico e a eficiência energética de um sistema construtivo largamente empregado na Europa, porém, recente no Brasil, denominado Cross Laminated Timber (CLT). A análise desse sistema foi realizada por meio de simulação computacional de modelos representativos, com diferentes tipologias e configurações de painéis CLT, considerando as características climáticas da cidade de Foz do Iguaçu - PR e comparando os resultados com o desempenho térmico dos sistemas construtivos em alvenaria convencional e wood frame. O emprego desses painéis autoportantes em território nacional demanda estudos aprofundados quanto à suas características e seus desempenhos térmico, acústico e estrutural, além de sua adequação aos diferentes climas. Os resultados indicam que esse sistema construtivo pode ser favorável para climas quentes e úmidos, como o da cidade de Foz do Iguaçu - PR, especialmente quando aliado ao uso de vidros de alto desempenho térmico e à projetos de arquitetura bioclimática. Além disso, os resultados também apontam para o melhor desempeno térmico dos sistemas construtivos em madeira nos períodos de inverno.
Argamassas de Projeção para Reparo Superficial de Estruturas Hidráulicas de Concreto: Avaliação de Propriedades Físico-mecânicas
(2023) Gilardoni, Tamara Daiana Uribe
Estruturas hidráulicas de concreto podem sofrer danos superficiais ao longo do tempo devido à ação da água na sua superfície e, para o reparo destas, podem ser utilizadas argamassas cimentícias. As argamassas de reparo devem possuir a compatibilidade dimensional e apresentar aderência adequada com o substrato, além de suportar o desgaste gerado pela água. Para alcançar estas propriedades, argamassas de projeção podem ser uma opção viável do ponto de vista técnico. Para isso, faz-se necessário a criteriosa seleção de materiais constituintes além de um adequado proporcionamento e controle das propriedades, especialmente no que se refere às propriedades mecânicas, à reologia e à compatibilidade dimensional com o substrato. O proporcionamento de argamassas por métodos de empacotamento de partículas pode contribuir à obtenção de uma argamassa de projeção que apresente boas propriedades mecânicas com baixo consumo de pasta, mas com a coesão e fluidez necessárias para ser bombeada e projetada. Neste contexto, o objetivo geral da pesquisa foi avaliar as principais propriedades físicas e mecânicas associadas ao comportamento em uso de argamassas de projeção cimentícias para reparo superficial de estruturas hidráulicas de concreto erodidas, proporcionadas por meio de um método de empacotamento de partículas. As argamassas foram compostas de cimento portland, sílica ativa, fíler calcário, areia natural, microfibras de polipropileno, aditivo retentor de água e aditivo superplastificante. O proporcionamento foi realizado pelo Modelo de Empacotamento Compressível (MEC) com teores de excesso de pasta em relação aos vazios do agregado de 5%, 7% e 9%, relação água/aglomerante de 0,50 e relação água/finos de 0,39. Assim, considerando também a argamassa de referência, o programa experimental foi composto de 4 argamassas, nas quais foram avaliadas as seguintes propriedades: índice de consistência, densidade de massa, ar incorporado, retenção de água, penetração de cone, resistência à compressão e à tração na flexão, módulo de elasticidade estático e dinâmico, capacidade de bombeamento e de projeção, massa específica, índice de vazios, absorção de água, resistência de aderência à tração e perda de massa por abrasão hidráulica. Os resultados indicaram que as argamassas estudadas cumprem com os requisitos para serem utilizadas como argamassas de reparo. Todas as argamassas conseguiram ser bombeadas e na projeção dificultou-se a adesão ao substrato quando inclinado, recomendando-se o ajuste do teor de aditivo superplastificante ou a utilização de aditivo acelerador de pega na ponta do bico de projeção. Porém, podem ser utilizadas em estruturas com superfícies horizontais ou pouco inclinadas. A argamassa com o melhor comportamento do ponto de vista técnico tanto como material de reparo quanto como argamassa de projeção foi a argamassa com 9% de excesso de pasta. A utilização do MEC para o proporcionamento de argamassas de projeção para reparo demostrou ser viável do ponto de vista técnico, pois foram conseguidas argamassas capazes de serem bombeadas e projetadas tendo pequenos conteúdos de excesso de pasta como consequência da otimização da mistura granular, apesar de conterem fibras, baixa relação água/aglomerante e elevado teor de finos.
