PROPOSTA DE TEMA DE DISSERTAÇÃO DE …geotecnia.unb.br/uploads/files/temasgeotecnia-2014.2.pdf · apropriadamente o seu grado de criticidade e, desta forma, não entrega à equipe

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOTECNIA

PROPOSTA DE TEMA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Nome do Tema:

Ensaios de percolação com permeámetro de carga variável e parede flexível

Nome do Orientador / Co-Orientador: Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

Juan F. R. Rebolledo / Hernán E. M. Carvajal

D.Sc. ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

A correta determinação da permeabilidade de materiais "impermeáveis" é necessária para o desenvolvimento de projetos de grande relevância, tanto no campo da engenharia civil, como da engenharia ambiental, entre os quais, destacam-se os seguintes: pavimentação, núcleos impermeáveis para barragens, barreiras impermeáveis para isolamento de aterros de resíduos industriais, sistemas de impermeabilização de lagoas artificiais, etc.

Com a finalidade de determinar a

permeabilidade de solos finos compactados, no ano de 1996, Rodríguez e Auvinet desenvolveram um permeámetro de carga variável e parede flexível, com as seguintes características:

1. Capacidade de aplicação de contrapressão para

aumentar o grau de saturação do material. 2. Capacidade de aplicar pressão de confinamento

para conseguir um selamento completo entre a amostra e o permeametro.

3. A altura da amostra é pequena (5.5 cm) em comparação com as amostras utilizadas em ensaios triaxiais, permitindo diminuir o tempo de ensaio.

4. A área da amostra e grande (diâmetro = 13 cm), o que diminui o efeito de escala.

5. É possível aplicar gradientes de até 20. 6. Amplo intervalo de medição de coeficientes de

permeabilidade: 1x10-5 m/s <k <1x10-11m/s. Na figura a seguir apresenta-se um esquema do

permeámetro de carga variável com seus componentes.

O objetivo desta pesquisa é a atualização do projeto, construção e instrumentação do permeámetro. O dispositivo vai ser instalado no laboratório do Programa de Pós-graduação em Geotecnia da UnB.

Figura 1. Esquema geral dos componentes do permeámetro de carga variável e parede flexível

A metodologia de trabalho tem quatro etapas

fundamentais, a saber: (i) proposta de modificações para o melhoramento do permeámetro e realização de planos para sua fabricação, (ii) construção do permeámetro, (iii) realização de ensaios de permeabilidade para prova e calibração do permeámetro e (iv) proposta para sua instrumentação.

O aluno deverá desenvolver habilidades para

o trabalho em laboratório. Será necessário um grande esforço inicial no processo de fabricação e posta em funcionamento do permeámetro.

INDISPENSÁVEL: DEDICAÇÃO EXCLUSIVA

AO PROJETO.

Apoio / Financiamento: CAPES, CNPq, PPG.Brasília, DF, 13/11/2014

Local e Data Orientador Coorientador

Aprovação da Coordenação de Pós-Graduação em Geotecnia

Local e Data Coordenador

Aju

dem

o P

lane

ta –

Use

m p

apel

rec

icla

do



Nome do Tema:

Sistema de Classificação mecânica de encostas para fins de projetos de estradas: Validação da metodologia


Hernán Eduardo Martínez-Carvajal / Juan Felix Rodríguez Rebolledo

D.Sc. / DSc. ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

O processo de planejamento de projetos de estradas em regiões montanhosas passa necessariamente por uma etapa inicial de reconhecimento geológico geotécnico com fins de identificar trechos com estabilidade crítica ou dificuldades geotécnicas especiais. Esta avaliação inicial do terreno é fundamental para definir as etapas seguintes de exploração geotécnica detalhada, ensaios de laboratório, planejamento da licitação, prazos e custos. Não obstante, em muitos casos o geólogo não consegue identificar todos os trechos críticos ou não consegue classificar apropriadamente o seu grado de criticidade e, desta forma, não entrega à equipe de projeto dados relevantes para as etapas seguintes.

O trabalho aqui proposto pretende validar uma metodologia de análise sistemática das encostas de projetos de rodovias em regiões montanhosas, chamada: Sistema de Classificação Mecânica de Encostas para Projetos Lineares, desenvolvida

por Moreno-Ceballos (2014) como parte do seu trabalho de pesquisa de mestrado em geotecnia na Universidade de Brasília.

