PROPOSTA DE TEMA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO · Modelo de fluxo em solos não-saturados colapsíveis e expansivos ... ou impactos sobre dutos enterrados. ... apoiadas em solos moles

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:

Modelo de fluxo em solos não-saturados colapsíveis e expansivos

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

André Luís Brasil Cavalcante DSc ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

Introdução: É amplamente estabelecido que as chuvas induzem um aumento do nível das águas subterrâneas e uma diminuição da sucção matricial, o que resulta na mudança de comportamento estrutural do solo. Esta pesquisa destina-se ao estudo de modelos analíticos de infiltração viáveis ao acoplamento de modelos analíticos de estabilidade de taludes de solos não-saturados.

Objetivos: O objetivo principal desta pesquisa é estabelecer modificações na equação de Richards com o objetivo de analisar o comportamento de solos colapsíveis e expansivos e acoplá-la a um método analítico clássico de estabilidade de taludes. Uma vez estabelecido um modelo de infiltração transiente para solos colapsíveis e expansivos, pretende-se estabeler a variação temporal do fator de segurança e da probabilidade de ruptura do talude, durante um evento de infiltração como chuva.

Metodologia: (i) Revisão bibliográficas sobre o estado da arte no que diz respeito aos modelos de infiltração, solos colapsíveis e solos expansivos. (ii) Acoplamento do modelo de infiltração a uma solução clássica de estabilidade de taludes. (iii) Validação dos resultados obtidos pela simulação numérica com os dados obtidos em um estudo de campo.

Requisitos: (i) Dedicação exclusiva ao trabalho. (ii) Ter cursado as disciplinas relevantes para o tema (iii) Possuir conhecimentos em programação.

Apoio / Financiamento: CAPES, CNPq

Brasília, DF, 13/06/2015

André L. Brasil Cavalcante

Local e Data Orientador Coorientador

Aprovação da Coordenação de Pós-

Graduação em Geotecnia

Brasília, DF, 13/06/2015

Gregório L.S. Araújo

Local e Data Coordenador

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

TEMA: Utilização de Geossintéticos para a Redução de Danos a Tubulações Enterradas NOME DO ORIENTADOR: Ennio Marques Palmeira SUMÁRIO DO TEMA: Justificativa do Tema Tubulações pressurizadas são componentes perigosos quando em zonas urbanas ou em instalações industriais. A explosão de uma tubulação pode provocar importantes prejuízos materiais, danos ambientais e perdas de vidas (Fig. 1). Nos últimos tempos, têm sido crescentes as ocorrências de explosões em tubulações pressurizadas no país. Muitas destas provocadas por perfurações, escavações e sobrecargas aplicadas sobre o terreno. No caso de tubulações de esgotos e de outras substâncias poluentes, os danos podem provocar vazamentos e contaminação do solo e lençol freático. O tema proposto visa o estudo da utilização da técnica de reforço de solos como forma de evitar ou minimizar as consequências da ação de sobrecargas (estáticas ou cíclicas) ou impactos sobre dutos enterrados. Pretende-se investigar o número, tipo de arranjo e características de reforços geossintético como forma de reduzir os danos a tubulações enterradas por análises numéricas e ensaios em modelos (Fig. 2). O tema tem relevância para tubulações em áreas urbanas, industriais e para a indústria do petróleo.

Fig. 1 - Explosão de duto enterrado (Bélgica, 2004, 15 mortos e 200 feridos).

Fig. 2. Equipamento para ensaios

Atividades As atividades a serem desenvolvidas são de natureza experimental e numérica. Pretende-se investigar a influência da presença e características do elemento de reforço no desempenho de tubulações enterradas submetidas a ação de agentes mecânicos externos, sob condições controladas. Já se tem larga experiência em ensaios com modelos reduzidos de dissertações anteriores e o ferramental básico necessário encontra-se disponível. Diversos fatores intervenientes neste tipo de aplicação serão investigados. PRÉ-REQUISITOS: Dedicação exclusiva à pesquisa. Ter cursado disciplinas pertinentes ao tema.

RECURSOS NECESSÁRIOS: Não se anteveem problemas com financiamento, uma vez que o material e equipamentos necessários para os ensaios estão disponíveis no laboratório.