Avaliação da capacidade de autocicatrização de argamassas especiais contendo adições pozolânicas e agentes biológicos incorporados em casca de arroz
(2023) Zottis, Amanda Luiza; Possan, Edna; Hasparyk, Nicole Pagan
A autocicatrização se apresenta como uma solução tecnológica inovadora e sustentável em compósitos cimentícios, bem como frente aos processos de fissuração. Ainda que a autocicatrização autógena ocorra naturalmente, uma maneira de aprimorar este processo é adicionando ao proporcionamento materiais minerais, fibras poliméricas ou biomateriais que contribuam para a autocicatrização autônoma de fissuras da matriz cimentícia ao longo do tempo. Neste cenário, a proposta desta pesquisa é avaliar o potencial de autocicatrização de argamassas especiais com e sem a incorporação de agentes biológicos, aditivo autocicatrizante e casca de arroz (CA) in natura, para aplicações em reparos superficiais, proteção mecânica em lajes, enchimento, dentre outros. Foi produzida uma argamassa de referência (MREF) com relação a/c de 0,40, cimento Portland CPV-ARI (400 kg/m³), sílica ativa (10%), cinza volante (25%), areia natural quartzosa, aditivo superplastificante (0,7% em massa de aglomerante) e fibra de polipropileno (1,4 kg/m³). A partir deste, foram proporcionadas quatros misturas, sendo uma com a incorporação de bactérias Bacillus subtilis AP91 (MB) e outra com aditivo mineral autocicatrizante (MMAD) disponível no mercado. Duas argamassas foram produzidas bactérias Bacillus subtilis AP91 incorporadas à casca de arroz (CA), nos teores de 1% (MBRH1) e 5% (MBRH5) em substituição à areia natural, em volume. O potencial de autocicatrização e o desempenho das argamassas em estudo foram avaliados ao longo do tempo por meio de inspeção visual, ensaios físicos (ultrassom), mecânicos (ensaio de resistência à tração na flexão e à compressão e análise microscópica de imagem (microscopia óptica), em amostras previamente fissuradas e não fissuradas. Observou-se que os agentes autocicatrizantes, tanto biológicos quanto minerais, possuem atuação positiva na matriz à base de cimento, promovendo o fechamento parcial de fissuras com abertura inferior a 0,25 mm. Ainda, as argamassas com CA obtiveram grande incremento de resistências mecânicas ao longo do tempo, obtendo aos 120 dias resultados semelhantes às demais, sem bio-agregados. O potencial de autocicatrização por agentes biológicos é promissor, ambientalmente correto, sendo necessários estudos complementares que envolvem variáveis de cura, nutrientes, bem como avanços na metodologia de incorporação das bactérias à casca de arroz e matriz cimentícia para que seja possível torná-las práticas na construção.
Avaliação da degradação de Sistemas de reforço de pilares com CFRP sob ação da umidade
(2020-05) Lenzi, Fernanda; Dalfré, Gláucia Maria
Polímeros Reforçados com Fibras (PRF ou Fiber Reinforced Polymers, em língua inglesa) se apresentam como uma opção atrativa para o reforço de estruturas na construção civil devido às características como baixo peso próprio, facilidade e versatilidade de aplicação, elevada resistência à tração, à corrosão e à fadiga. Dentre as principais técnicas de aplicação de reforço com FRP ressalta-se a técnica EBR (Externally Bonded Reinforcement, em língua inglesa), que consiste na aplicação de reforço por meio de colagem externa, o que causa sua exposição a agentes agressivos e a consequente perda de durabilidade quando não protegido. Neste âmbito, este projeto baseia-se em uma análise experimental e teórica visando avaliar o comportamento e a degradação de pilares curtos de concreto armado, reforçados externamente com mantas de fibra de carbono quando expostos à umidade, ao longo do tempo. Para tal, pilares com e sem armadura, não reforçados e reforçados, com mantas de fibra de carbono, aplicadas segundo a técnica EBR, por meio de confinamento contínuo e discreto, com uma e duas camadas de reforço, foram submetidos à ensaios de compressão axial. Também foi realizada a análise experimental do comportamento dos materiais constituintes do sistema de reforço por meio de ensaios de tração uniaxial de corpos de prova de resina epoxídica e de compósito de CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer, em língua inglesa), os quais foram expostos a ciclos de umidade e a umidade constante. Os resultados obtidos indicam que as resinas epoxídicas apresentaram redução de até 76% e 61% nos valores de tensão máxima e módulo de elasticidade, respectivamente, quando expostas aos ambientes de degradação estudados nesta pesquisa. Quanto ao compósito, não se observou degradação independentemente do ambiente analisado. Constatou-se aumento de capacidade de carga de até 40% nos elementos reforçados com o aumento do número de camadas de material de reforço. Para além disso, o reforço aplicado de forma contínua apresentou melhor desempenho comparado ao elemento reforçado por confinamento discreto, independentemente da variação do número de camadas. Entretanto, redução de até 10% na tensão média máxima foi observada após exposição a umidade. Quanto ao modelo analítico, observou-se que o proposto pela ACI 440.2R (2017) demonstrou bons resultados para previsão de tensões últimas para os modelos com confinamento contínuo, entretanto, o mesmo não pode ser observado para os de confinamento discreto, pois a ACI 440.2R (2017) não considera, em seu modelo de cálculo, o envolvimento parcial. Quanto as deformações axiais, verificou-se que o modelo não representa satisfatoriamente o observado nos ensaios experimentais. Para os pilares não confinados, tanto a norma NBR 6118 (ABNT, 2014) quanto a ACI 318 (2019) apresentam tensão de ruptura de projeto de 10 a 20% inferiores as obtidas experimentalmente quando aplicados os coeficientes de redução. O estudo corrobora o entendimento acerca da fragilidade do elemento de concreto reforçado com CFRP frente a exposição à umidade, especialmente para elementos com confinamento discreto.