O referido sistema de classificação permite: (i) reconhecer trechos críticos, (ii) segmentar o projeto segundo seu comportamento esperado desde o ponto de vista da estabilidade das encostas e (iii) fornecer recomendações de tratamento nos taludes. O trabalho será desenvolvido a partir de um projeto de rodovia de 21km do qual já estão disponíveis todas as informações relativas à geometria, seções típicas (Figura 1), geologia e obras de estabilização. O aluno deverá realizar trabalho de campo para levantamento das informações necessárias para o sistema de classificação e desenvolver habilidades de gerenciamento e representação espacial de variáveis geológicas, geomorfológicas e outras, numa plataforma SIG. Indispensável: dedicação exclusiva ao projeto.

Figura 1. Seção típica do projeto a ser estudado.

Apoio / Financiamento: CAPES, CNPq, PPG.Brasília, DF, 13/11/2014


Aprovação da Coordenação de Pós-Graduação em Geotecnia


Aju

dem

o P

lane

ta –

Use

m p

apel

rec

icla

do



Nome do Tema: Desempenho de Misturas a Quente Abertas com Asfalto-Borracha de 4a Geração


Márcio Muniz de Farias PhD ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

Ligantes asfálticos modificados com borracha moída de pneus (BMP) têm sido largamente empregados em misturas a quente abertas em vários países, especialmente nos EUA, devido ao excelente desempenho no combate a trincas por fadiga e deformações permanentes. Até recentemente havia três processos básicos de preparação de Asfalto-Borracha (Asphalt-Rubber, AR): via seca, via úmida e via terminal. A via seca de fato não constitui um Ligante Modificado, mas apenas a substituição na usina de parte dos agregados minerais por grânulos de borracha. Misturas via seca apresentam pior desempenho em relação aos outros tipos de AR, devido ao pouco tempo de reação no misturador e a dificuldades de compactação, mas têm a vantagem da simplicidade no processo de fabricação. A via úmida consiste na obtenção de um Ligante Modificado numa pré-mistura do ligante asfáltico convencional (CAP) com 15%-20% de BMP, a uma temperatura de 180-190 oC, durante cerca de 45-60 minutos em condições anaeróbicas. Este processo produz o melhor resultado em termos de desempenho de fadiga e deformação permanente, porém exige equipamentos específicos e caros que devem ser acoplados diretamente durante a fase de usinagem da mistura. A via terminal é uma modificação da via úmida que facilita a produção de Ligante Modificado na própria refinaria, longe da usina de asfalto. Isto é conseguido reduzindo a percentagem de BMP a 10%-15% e introduzindo óleos extensores. Infelizmente a quantidade reduzida de BMP e os óleos reduzem o desempenho de misturas com AR via terminal. Ademais tanto a via úmida quanto a terminal exigem o emprego de temperaturas de usinagem mais elevadas e rígido controle de temperatura de compactação. Com vistas a mitigar estes aspectos foi desenvolvida recentemente uma 4a geração de AR, chamada Rubind® (www.rubind.com). Nesta tecnologia emprega-se grânulos de borracha pré-ativados (Reacted and Activated Rubber - RAR), diretamente na fase de usinagem. O uso de RAR permite a reciclagem de uma elevada quantidade de BMP (30%-40%) em um processo de mistura simples como a via seca e com desempenho superior à via úmida. O objetivo desta pesquisa, pioneira no Brasil, é investigar o desempenho do Rubind, empregando técnicas avançadas de ensaios em laboratório da metodologia Superpave. Para tanto pretende-se realizar ensaios de fadiga em amostras trapezoidais com um novo tipo de equipamento, além ensaios de módulo de resiliência e ensaios de deformação permanente. Estes resultados devem ser utilizados para dimensionar um pavimento, segundo o novo guia MEPDG (Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide) e comparar com o procedimento convencional.