1,6

0,8

célula de carga

estrutura de reação

placa

tubo instrumentado

reforço

solo

caixa rígida de aço com face frontal em acrílico

Dimensões em metros.

célula de tensõestotais

cilindro hidráulico

LVDT

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

TEMA: Avaliação de Cargas de Tração em Reforços Geossintéticos em Muros de Contenção NOME DO ORIENTADOR: Ennio Marques Palmeira Co-Orientador: Eder C.G. Santos (UPE) SUMÁRIO DO TEMA: As estruturas de contenção em solo reforçado com geossintéticos são cada vez mais populares (Fig. 1). São de rápida e fácil construção, aceitam grandes deformações e permitem grande variedade de soluções geométricas e estéticas. Hoje em dia existem diferentes métodos de dimensionamento deste tipo de estrutura e as diferenças entre os resultados obtidos para as forças mobilizadas nas camadas de reforço podem ser bastante significativas. Santos (2011) monitorou dois muros reforçados experimentais (Fig. 2), tendo sido um deles reforçado com geogrelha e o outro com geotêxtil não-tecido. Os muros foram instrumentados, inclusive com a instalação de extensômetros elétricos em camadas de geogrelha e tell-tales em camadas de geotêxtil. O presente projeto visa avaliar a acurácia das metodologias de projeto e previsão de forças de tração nos reforços à luz dos resultados obtidos pela instrumentação pertinente utilizada nestes muros.

Fig. 1. Muro em solo reforçado com Fig. 2. Muros instrumentados por Santos geossintético. (2012). Atividades A pesquisa envolverá uma revisão bibliográfica de métodos de dimensionamento de muros reforçados com geossintéticos e comparação entre previsões de forças nos reforços e medições realizadas nos muros experimentais monitorados por Santos (2012). Serão também feitas análises paramétricas para investigar os fatores que mais podem influenciar as forças mobilizadas nos reforços, bem como a influência do tipo de face da estrutura. Análises numéricas por elementos finitos serão também realizadas visando a comparação entre resultados de tais análises e os de soluções analíticas. PRÉ-REQUISITOS: Dedicação exclusiva à pesquisa. Ter cursado disciplinas pertinentes ao tema.

RECURSOS NECESSÁRIOS: Não deverá haver problemas com financiamento, uma vez que os materiais e informações necessários para os estudos estão disponíveis.

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

PROPOSTA DE TEMA DE DISSERTAÇÃO

Nome do Tema: Avaliação das propriedades e do comportamento de solos expansivos

Orientador: Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

José Camapum de Carvalho Doutor ENC, UnB

Coorientador: Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

Sumário do Tema:

Vários problemas de análise de resultados de comportamento hidromecânico de solos expansivos são oriundos do entendimento dos reflexos da expansão na porosidade do solo, pois a expansão de origem mineralógica não corresponde a variação do volume de vazios nesses solos. No caso dos solos expansivos geralmente não se leva em conta as variações volumétricas oriundas da alteração da distância interplanar basal o que prejudica as análises de comportamento. Buscando-se o melhor entendimento do fenômeno a dissertação avaliará a partir de ensaios de compactação, adensamento, cisalhamento direto, permeabilidade, curva característica e análise mineralógica o comportamento dos solos submetidos a diferentes níveis de expansão. Nessa parte do estudo serão usados caulim e bentonita para efeito de comparação. O estudo como um todo tem aplicabilidade prática,.

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

Financiamento: O laboratório de Geotecnia dispõe dos equipamentos necessários para a realização do estudo e as despesas serão de pequeno valor sem problema de financiamento.



Nome do Tema:

Inclusões rígidas para o controle de recalques em solos colapsíveis

Nome do Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

Orientador: Juan F. R. Rebolledo Co-orientador: José Camapum de Carvalho

D.Sc. ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

Com a finalidade de controlar os recalques e diminuir os custos nas fundações de aterros e edifícios de pouca altura, desde o ano 1999, tem sido estudado no México e na Europa o uso de inclusões rígidas para estruturas apoiadas em solos moles. Atualmente é uma das técnicas de fundações mais empregadas nestas condições devido ao bom desempenho observado e o seu baixo custo em relação a outras soluções.

As inclusões são elementos de reforço do solo de forma cilíndrica, não ligados com a fundação (sapata ou radier, Figura 1), que podem ser fabricadas usando diferentes técnicas como: perfuratrizes a trado ou hélice contínua, injeção a baixa pressão, jet grouting e colunas de brita ou as formadas por misturas de solo com cal e cimento (colunas de cal-cimento).

As vantagens que tem as inclusões sobre sistemas de estacas tradicionais são: As inclusões não precisam de reforço estrutural (aço)

já que são submetidas unicamente a cargas axiais relativamente baixas, o que gera uma optimização do material do elemento e uma redução importante no custo da fundação.

Se diminui também a quantidade de reforço estrutural na fundação (sapata ou radier) uma vez que a inclusão não induz cargas pontuais nesta.