Avaliação da Utilização de Polietileno Tereftalato (PET) e Poliestireno Expandido (EPS) Reciclados na Produção de Blocos de Concreto
(2021) Berwanger, Cleofas; Pippo, Walfrido Alonso
O estudo tem como objetivo o desenvolvimento de blocos de concreto com a adição de Polietileno tereftalato (PET) e Poliestireno expandido (EPS) reciclados, buscando o reaproveitamento de materiais descartados. O trabalho compreende a avaliação através da realização de experimentos comparativos entre a mistura de referência e a formulação com PET e EPS, em teores de substituição volumétricos de 5, 10, 15, 20, 30 e 40%, para o desenvolvimento de blocos de concreto reciclado (BCR), Classe C, sem função estrutural, com dimensões de 14x19x39cm. Com base nos resultados de experimentos piloto com corpos de prova, foram fabricadas três séries de blocos do tipo BCR, empregando as três misturas com menor teor de reciclados (BCR-5, BCR-10 e BCR-15). Após, foram avaliadas as propriedades de absorção de água, umidade relativa, massa específica, índice de vazios, análise dimensional e resistência mecânica à compressão axial. O estudo também englobou avaliações de custo comparativo de insumos para a produção, custo de manejo dos resíduos e emissão de CO2. Os resultados alcançados demonstram que teores de reciclados para os modelos BCR-5 e BCR-10, não alteraram de forma significativa as propriedades analisadas, sendo estatisticamente equivalentes ao bloco de concreto tradicional. Já o modelo com maior quantidade de reciclados (BCR-15) teve uma redução da resistência à compressão axial de 12,75%, acréscimo do nível de absorção de água de 6,66% e redução da massa específica dos blocos de 4,00%. Todos os modelos de blocos analisados atenderam aos requisitos impostos pela normatização do tema, sendo classificados como Classe C. Os resultados obtidos para avaliação de custo demonstram um incremento no valor unitário do bloco BCR em até 5,19%; em paralelo, constatou-se uma redução de até 4,20% na emissão de CO2, considerando a obtenção e o transporte de insumos.
Avaliação das condições funcionais de pavimentos em vias urbanas com o uso de smartphone
(2022-09-16T18:35:24Z) Ochoa Averos, Sara del Rocio; Souza, Ricardo Oliveira de
A malha viária é um elemento estruturador das cidades, contribuindo para o desenvolvimento econômico e trazendo importantes benefícios sociais para elas. Com o passar do tempo, as vias pavimentadas se deterioram por ação das cargas do tráfego e das intempéries, diminuindo sua capacidade de suporte e deixando a utilização destas estruturas menos segura, confortável e econômica aos usuários. O monitoramento periódico das degradações auxilia a tomada de decisão dos gestores sobre os trechos a serem priorizados nas futuras intervenções. Os levantamentos convencionais dessas degradações implicam custos e mão-de-obra treinada, tendo implicações na eficiência, frequência de aquisição de dados e valores dos índices calculados (por exemplo, Índice de Gravidade Global-IGG e Índice de Irregularidade Internacional-IRI). A medição das acelerações verticais experimentadas por um veículo, mediante uso de smartphones, poderia aperfeiçoar essas atividades de monitoramento. Nesta pesquisa se determinou o IGG em trechos de três vias urbanas pavimentadas, nas quais também foram efetuadas medições do IRI com equipamento do tipo Dipstick. Ainda nesses trechos, foram realizados levantamentos das acelerações verticais considerando quatro velocidades operacionais (25, 35, 45 e 55 km/h), dois tipos de veículos (de passeio e utilitário) e as posições de fixação dos smartphones (para-brisa e saída de ar). Estas acelerações foram submetidas à transformação de coordenadas e aplicação de filtros de Butterworth. A partir disto, calcularam-se valores de RMSVA (Root Mean Square Vertical Acceleration), os quais foram analisados estatisticamente mediante testes de hipóteses. Considerando 95% de confiança, se constatou ausência de diferença estatística entre os valores de RMSVA quando consideradas a posição do suporte do smartphone, tipo de veículo e intervalo de filtragem, em diferentes velocidades operacionais. Análises de correlação entre o IRI e a RMSVA identificaram fortíssima correlação (R = 0.90) entre ambos, quando consideradas as acelerações verticais medidas no veículo de passeio, com smartphone fixado na saída de ar e velocidades operacionais de 55 km/h. A análise de regressão linear entre ambos gerou modelo estatístico com R²=0.81, ou seja, a RMSVA explicou, em média, 81% das variações do IRI em trechos com segmentos de 60 m de comprimento.