Apoio / Financiamento: CNPq, CAPES, FAP-DF

Brasília, DF, 16/06/2014 Márcio Muniz de Farias


Aprovação do PPG Brasília, DF,




Nome do Tema: Análise de Fundações de Aerogeradores Utilizando Modelos Reduzidos e Métodos de Partículas


Márcio Muniz de Farias PhD ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

A matriz energética brasileira, apesar de sua firme base hidroelétrica, vem mudando rapidamente com a inclusão de fontes alternativas. Dentre estas a mais competitiva e que mais cresce no momento é a energia eólica. A produção deste tipo de energia exige a implantação de parques de aerogeradores, geralmente em regiões de solos arenosos que caracterizam boa parte do litoral brasileiro. As unidades eólicas, ou aerogeradores, são grandes estruturas compostas de torre, nacela e pás, assentadas em fundações profundas de grandes dimensões. Vários problemas tem sido reportados com este tipo de fundação, principalmente devido a dificuldades de prever os efeitos das cargas de vento cíclicas e aleatórias. Um primeiro trabalho neste tema foi realizado na dissertação de delaRosa (2014), utilizando uma abordagem contínua, discretizada por elementos finitos com o programa ABAQUS, em condições estáticas. Este trabalho mostrou as dificuldades relativas à modelagem da estrutura de fundação em concreto armado, bem como a simulação da abertura ("gap") que se forma entre esta e o solo. O presente projeto pretende aprofundar o conhecimento qualitativo deste tipo de estrutura. Para tanto, sugere-

se adotar uma abordagem mais fundamental, baseada no Método dos Elementos Discretos (DEM), no qual os problemas dinâmicos e as descontinuidades são tratados naturalmente. As análises com DEM devem ser validades por meio de simulações de ensaios em modelos reduzidos. Estes ensaios foram feitos no Instituto de Tecnologia de Nagoya (Japão), com o maciço simulado em 2D por cilindros de aço de pequeno diâmetro e em 3D com esferas de alumina. Modelos adicionais podem ser construídos na UnB. Estes

modelos são ideais para simulação via DEM. Complementarmente devem ser feitas análises de elementos finitos com o ABAQUS, de modo que os modelos reduzidos possam ser transpostos para uma escala real. O presente projeto contará com o apoio de Furnas e todos os recursos numéricos, físicos e financeiros necessários estão disponíveis. O projeto eventualmente deve continuar em nível mais avançado, incluindo situações tridimensionais e computação de alto desempenho.

Apoio / Financiamento: CNPq, CAPES, FAP-DF, FURNAS

Brasília, DF, 16/06/2014 Márcio Muniz de Farias




UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

Nome do Tema:

ENSAIOS EM COLUNA PARA AVALIAÇÃOO DE CONTAMINAÇÃO DE MULTIESPÉCIES

Nome do Orientador/Co-Orientador: Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

Luis Fernando Martins Ribeiro

André Luis Brasil Cavalcante

DSc

DSc .

ENC/UnB

ENC/UnB

Sumário do Tema (até 500 palavras):

Com a atual necessidade de se lidar com problemas de contaminação do solo e da água subterrânea, se faz necessário o estudo dos problemas de contaminação por produtos químicos orgânicos e/ou inorgânicos. Esses estudos envolvem a determinação dos parâmetros físicos desses compostos bem como a forma pela qual tais compostos se movem, quando dissolvidos, na água subterrânea. Como parte desses estudos está a simulação numérica do transporte dos contaminantes nos meios porosos, mas para a realização desse tipo de modelagem é necessária a obtenção de uma série de parâmetros adicionais que não são conseguidos em ensaios em coluna tradicionais. Esta pesuisa pretende desenvolver modificações no ensaio de coluna com o objetivo final de melhorar a qualidade dos parâmetros envolvidos na modelagem de contaminação multiespécies e a consequente verificação e validação deste modelos. Neste contexto, o objetivo principal dessa pesquisa é o desenvolvimento de um ensaio de coluna para avaliação de contaminação multiespécie no solo sob condições multifásicas e validação numérica utilizando ferramentas computacionais específicas ara esse item. Para desenvolvimento deste trabalho é proposta a seguinte metodologia:

(i) Revisão bibliográfica sobre o estado da arte no que diz respeito aos modelos de transporte de contaminantes multiespécies e ensaios em coluna. (ii) Desenvolvimento de um ensaio em coluna modificado. (iii) Validação dos resultados obtidos pela simulação numérica com os dados obtidos no estudo laboratorial.