Os procedimentos construtivos empregados para as inclusões permitem desenvolver refundações em condições de acesso limitado e com equipamento pequeno. As inclusões podem ser estudadas como alternativa de

fundação para o controle de recalques nos solos colapsíveis superficiais do Distrito Federal.

A interação desenvolvida entre a fundação, as inclusões e o solo é um problema complexo que envolve muitas variáveis e fenômenos pouco estudados como o atrito negativo. Portanto, é preciso o uso de modelos numéricos como os elementos finitos para melhor analise e projeto.

Figura 1. Esquema geral de uma fundação com inclusões rígidas

De acordo como o exposto, o objetive desta

pesquisa será o estudo do comportamento de inclusões rígidas para o controle de recalques em solos colapsíveis submetidos a dois fatores principais: 1) o incremento das tensões efetivas gerado pelo peso da estrutura; e 2) os prováveis aumentos de umidade por infiltração de águas da chuva e servidas.

A metodologia de trabalho tem três etapas

fundamentais, a saber: (i) revisão bibliográfica, (ii) definição de modelo geotécnico característico dos solos colapsíveis do Distrito Federal, (iii) modelado numérico paramétrico da interação fundação-inclusões-solo.

O aluno deverá apresentar habilidades para o trabalho com modelos numéricos, como os elementos finitos, e modelos constitutivos para simular o comportamento dos solos colapsíveis.

INDISPENSÁVEL:

DEDICAÇÃO EXCLUSIVA AO PROJETO.

Apoio / Financiamento: CAPES, CNPq, PPG.Brasília, DF, 15/06/2015


Aprovação da Coordenação de Pós-Graduação em Geotecnia


o P

lane

ta –

Use

m p

apel

rec

icla

do




Nome do Tema:

Avaliação do comportamento hidromecânico de camadas impermeabilizantes de depósitos de resíduos sólidos utilizando resíduos de construção civil (RCC)

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

Luis Fernando Martins Ribeiro DSc. ENC/UnB

Maria Eugênia Gimenez Boscov DSc USP

Sumário do Tema (até 500 palavras):

Com o crescimento da população mundial nas últimas décadas, cresceram também as preocupações com a produção dos resíduos sólidos e a busca por soluções tecnológicas adequadas para seu tratamento e disposição. Embora a implantação e operação de aterros de resíduos seja uma solução de disposição e tratamento impactante e onerosa, dentre as soluções disponíveis é ainda a mais viável quando são considerados aspectos geotécnicos, econômicos, sociais e ambientais, principalmente pela possibilidade de reutilização de áreas de já degradadas.

É importante destacar que a segurança dos aterros de resíduos sólidos está diretamente relacionada aos sistemas de drenagem e impermeabilização, de modo a minimizar a infiltração de água superficial para dentro do aterro, reduzindo a geração de percolados, além de evitar a contaminação do solo e do lençol freático subjacente ao aterro. Para as camadas de impermeabilização, normalmente, utilizam-se solos com alta plasticidade e com baixa condutividade hidráulica. No entanto, estes solos apresentam características de contração e expansão que dependem das condições de umidade e temperatura. Além disso, durante as estações mais secas do ano, o ressecamento das camadas pode ocasionar o surgimento de fissuras, provocando aumento da condutividade hidráulica e a perda de sua função impermeabilizante. Para tentar minimizar o surgimento de fissuras uma das soluções tem sido a utilização de associações de materiais como forma de aliar materiais com maior trabalhabilidade com outros compostos capazes de reduzir a condutividade hidráulica das camadas. Alguns estudos têm procurado avaliar novos materiais que possuam características capazes de associar a boa trabalhabilidade, baixa condutividade hidráulica, estabilidade climática e capacidade de absorver recalques diferenciais. Assim, estes estudos têm buscado avaliar a incorporação de fibras e a utilização de resíduos industriais como cinzas de carvão, areia de fundição e resíduos da construção civil aos solos naturais visando melhorar o desempenho dos “liners”.

Neste contexto, este projeto segue a linha de pesquisa de avaliação do comportamento hidráulico e mecânico de camadas impermeabilizantes de aterros de resíduos sólidos, com ênfase aos liners de cobertura. Assim, propõe-se a analisar a viabilidade de utilização de materiais alternativos incorporados ao solo natural para execução de “liners” compactados. Serão realizados ensaios de caracterização geotécnica, ensaios de compactação, permeabilidade, ensaios químicos e mineralógicos e ensaios de ressecamento visando avaliar a compatibilidade entre o solo, resíduo e o fluido percolante. Adicionalmente, será realizado um estudo comparativo do comportamento dos liners executados convencionalmente com solo e com solo-resíduo e solo-resíduo tratado com adição de bentonita.