Avaliação das Emissões de CO2 e Energia Incorporada da Madeira Serrada Produzida no Paraná e Destinada à Construção Civil sob Ponto de Vista do Inventário do Ciclo de Vida
(2022) Santos, Eduardo Picolotto dos; Orientação
A construção civil é responsável por considerável consumo de recursos naturais, energia, água e consequentemente, por impactos ambientais advindos de suas atividades de transformação. Avaliar e detalhar os processos de produção, identificando os aspectos ambientais relacionados ao produto podem colaborar para o desenvolvimento de estratégias de mitigação dos efeitos negativos ao meio ambiente. A realização de um Inventário do Ciclo de Vida é uma alternativa viável, pois quantifica os inputs e outputs envolvidos no processo, e é utilizado nas etapas posteriores para avaliar os efeitos ambientais do processo produtivo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver o Inventário do Ciclo de Vida Simplificado para produção de uma tonelada de madeira serrada aplainada seca, produzida no Paraná e destinada ao setor da construção civil. Para isto, dividiu-se a pesquisa em duas etapas: a) geração de informações e valores referenciais baseadas em levantamento de dados secundários, através de revisão bibliográfica; b) desenvolvimento do Inventário do Ciclo de Vida simplificado da madeira serrada aplainada e seca plantada no estado do Paraná, com foco na avaliação de emissão de CO2 e avaliação energética do ciclo de vida. Foram utilizados dados de um ano de produção de quatro empresas do setor madeireiro localizadas no estado do Paraná. Os resultados obtidos foram energia incorporada de 8984,44 MJ e 113,87 KgCO2 por tonelada de madeira serrada aplainada seca, sendo aproximadamente 1% referente à contribuição das operações florestais e 99% referente às operações de serraria para energia incorporada e 0,7% e 99,3% respectivamente, para emissão de CO2. Em relação aos trabalhos internacionais encontrados, os valores obtidos foram coerentes, entretanto, foi identificado uma relação desigual na proporção de recursos de fontes renováveis em relação aos recursos de fontes fósseis, creditando-se à matriz energética brasileira "mais limpa" e à maior utilização de biomassa para produção de energia pelas empresas analisados.
Avaliação do Óleo Lubrificante Usado ou Contaminado (OLUC) como agente redutor de viscosidade do asfalto-borracha
(2022) Grando, Aleksey Júnior; Souza, Ricardo Oliveira de
A preocupação com os impactos ambientais causados pela indústria da construção devido ao elevado uso de recursos naturais e a necessidade de se melhorar o desempenho dos pavimentos rodoviários, resultou em diversos estudos sobre a utilização de materiais alternativos para modificação de ligantes asfálticos convencionais. A utilização de resíduos para modificação dos ligantes pode trazer benefícios ambientais, econômicos e de desempenho. O presente estudo avaliou as propriedades físicas, reológicas e de durabilidade de um ligante asfáltico produzido com elevada quantidade de borracha moída de pneus inservíveis, cuja viscosidade excessiva foi reduzida com Óleo Lubrificante Usado ou Contaminado (OLUC). O OLUC e a borracha foram incorporados ao ligante de duas formas distintas. No primeiro tipo de modificação os resíduos foram adicionados diretamente ao asfalto aquecido sem nenhum tratamento prévio (modificação direta). No segundo tipo de modificação a borracha foi misturada com o OLUC e os resíduos foram aquecidos em estufa, antes de serem incorporados ao asfalto (tratamento da borracha). As amostras foram preparadas com CAP 50/70+22% de borracha e diferentes percentuais de OLUC (2,5; 5,0; 7,5 e 10%). Posteriormente, essas amostras foram submetidas aos ensaios de caracterização antes e após serem envelhecidas no curto e no longo prazo. A simulação do envelhecimento de curto prazo foi conduzida em estufa de filme fino rotativo e a simulação do envelhecimento de longo prazo em vaso de envelhecimento sob pressão. A caracterização física foi realizada por meio dos ensaios de penetração, ponto de amolecimento e ponto de fulgor, para avaliar respectivamente, a consistência, susceptibilidade térmica e segurança das amostras. A trabalhabilidade, o comportamento viscoelástico, os parâmetros reológicos e o grau de desempenho foram avaliados mediante ensaios realizados com o reômetro de cisalhamento dinâmico, reômetro de fluência em viga e viscosímetro rotacional Brookfield. A análise termogravimétrica foi utilizada para avaliação da decomposição térmica das amostras. Os resultados mostraram que o OLUC foi capaz de reduzir a viscosidade excessiva do ligante asfalto-borracha e melhorar seu desempenho em temperaturas baixas e intermediárias, porém teve efeito negativo na durabilidade, na estabilidade térmica e na resistência à deformação permanente em elevadas temperaturas. O tratamento da borracha mitigou alguns desses efeitos negativos e foi mais eficiente na redução da rigidez do asfalto-borracha envelhecido em comparação com a modificação direta. Para as condições específicas definidas neste estudo, o teor de 2,5% de OLUC foi a melhor opção, para ambos os tipos de modificação, pois atendeu as especificações para ligante asfalto-borracha do tipo AB22 definidas na norma DNIT 111.