Como se trata de um trabalho experimental, os requisitos necessários para desenvolvimento da pesquisa são: (i) Dedicação exclusiva ao trabalho e (ii) ter cursado as disciplinas relevantes para o tema

Pré-Requisitos:

Ser aluno(a) regularmente matriculado(a) no Programa de Pós-Graduação em Geotecnia da UnB.

_______________________ _________________________ _________________________ Local e Data Orientador Co-Orientaador

Aprovação da Proposta de Tema em Reunião de Área

_________________________ _________________________ Local e Data Coordenador


Nome do Tema:

APLICABILIDADE DOS CO-PRODUTOS DO AÇO EM OBRAS RODOVIÁRIAS

Nome do Orientador/Co-Orientador: Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

Luis Fernando Martins Ribeiro

Gilberto Fernandes

DSc

DSc

ENC/UnB

UFOP

Sumário do Tema (até 500 palavras):

Com o aumento da demanda por recursos naturais, diversas pesquisas tem se mostrado importantes ao procurar fontes alternativas para minimizar a extração de recursos naturais e maximizar a utilização de resíduos gerados nos processos industriais e de mineração. A construção de estradas representa um alto potencial para o consumo destes resíduos, já que em apenas 1 km de via de 10 m de largura emprega-se entre 2.000 t a 3.250 t de agregados (VALVERDE, 2001).

Observa-se que a produção brasileira de aço bruto estimado pelo Instituto Aço Brasil para 2010 foi de 33,1 milhões de toneladas e considerando que cada tonelada de aço gera de 120 a 160 kg de escória de aciaria, adotando-se a média de 140 kg de escória, percebe-se no Brasil se produz aproximadamente 4,6 milhões de toneladas de escória por ano. O grande problema associado a este resíduo é a sua armazenagem, normalmente depositada nos pátios das usinas gerando, assim, grandes áreas para sua deposição. Neste sentido, verifica-se uma imperiosa necessidade de aproveitar e/ou reutilizar estes resíduos, que por sua importante aplicabilidade já se encontram denominados como co-produtos do aço.

Neste contexto, a presente pesquisa visa avaliar as potencialidades do uso dos co-produtos do aço em obras de pavimentação. Para avaliação do desempenho deste material neste tipo de aplicação propõe-se:

(i) caracterização física e mecânica destes materiais em associações com solos tropicais e materiais oriundos da reciclagem de pavimentos;

(ii) investigar a viabilidade de sua utilização como elemento constituinte de camadas de sistemas viários e desenvolver procedimentos normativos adequados às especificidades deste tipo de material

(iii) implantação de um trecho experimental utilizando este material no trecho de recuperação/duplicação da rodovia MG 129 em parceria com DNIT e monitoramento manto continuo via instrumentação do seu desempenho em parceria com o NUGEO/UFOP

Como se trata de um trabalho experimental, os requisitos necessários para desenvolvimento da pesquisa são: (i) Dedicação exclusiva ao trabalho; (ii) ter cursado as disciplinas relevantes para o tema

Pré-Requisitos:

Ser aluno(a) regularmente matriculado(a) no Programa de Pós-Graduação em Geotecnia da UnB.

_______________________ _________________________ _________________________ Local e Data Orientador Co-Orientaador

Aprovação da Proposta de Tema em Reunião de Área

_________________________ _________________________ Local e Data Coordenador

Universidade de Brasília Programa de Pós-Graduação em Geotecnia Proposta de tema para dissertação de mestrado