Nome do Tema:

METODOLOGIA DE CARACTERIZAÇÃO DE REJEITOS DE MINERAÇÃO COM ABORDAGEM GEOAMBIENTAL PARA REUTILIZAÇÃO

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

Luis Fernando Martins Ribeiro DSc. ENC/UnB

Carlos A. Recarey Morfa / Rafael Quintana Pucholl

DSc UCLV

Sumário do Tema (até 500 palavras):

A mineração constitui uma das atividades básicas no desenvolvimento do mundo moderno, ao mesmo tempo, um agente potencialmente degradante do meio físico local, gerando ainda enormes volumes de resíduos finais, muitas vezes contendo substâncias contaminantes e sendo uma das principais causas de contaminação dos recursos do médio ambiente.

A preocupação pela conservação ambiental tem levado cada vez mais ao aproveitamento de rejeitos de mineração com o emprego de novas tecnologias de beneficiamento destes “minérios” e a utilização para outras aplicações como a indústria de materiais de construção. Sem dúvida alguma, para a verificação da possibilidade do aproveitamento ou emprego destes rejeitos faz-se necessária uma metodologia de caracterização dos mesmos (caracterização física, química, mineralógica e geoquímica) sendo assim possível avaliar as possibilidades reales de aproveitamento ou emprego.

O objetivo principal da pesquisa é desenvolver uma metodologia de caracterização de rejeitos de mineração com teor metálico para o estabelecimento de propostas de reaproveitamento como alternativa geoambiental.

A metodologia de caracterização de rejeitos de mineração, com abordagem geoambiental para reutilização, contempla a seguinte sequência de etapas:

i. Caracterização física química e mineralógica dos rejeitos de mineração; ii. Caracterização geoquímica dos rejeitos de mineração visando avaliar suas propriedades

químicas e o seu potencial de reaproveitamento; iii. Analise dos resultados do processo de caracterização e definição das propostas de

reutilização em obras civis; iv. Estudo de viabilidade técnica e econômica das possíveis propostas de reuso dos rejeitos.

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: 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, 15/06/2015 Márcio Muniz de Farias


Aprovação do PPG Brasília, DF,




Nome do Tema: Simulação Numérica da Perfuração de Poços de Petróleo


Márcio Muniz de Farias PhD ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

A perfuração de um poço é um dos itens de maior impacto no custo final de produção de petróleo. Este custo é majorado no caso de perfurações a grandes profundidades como no caso do pré-sal. Portanto, o assunto é de grande interesse para a indústria petrolífera devido ao alto custo de aluguel de uma perfuratriz, principalmente em caso de bloqueios. A simulação do processo de perfuração é um problema típico de interação fluido-sólido-estrutura (ver figura ao lado). A estrutura é representada pela coluna perfurante, composta por hastes flexíveis e conexões rígidas. O fluido é composto pelo óleo, eventualmente conteúdo água e gases. A parte geotécnica se refere à rocha encaixante, tratada como um sólido contínuo. Trata-se de um problema complexo, onde interessa saber o comprimento das hastes de modo a reduzir problemas de vibração excessiva e fadiga. A parte de interação entre as hastes rotativas e o fluido no interior do poço tem sido simulada com sucesso por um grupo de pesquisadores do CIMNE (Centro Internacional de Métodos Numéricos em Engenharia), na UPC (Universidade Politécnica da Catalunha, Espanha). A abordagem multi-física é facilitada por uma nova plataforma de programação, chamada Kratos e que se encontra à disposição da UnB após recente visita ao CIMNE. O trabalho realizado até o momento mostra a importância da presença do fluido na estabilização das vibrações. Entretanto, não se considerou até o momento a influência da rocha encaixante. Este seria o principal aspecto a ser introduzido nesta proposta de dissertação de mestrado. Inicialmente pretende-se utilizar o Método do Elementos Finitos para simular a rocha com modelo simplificado elástico linear. Posteriormente é possível adotar modelos mais realistas e novos métodos numéricos, como o PFEM, que permitam simular a extração/desgaste da própria rocha durante o avanço da broca de perfuração.

Apoio / Financiamento: CNPq, CAPES, CIMNE

Exigência: Dedicação Exclusiva, conhecimento de MEF e boa habilidade computacional.

Brasília, DF, 15/06/2015 Márcio Muniz de Farias


Aprovação do PPG Brasília, DF,


Documents

PROPOSTA DE TEMA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO · Modelo de fluxo em solos não-saturados colapsíveis e expansivos ... ou impactos sobre dutos enterrados. ... apoiadas em solos moles