Avaliação do potencial de captura de CO2 de concretos com resíduos de construção e demolição devido à carbonatação
(2019-12-18) Rigo, Eduardo; Possan, Edna; Oyamada, Giovanna Patrícia Gava
A indústria do cimento é responsável por aproximadamente 7% das emissões globais de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera, oriundas, principalmente, do processo de descarbonatação do carbonato de cálcio durante a clinquerização. Em um processo reverso, o concreto e outros materiais a base de cimento capturam CO2 através do processo de carbonatação. Essa reação ocorre devido ao caráter ácido do dióxido de carbono, que reage com os compostos hidróxidos (de caráter básico) presentes no concreto, produzindo sal e água. Discute-se na literatura que a captura de CO2 pelo concreto pode ser uma medida de compensação do dióxido de carbono emitido pela produção de cimento. Porém, nos estudos existentes, há divergências quanto à potencialidade de captura de CO2 tanto durante sua vida útil quanto no período pós-demolição. Devido a essas discordâncias e o contexto de reaproveitamento de resíduos de construção e demolição (RCD), visto que esses são extensamente produzidos pela indústria da construção civil e também capazes de capturar CO2, tem-se por objetivo neste estudo a determinação da potencialidade da captura de CO2 de concretos constituídos com RCD. Para tal, foram produzidos concretos de diferentes relações água/cimento (0,45, 0,55 e 0,65) e teores de substituição de agregados (miúdo e graúdo) natural por agregado reciclado em 0, 50 e 100% em relação ao volume de agregados. O potencial de captura de CO2 foi avaliado por meio de análise termogravimétrica e da determinação da profundidade de carbonatação, para amostras submetidas à carbonatação acelerada. As etapas do experimento foram: projeto de experimento; caracterização dos materiais e dosagem dos concretos; caracterização dos concretos; carbonatação acelerada; ensaio termogravimétrico (TG e DTG); determinação das emissões de CO2; determinação da captura de CO2 devido à carbonatação e cálculo do balanço das emissões. Verificou-se que as propriedades mecânicas dos concretos avaliados foram reduzidas e a carbonatação aumentada, conforme se elevou a porcentagem de substituição dos agregados naturais por reciclados de RCD, o que foi favorável para a captura de CO2. O potencial de captura de CO2 nos concretos avaliados variou entre 8 e 54%, sendo os maiores valores provenientes dos concretos com RCD. O ensaio termogravimétrico apresenta-se como uma técnica promissora para determinação do potencial de captura de CO2 de concretos carbonatados. A determinação da captura de CO2 a partir da medição da profundidade carbonatada, por empregar parâmetros tabelados ou da literatura, pode apresentar erros maiores nas determinações, porém pode ser uma ferramenta útil na determinação de cenários. O estudo corrobora a pretensão de que a carbonatação de materiais cimentícios pode ser considerada um parâmetro de compensação do CO2 emitido na indústria do cimento, especialmente quando se incorpora resíduos de construção e demolição à mistura.
Avaliação do processo de lixiviação em concreto massa - o caso de Itaipu Binacional
(2019) Neumann Junior, Cláudio; Santos, Ana Carolina Parapinski dos; Faria, Étore Funchal de
Estruturas de concreto em contato constante com a água estão sujeitas ao fenômeno da lixiviação, através do qual ocorre o transporte de partículas da matriz cimentícia, em especial o hidróxido de cálcio, para o meio externo, acarretando aumento da porosidade, absorção e diminuição das propriedades mecânicas como a resistência à compressão. O objetivo deste estudo é avaliar o estágio atual do processo de lixiviação do concreto de enchimento da fundação da Casa de Força da Hidrelétrica de Itaipu Binacional, tendo em vista que estudos realizados até o ano de 1993 indicaram, naquela ocasião, não haver riscos à estabilidade dessa estrutura, que pudessem comprometer o funcionamento dos equipamentos eletromecânicos, motivo pelo qual foram parcialmente descontinuados desde então. Os extensômetros de hastes instalados na região de interesse mostram recalques acumulados de até 8 mm, conforme requisitos de projeto, e apesar de as análises químicas de águas de infiltração indicarem que a lixiviação continua ocorrendo, verifica-se que sua intensidade atual é menor do que aquela existente no início da década de 1980. Testemunhos de concreto foram extraídos e submetidos a ensaios de compressão, apresentando resistências superiores às de projeto (de até 36 MPa). Da interpretação conjunta de análises químicas das águas de infiltração com as avaliações complementares em MEV, DRX e TG, verifica-se que existem distintos estágios de degradação do concreto, indicando zoneamento das camadas de concretagem - e consequentemente das percolações - que correspondem a regiões porosas interconectadas e outras regiões com menores interconexões, embora isto se trate de alterações localizadas, sem comprometimento à estrutura.