TEMA: Técnicas Construtivas de Túneis de Travessia

NOME DO ORIENTADOR: André Pacheco de Assis

SUMÁRIO DO TEMA: Túneis de travessia são túneis de curta extensão, escavados em maciços de baixa competência, muito rasos e normalmente abaixo de vias de tráfego de grande demanda. Tais estruturas subterrâneas são cada vez mais comuns em centros urbanos como alternativas viárias ou como acesso a obras subterrâneas de grande dimensões (estações e estacionamentos). A grande demanda e a responsabilidade da via imediatamente acima dos túneis de travessia requerem deslocamentos admissíveis mínimos e certamente a não interrupção das condições de tráfego. Já as condições geomecânicas do maciço, nem sempre favoráveis, e a baixa cobertura destes túneis requerem tratamento intenso do maciço e um sistema de suporte rígido. Mais recentemente, pórticos feitos de tubos justapostos cravados ou de colunas horizontais de jet grouting tem sido utilizados com eficiência técnica adequada e boa relação custo-benefício. Esta dissertação deverá apresentar uma revisão bibliográfica sobre as técnicas de jet grouting e de cravação de tubos para fins de formação de um pórtico estrutural que constituirá o sistema de suporte do túnel. Uma análise numérica complementará o trabalho, tomando como exemplo de caso o túnel a ser construído abaixo de Eixo Monumental de Brasília nas proximidades do Centro de Convenções e da Estádio Nacional.

PRÉ-REQUISITOS ou CO-REQUISITOS: Disciplinas: Obras Subterrâneas

RECURSOS NECESSÁRIOS: PPG em Geotecnia

OBSERVAÇÕES: Ter habilidade e gosto para trabalhar com computação e métodos numéricos

Brasília, 16 de novembro de 2014.

Universidade de Brasília Programa de Pós-Graduação em Geotecnia Proposta de tema para dissertação de mestrado

TEMA: Análise de Percolação em Fundações Permeáveis por meio de Paredes Diafragmas ou Cortinas de Jet Gouting Profundas

NOME DO ORIENTADOR: André Pacheco de Assis

SUMÁRIO DO TEMA: Fundações permeáveis em barragens podem gerar perda de água excessiva pela fundação, bem como gradientes de saída ascendentes elevados no pé da barragem, o que pode gerar piping do tipo erosão regressiva. Quando a espessura das camadas permeáveis é significativa a solução por trincheiras totais (cut-offs) não é viável economicamente, e a eficiência tanto dos tapetes impermeáveis de montante quanto das cortinas injetadas convencionais é muito questionada. Mais recentemente, paredes diafragmas executadas com fresas e cortinas de jet grouting tem sido utilizadas com eficiência técnica adequada e boa relação custo-benefício. A dissertação deverá apresentar uma revisão bibliográfica sobre as técnicas de jet grouting e fresas para fins de impermeabilização de fundações de barragens e uma análise de percolação paramétrica em termos de profundidade da parede e de sua permeabilidade, visando a vazão percolada e o gradiente hidráulico de saída.

PRÉ-REQUISITOS ou CO-REQUISITOS: Disciplinas: Mecânica das Rochas, Percolação e Barragens

RECURSOS NECESSÁRIOS: PPG em Geotecnia

OBSERVAÇÕES: Ter habilidade e gosto para trabalhar com computação, métodos numéricos e fundamentos matemáticos de percolação

Brasília, 16 de novembro de 2014.


PROPOSTA DE TEMA DE DISSERTAÇÃO

Nome do Tema: Analise microestrutural de um perfil de solo tropical compactado

Orientador: Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

José Camapum de Carvalho Doutor ENC, UnB

Sumário do Tema:

Os solos, em especial os argilosos e siltosos, apresentam comportamento quase sempre diretamente ligado a sua estrutura. A título de exemplo, é comum em projetos de barragens de terra e de terra e enrocamento se avaliar a rede de fluxo para diferentes relações de permeabilidade vertical em relação à horizontal. Isso porque a estrutura do solo compactado pode impor certa anisotropia ao solo. É evidente que essa anisotropia de comportamento hidráulico também se fará presente no comportamento mecânico, muito embora esta última seja quase sempre negligenciada. No Brasil, os núcleos desses tipos de barragem são geralmente construídos usando-se solos submetidos a diferentes níveis de intemperização, indo desde os solos profundamente intemperizados (Ex. Corumbá 4) aos solos saprolíticos pouco intemperizados (Ex, Manso), fazendo com que essa anisotropia varie em função do solo. Apesar disso, ainda hoje os livros de mecânica dos solos nacionais e estrangeiros adotam como de validade universal a proposta feita por Lambe sobre a influência da compactação na estrutura do solo. Não se discute aqui a grande contribuição dada por esse autor ao entendimento do comportamento dos solos compactados, o que se busca é mostrar que o entendimento posto, embora de ampla validade para os solos sedimentares, só será válido nos perfis de intemperísmo tropical para o caso de solos pouco intemperizados de matriz argilosa ou siltosa lamelar. A dissertação avaliará a microestrutura do perfil de solo existente em frente ao SG12-UnB quando compactado nas energias normal, intermediária e modificada. Serão estudados solos provenientes das profundidades de 2m, 5m, 8m, 11m e 13m coletados por meio de poços sendo que essas profundidades poderão ser alteradas em função do perfil de intemperísmo encontrado no local do poço. O estudo microestrutural será realizado para a condição ótima, para um teor de umidade que se encontre no ramo seco para as três energias e em uma umidade que se encontre no ramo úmido para as três energias. Serão determinadas curvas características de retenção de água, a resistência à tração e a compressão simples do solo e se for possível em termos de tempo ensaios de permeabilidades em elementos cúbicos de modo a se avaliar a anisotropia de permeabilidade. O estudo contribuirá para o entendimento do comportamento dos solos permitindo atuações mais eficientes em projetos e execução de obras geotécnicas.

Pré-Requisitos: Gostar da parte experimental e não estar e nem vir a estar trabalhando na fase dos estudos experimentais.

Financiamento: PPGG e CNPq.

Local de realização dos estudos: Laboratório de Geotecnia, Infralab e UFG. Caso não se viabilize a realização de microscopias de varredura na UnB essas análises serão efetuadas na UFG.

Universidade de Brasília Programa de Pós-graduação em Geotecnia Proposta de tema para dissertação de mestrado

TEMA: Avaliação da abertura de Filtração de Geotêxteis no Equipamento de Ponto de Bolha (Bubble Point Test)

NOME DO ORIENTADOR: Ennio Marques Palmeira

SUMÁRIO DO TEMA:

Geotêxteis são cada vez mais utilizados como drenos e filtros em obras geotécnicas e de proteção ambiental. Para o seu perfeito funcionamento como elemento filtrante é de fundamental importância o conhecimento da dimensão de seus poros e da sua abertura de filtração. As técnicas atuais para a determinação destas grandezas se baseiam em ensaios sem confinamento do espécime de geotêxtil, o que não reproduz as reais condições deste material no campo, na medida em que o mesmo trabalha confinado. Isto pode provocar consideráveis erros na estimativa da capacidade de retenção de filtros geotêxteis e conduzir a projetos muito conservativos ou sob condições irreais no que se refere à possibilidade de colmatação do filtro. As atividades propostas são de natureza experimental e visam a determinação da abertura de filtração de geotêxteis sob tensão de compressão utilizando equipamento para ensaios de Ponto de Bolha (Bubble Point Test), apresentado na Figura 1, recentemente montado no laboratório. Este equipamento é o único disponível para este tipo de ensaio no Hemisfério Sul. Diferentes condições de ensaios e tipos de geotêxteis serão empregados, sob diferentes tensões normais de confinamento. Deverão também ser ensaiados espécimes de geotêxteis impregnados por partículas de solo, para avaliar a influência desta impregnação no comportamento do filtro. Outras condições de colmatação parcial do filtro poderão ser também avaliadas. Os ensaios são rápidos, o que permitirá a investigação de um grande número de situações. Os resultados permitirão comparações com dados obtidos em equipamentos menos sofisticados, comparações com previsões de aberturas de filtração de geotêxteis por métodos teóricos e empíricos disponíveis na literatura e comparações com filtros de areia. Acredita-se que os resultados terão repercussões importantes no dimensionamento de filtros geotêxteis em obras geotécnicas e de proteção ambiental. PRÉ-REQUISITOS: Dedicação exclusiva à pesquisa.

RECURSOS NECESSÁRIOS:

Não se antevê problemas com financiamento, uma vez que o material e equipamentos necessários para os ensaios estão disponíveis no Laboratório de Geotecnia.

Figura 1. Equipamento a ser utilizado.