Capacidade de Captura de CO2 em Matrizes à Base de Cimentos LC³ por meio da Carbonatação Acelerada
(2022) Sella, Dalila Cristina Netto; Orientação
A fabricação de cimentos menos emissivos tem ganhado destaque nos últimos anos tanto pela expectativa de aumento do consumo de cimento quanto pela necessidade da redução das emissões de CO2. O cimento LC³ (Limestone Calcined Clay Cement) é um material alternativo que tem potencial de reduzir as emissões ligadas à indústria do cimento, uma vez que contém aproximadamente 50% de clínquer Portland em sua composição. Os demais componentes são o fíler calcário e a argila calcinada, materiais largamente disponíveis mundialmente e com baixas emissões de CO2 associadas. O LC³ é um material novo e questões relacionadas à difusibilidade e fixação de dióxido de carbono carecem de mais estudos. Neste contexto, esta pesquisa avaliou a captura de CO2 por meio da carbonatação acelerada em pastas e argamassas de cimento de diferentes famílias de LC³. Foram analisados LC³-50 produzidos por três grupos de pesquisa brasileiros (UFRGS, UnB e UNILA) e os resultados foram comparados com cimentos Portland OPC / CPI, CPII F 32 e CP V, em dois estudos distintos. No Estudo A avaliou-se o uso e a captura de CO2 por cura carbônica (matrizes em hidratação), em pastas submetidas à carbonatação acelerada (10% de CO2), por 16, 24 e 48 horas. No Estudo B analisou-se a fixação de carbono em pastas e argamassas hidratadas (após 61 dias de cura), em condição de carbonatação acelerada (5% de CO2) por até 68 dias. A fixação de carbono devido à mineralização foi analisada por termogravimetria e a velocidade de difusão do CO2 por meio da medição profundidade de carbonatação em argamassas ao longo tempo, usando indicador de pH (fenolftaleína). Constatou-se que o potencial médio de captura de CO2 das matrizes LC³ submetidas à cura carbônica foi de 103 kg.CO2/t. Para matrizes hidratadas o potencial foi de 127 kg.CO2/t. No processo de cura carbônica 86% da fixação de carbono ocorreu até 24 horas de exposição ao CO2. Verificou-se que a captura potencial de CO2 em matrizes LC³-50 é inferior a matrizes com CP II F 32, OPC/CPI e ao CPV, tanto em matrizes em idades iniciais de hidratação (cura carbônica) como em matrizes em idades avançadas de hidratação (superior a 61 dias). Nos estudos em argamassas, constatou-se que a profundidade de carbonatação pode ser até 3 vezes maior em matrizes LC³, com potencial de fixação de carbono semelhante aos cimentos comerciais (OPC e CPV). O menor potencial de captura de carbono não afeta o balanço final de emissões dos cimentos LC³, sendo que os cimentos LC³-50 demonstraram potencial de redução das emissões de até 49% comparados aos cimentos convencionais. Além disso, quando o balanço das emissões é considerado em cimentos LC³-50 é possível atingir dois indicadores-chave o fator clínquer de 0,59 e emissões específicas de 0,48 tCO2/t de cimento, contempladas no Roadmap (2019) como metas para a indústria do cimento até 2030.
Cobogós: uma análise da influência da forma na iluminação natural
(UNILA - BIBLIOTECA LATINO-AMERICANA, 2019-11-11) Jaime Camacho, Darwin Onesimo; Sacht, Helenice María
Dentro de las ocho regiones bioclimáticas que Brasil presenta, gran parte de su territorio es dominado por un clima caliente y húmedo. En estas regiones, el aprovechamiento de la iluminación natural es una estrategia proyectual de gran importancia para la calidad del espacio y para la eficiencia energética, debiendo ser considerada esencial en la concepción de proyectos arquitectónicos. En este contexto, los elementos perforados dentro de ellos el cobogó, son una alternativa arquitectónica que puede ser utilizada para amenizar las condiciones de este tipo de clima, pues proporcionan iluminación natural permanente, en el interior del ambiente. Delante de estos aspectos en este trabajo de investigación se elaboró un estudio comparativo entre diferentes geometrías de cobogós, para verificar dentro de las geometrías analizadas, cual es la más adecuada en términos de iluminación natural, para tal se realizó un mapeamiento de los elementos perforados (cobogós) en el mercado brasilero para de esta manera, estudiar y analizar, por medio de simulaciones computacionales, cuál de ellos presenta el desempeño más adecuado para situaciones donde se necesita de mayor iluminación natural; bien como verificar la relación entre forma y función.