Fonte de ar comprimido

Filtro de ar Manômetro

Regulador

Célula de ensaios

Fluxômetro

Universidade de Brasília Programa de Pós-graduação em Geotecnia Proposta de tema para dissertação de mestrado

TEMA: Estudo de materiais alternativos para utilização como material de preenchimento

em estruturas de contenção

NOME DO ORIENTADOR: Gregório Luís Silva Araújo

CO-ORIENTADOR: Yuri Daniel Jatobá Costa (UFRN)

SUMÁRIO DO TEMA: A borracha é um dos resíduos gerados em grande quantidade nos últimos anos. Estima-se que no Canadá e nos Estados Unidos é gerado um pneu por habitante por ano (Shalaby & Khan, 2005). Além disso, esse tipo de resíduo tem vazios da ordem de 75% de seu volume, ocupando muito espaço em áreas de disposição de resíduos como os aterros sanitários. Já existem algumas pesquisas utilizando borracha como material de aterro ou de preenchimento de estruturas de contenção em alguns países (Cetin et al, 2006, Edincliler et al, 2010, Youwai & Bergado, 2004, etc.), mas pouco se sabe de possíveis resultados para os solos presentes na região centro-oeste do Brasil. A grande maioria das pesquisas foi realizada com solos arenosos e pouco se sabe sobre a utilização de borracha em solos argilosos. Existem diferentes subprodutos recicláveis de borracha, de diferentes tamanhos (Figura 01) e um que merece destaque é o advindo de lascas de borracha (Tire Shreds). O presente projeto de pesquisa visa dar continuidade ao trabalho realizado por Chrusciak (2013) onde se pretende utilizar um equipamento de cisalhamento direto (Figura 2) com dimensões maiores que as convencionais (0,30 m x 0,30 m x 0,15 m) visando o estudo de utilização de fragmentos de borracha em obras geotécnicas. A utilização da uma amostra com tais dimensões se deve à necessidade de redução do efeito de escala do tamanho dos grãos de borracha com relação ao equipamento. Os ensaios serão realizados para diferentes teores de mistura e diferentes granulometrias de materiais presentes no Distrito Federal.

Figura 01. Possíveis tipos de borracha utilizada em reciclagem.

Figura 02. Equipamento a ser utilizado na pesquisa.

PRÉ-REQUISITOS: Dedicação exclusiva à pesquisa. Saber ler em inglês. Defender até início de

março de 2016.

RECURSOS NECESSÁRIOS:



Nome do Tema: Modelagem se Sucção Capilar via Método dos Elementos Discretos


Manoel Porfírio Cordão Neto Marcio Muniz de Farias

PhD ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

Tradicionalmente o comportamento dos solos tem sido simulado com uma abordagem contínua. Esta se fundamenta na ideia de um volume elementar representativo (REV), o qual não está bem definido para meios granulares. Os modelos constitutivos fenomenológicos nestes casos têm se tornado cada vez mais complexos e com um grande número de parâmetros, em especial, no caso de solos não saturados. Ademais, a abordagem contínua não consegue introduzir mecanismos que ocorrem na escala dos grãos e apresenta dificuldades com propagação de zonas de cisalhamento e grandes deformações. A natureza granular dos solos pode ser simulada mais adequadamente com métodos discretos, os quais reproduzem naturalmente os mecanismos estáticos e cinemáticos na escala dos grãos. As propriedades nesta escala dependem da composição, da forma, do tamanho e da superfície das partículas. A abordagem discreta requer a definição apropriada das interações entre partículas vizinhas por meio de mecanismos de contato, atrito e coesão. Fatores externos como cargas, temperatura e umidade influem nestas iterações. Estas variáveis podem ser incluídas com relativa facilidade no Método dos Elementos Discretos (DEM). O foco desta proposta é a introdução do efeito da sucção capilar no comportamento mecânico de solos não saturados via DEM. Já existem estudos bem avançados neste tópico e programas disponíveis em domínio livre e comercial. O efeito mecânico da sucção capilar se dá pela inclusão de uma força de contato adicional (ver https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00147621/document), a qual depende dos raios das partículas (admitidas inicialmente como circulares) e da tensão superficial entre os fluidos (água e ar). Com estas propriedades é possível construir a curva característica de solos não-saturados sob condições de umedecimento e secagem. A introdução da força capilar permite fazer simulações do ganho de resistência ao cisalhamento com a não saturação e estudar o tamanho do volume representativo (VER) para diferentes tipos de solos e situações de ensaio.

Apoio / Financiamento: CNPq, CAPES, FAP-DF

Brasília, DF, 16/06/2014 Manoel Porfírio Cordão Neto Márcio Muniz de Farias




https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00147621/document



Nome do Tema:

Estudo Paramétrico da Aplicação de “Estacas de Energia” no uso Ambiental de Fundações em um Solo Tropical


Renato P. Cunha Cristina Tsuha

Ph.D. D.Sc.

ENC / FT / UnB Geotecnia/EESC-USP

Sumário do Tema:

As temperaturas na terra em sua crosta (~30 km de espessura) aumentam, em média, cerca de três graus para cada 100 metros de profundidade. Tipicamente, abaixo da profundidade de 5 a 30 m do terreno, onde grande parte de nossas fundações profundas se situa, a temperatura do solo é praticamente constante. É portanto a energia “acumulada” nesta região que pode ser aproveitada em termos comerciais para um conjunto de aplicações residenciais e industriais, já que, uma vez instaladas, as fundações profundas podem vir a atuar como potenciais trocadores de calor entre o meio externo e a superestrutura às quais estão conectadas.

O princípio desta “nova” utilização ambiental de fundações é bem simples. Se a temperatura no interior da mesma, que é por sua vez vinculada à temperatura da superestrutura, é superior à temperatura do solo circundante, haverá perda de calor da fundação para o meio externo. O contrário ocorre quando a temperatura da fundação é inferior à do solo (Brandl, 2010)1.

Desta forma, “Fundações de Energia” (ou “Energy Piles” em inglês) e outras estruturas de energia termo-ativas de interação de calor com o meio terroso representam uma tecnologia inovadora, ambientalmente limpa, e com bom custo-benefício para proporcionar um razoável acondicionamento térmico de estruturas civis de engenharia com simultânea proteção do meio ambiente, diminuição de emissão de gases do efeito estufa, e otimização da necessária obra de fundação profunda. E este aspecto, ressalta-se, é válido tanto para países do (temperado) hemisfério Norte, quanto para os países localizados nas zonas tropicais, como o Brasil – desde que, como normalmente ocorre, haja um bom gradiente térmico entre a temperatura do ar (ambiente externo) e a temperatura do solo/lençol freático (ambiente enterrado) nas distintas épocas do ano (inverno ou verão).

Nesta pesquisa portanto serão avaliadas alternativas de uso destas fundações em um solo tropical não saturado através de modelagem NUMÉRICA baseada em resultados de condutividade térmica medidos em ensaios TRT (Thermal Response Test) realizados no Campo Experimental de Fundações da EESC-USP em São Carlos. Nestas análises, será avaliado o efeito da variação do N.A. e da taxa de injeção de calor na resposta térmica do terreno. Primeiramente, serão realizadas modelagens numéricas do ensaio TRT nas condições testadas. Após esta etapa, serão realizadas simulações numéricas de fundações trocadoras de calor para as condições do terreno em questão.

Para a concretização deste estudo já se encontra em vias de compra um programa específico na área de mecânica computacional que lida com a troca de calor entre meios geotécnicos e entre sistemas diferenciados (COMSOL). A verba e autorização de compra já está garantida, e o programa também se disponibilizará no início de 2015.

Trata-se de trabalho pioneiro na área de fundações / ambiental que buscará o entendimento da questão e obtenção das variáveis principais do problema, além de um estudo paramétrico das distintas situações geométricas de campo e de contorno (variações climáticas, nível de água). A base principal da Dissertação se dará no campo numérico, mas se baseará em dados reais em fase de obtenção na Universidade parceira deste estudo. Vale dizer que este assunto ainda não foi estudado no Brasil, embora sua importância e praticidade sejam plenamente comprovados (sendo já tema de pesquisa em diversos países Europeus. Na Áustria já se projetam fundações com esta capacidade térmica).

Apoio / Financiamento: Não se faz necessário pois já há apoio UnB e EESC-USP

Brasília, DF, 10/11/2014


1 Brandl, H. 2010. Energy piles and other thermo-active ground source systems. From Research to Design in European Practice, Bratislava, Slovak Republic, CD Rom, p 1-22

Documents

PROPOSTA DE TEMA DE DISSERTAÇÃO DE …geotecnia.unb.br/uploads/files/temasgeotecnia-2014.2.pdf · apropriadamente o seu grado de criticidade e, desta forma, não entrega à equipe