Conforto Térmico e Eficiência Energética de Salas de Aula Destinadas ao Ensino Superior
(2023) Buss, Clarissa; Orientação
Nos espaços acadêmicos, a ausência de condições de conforto térmico prejudica a produtividade e o processo de ensino-aprendizagem de docentes e discentes. Apesar do crescente interesse em aspectos que possam potencializar o rendimento desses agentes da educação, são poucas as pesquisas que abordam a qualidade do ambiente universitário e discutem o consumo consciente de energia para alcançá-lo. À vista disso, este estudo procurou identificar e avaliar estratégias projetuais que contribuam para o conforto térmico e eficiência energética em edificações de salas de aula destinadas ao ensino superior para locais de clima subtropical úmido. Cartas bioclimáticas foram aproveitadas como ferramenta para seleção inicial de soluções passivas de projeto, posteriormente avaliadas, através de modelagem tridimensional e de simulações computacionais aplicadas a um estudo de caso da Universidade Federal da Integração Latino-Americana - UNILA. A metodologia incluiu a utilização dos programas Climate Consultant, SketchUp, do plugin Euclid, do software EnergyPlus e do componente auxiliar EP-Launch. Os resultados demonstraram a viabilidade de otimização do desempenho térmico e energético de salas de aula, a partir do uso integrado ou isolado de paredes externas com alto valor de refletância; de coberturas em materiais de baixa absortância e alta emissividade; da maximização do sombreamento; de janelas com percentuais de abertura elevados, assim como de vidros de baixa transmissão solar e fator solar, com aplicabilidade no planejamento de projetos e em adequações de estruturas existentes. No Brasil há cerca de 590 instituições de educação superior em regiões temperadas úmidas com verão quente, sendo que 70 são públicas, assim, almeja-se que as estratégias tornem possível a qualificação e aperfeiçoamento desses e de outros locais de ensino, de forma que a arquitetura seja capaz de atuar em favor da formação de excelência, de fomentar a sustentabilidade, por meio de edificações mais eficientes, estimulando assim a conscientização ambiental da comunidade.
Contribuição ao estudo das propriedades reológicas dos materiais cimentícios com água submetida a campo magnético.
(2023) Ribeiro, Cristiano Cavalcanti Barros
Nos últimos anos, diversos estudos têm indicado a influência do tratamento magnético da água de amassamento nas propriedades dos materiais à base de cimento Portland. Alguns estudos sugerem que a submissão da água de amassamento a um campo magnético pode melhorar as propriedades do concreto, como propriedades reológicas e resistência à compressão, além de acelerar a reação de hidratação. No entanto, alguns resultados são contraditórios na literatura. Neste trabalho, investiga-se a influência da aplicação de um campo magnético na água de amassamento sobre as propriedades reológicas das pastas de cimento Portland. Para a realização do estudo, um campo magnético de 1,25 T foi aplicado na água de mistura durante 4 horas, utilizando água deionizada, destilada e de abastecimento. O efeito físico-químico na água foi avaliado por medição de pH e condutividade antes e após o tratamento magnético. Três diferentes relações água/cimento (0,4; 0,5 e 0,6) foram analisadas para as pastas de cimento Portland. Os parâmetros reológicos foram avaliados por meio de reometria rotacional com modelagem matemática pelos modelos de Bingham e Herschel–Bulkley. O resultado do tratamento magnético da água foi um ligeiro aumento no pH e na condutividade. Como principal resultado, a tensão de cisalhamento das pastas de cimento foi aumentada pelo tratamento magnético da água. Como resultado do tratamento magnético, um aumento na área tixotrópica e na viscosidade foi observado, independentemente do tipo de água e da relação água/cimento. Os aumentos na tensão de cisalhamento, na viscosidade e na área tixotrópica em pastas de cimento Portland contrastam com os atuais resultados disponíveis na literatura para argamassas e concretos.
Contribuição ao estudo do módulo de elasticidade estático e dinâmico de concretos contendo agregados basálticos: análise experimental e proposta de modelo de correlação
(2020) Thomaz, William de Araujo; Possan, Edna; Miyaji, Dan Yushin
O módulo de elasticidade é uma das principais propriedades do concreto a qual está associada à deformação máxima permitida em projetos estruturais. O ensaio normatizado e mais difundido no Brasil é de caráter destrutivo, o qual demanda tempos elevados para a sua realização devido aos ciclos de carregamento necessários, além de um considerável número de corpos de prova. Como alternativa, ensaios não destrutivos, os quais geralmente são de rápida realização e demandam um número reduzido de amostras, vêm sendo estudados progressivamente durante os últimos anos como método para obtenção do valor do módulo de elasticidade dinâmico do material. Deste modo, este estudo avaliou comparativamente o método de ensaio destrutivo regido pela NBR 8522 (2017) e os métodos não destrutivos de Velocidade de Pulso Ultrassônico (VPU) e de Técnica de Excitação por Impulso (TEI) para a determinação do módulo de elasticidade do concreto. Para tal, foram produzidas diferentes misturas de concreto com três níveis de relação água/cimento (0,45, 0,55 e 0,65), agregado graúdo basáltico de três fontes mineralógicas diferentes do terceiro planalto paranaense (Foz do Iguaçu-PR, Toledo-PR e Guarapuava-PR) e quatro níveis de teor de agregado graúdo (60%, 54%, 48% e 42%). Os resultados indicaram que os valores do módulo dinâmico são 16% e 28% superiores ao estático para o TEI e VPU, respectivamente. A execução dos ensaios não destrutivos, para ambos os métodos, é cerca de 10 vezes mais rápida que para o ensaio destrutivo. Quanto aos modos de vibração longitudinal e flexional no método TEI, verificou-se uma divergência de aproximadamente 15 GPa nas idades iniciais do concreto. Aos 28 dias, os módulos de elasticidade dinâmico dos dois modos vibracionais são estatisticamente idênticos, contudo, é recomendado a utilização do modo longitudinal por este proporcionar menor desvio padrão. Com os resultados obtidos, obteve-se uma equação de correlação entre o módulo estático e o módulo dinâmico em função da massa específica do agregado graúdo, do teor de agregado no concreto e do método de medição utilizado, com o coeficiente de regressão do modelo matemático variando entre 0,811 e 0,901 e erro máximo de 2,46 GPa. A equação proposta é uma ferramenta em potencial para prever o módulo de elasticidade estático do concreto por meio de ensaios não destrutivos para as condições de contorno que orientaram seu desenvolvimento, podendo ser uma contribuição às normas técnicas brasileiras para determinação do módulo de elasticidade pelo método das frequências naturais de vibração e da velocidade de pulso ultrassônico.
Correlação do módulo de elasticidade dinâmico e estático em solo-cimento-compactado.
(2024) Anagua, Rolando Coila
As fundações são responsáveis pela distribuição da carga da estrutura ao terreno com segurança para evitar o aparecimento de diversos tipos de problemas que podem comprometer até a própria estrutura. A execução de sapatas em obras de pequeno e médio porte (casas, sobrados, barracões, galpões entre outros) assentadas sobre silte argiloso mole de origem residual, muitas vezes resulta-se inviável, pois ao utilizar as metodologias semi-empíricas de tensão admissível encontram-se valores baixos, optando-se geralmente pelo uso de estacas, mais essa nem sempre é uma alternativa econômica, pelo baixo nível de cargas dos pilares. Existe a necessidade de alternativas de melhoramento da resistência do solo como o uso do cimento. Igualmente surge a necessidade de caracterizar mecanicamente esse material para definir suas propriedades mecânicas de forma rápida e econômica. O uso de vibrações acústicas surge como uma técnica não destrutiva, acessível e econômica para a caraterização de materiais, geralmente utilizado para materiais como o concreto e sem quase nenhuma aplicação na área de solos. Nesse trabalho se estuda a viabilidade de caracterizar mecanicamente o módulo de elasticidade dinâmico, módulo de elasticidade estático e coeficiente de amortecimento do solo-cimento-compactado. O programa experimental consiste em realizar ensaios acústicos e ensaios de compressão axial em corpos de prova de Solo-Cimento-Compactado com dosagem de cimento de 6, 9 e 12% em relação ao peso total da mistura, para correlacionar o módulo de elasticidade estático e dinâmico de amostras de solo-cimento. Os resultados mostraram que quanto maior a adição do cimento as propriedades mecânicas do solo se tornam melhores, assim tanto a resistência a compressão como os módulos de elasticidades foram incrementando com a adição progressiva de cimento ao longo do tempo, inversamente ocorre para o caso do coeficiente de amortecimento. Os módulos de elasticidade dinâmicos foram maiores que os módulos de elasticidade estáticos em aproximadamente 6% e 13% pelo método de Técnica de Excitação por Impulso (TEI). Das equações obtidas para estimar o módulo de elasticidade estático a partir do módulo de elasticidade dinâmico foi incluído a densidade e o amortecimento a qual apresentou um bom coeficiente de correlação (R=0,762), o que indica que pode ser utilizado como ensaios complementares, permitindo uma observação detalhada do comportamento das propriedades do material ao longo do tempo. A pesquisa apresenta indícios que favorecem a viabilidade técnica de sua aplicação, tornando-a uma alternativa para caracterizar as propriedades mecânicas de forma rápida e econômica do solo cimento.

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