DTECH
2019
/1
Importância do atrito negativo no cálculo de uma fundação pré-moldada de concreto armado
Equipe integrante: Débora Oliveira Matos ¹; Marina Morais Santos ¹. Leandro Neves Duarte 2.
¹ Aluna de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
2 Professor do Departamento de Departamento de Tecnologia em Engenharia Civil, Computação e Humanidades – DTECH da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: Leandro Neves Duarte – leandro.duarte@ufsj.edu.br.
A cada dia, o crescimento das cidades acentua-se cada vez mais, tornando-se necessário buscar novos lugares para expansão de seu território. Porém, boa parte dessas áreas apresenta solos com pouca capacidade de suporte e, consequentemente, com exigências de maiores conhecimentos geotécnicos. O atrito negativo é um dos fenômenos geotécnicos ainda negligenciado, e presente nas fundações de edificações construídas sobre solos moles de origem argilosa. Ele acontece quando o recalque do solo é maior do que o recalque da fundação em estaca, o que faz com que a argila a sobrecarregue. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo de dimensionamento de uma fundação em solo mole. Compara-se o efeito da consideração do esforço do atrito negativo para o projeto da fundação em estaca pré-moldada. Utiliza-se métodos renomados como o de Long e Healy, de De beer e Wallays e o de Moretto e Bolognesi e, a partir deles, evidencia-se a importância desse fenômeno. Assim sendo, analisou-se a interferência do atrito negativo em um solo argiloso extremamente compressível, presente em várias regiões do país. Para as referidas análises, optou-se por uma fundação profunda do tipo pré-moldada, uma das opções mais usuais para esse tipo de solo. Realizou-se também uma breve citação sobre as estacas hélice contínua, embora não tenham sido escolhidas para este estudo, devido suas características executivas.
O Relatório de Prospecção Geotécnica utilizado, foi feito com base em um SPT referente a um terreno hipotético, característico de solo aluvionar. Com isso, a maior parte de sua extensão é constituída por argila orgânica muito mole. Constatou-se a partir da análise do laudo, a presença de sete camadas de solo distintas ao longo da profundidade perfurada, sendo elas a partir da superfície: Aterro argiloso, variegada; Argila orgânica, muito mole, cinza escuro; Argila, muito mole, cinza; Argila, muito mole, variegada; Argila arenosa, mole, variegada; Argila arenosa com pedregulho, dura, variegada; Areia fina, muito compacta, variegada.
As camadas de solo mole são predominantes no laudo. O estrato de argila arenosa com pedregulho dura surge apenas aos 28,00m de profundidade. Além disso, ainda existe uma camada de aterro argiloso, o que reforça a pouca resistência geotécnica do terreno. Esse quadro é mais agravado pela presença de nível d’água aos 1,15m de profundidade.
Dessa forma, é necessário utilizar fundações profundas assentadas na camada de argila arenosa, aos 28,00m, onde encontra-se o Nspt de 45 golpes. Com isso, para garantir a viabilidade técnica e econômica do projeto, optou-se pelo uso de estacas pré-moldados de concreto.
Para a estimativa do atrito negativo e da capacidade de carga, notou-se a necessidade de considerar mais de uma opção de cálculo, visando a segurança e custo benefício dos empreendimentos. Os métodos adotados demonstraram-se adequados, devido a convergência de seus resultados.
Os valores de atrito negativo variaram de acordo com as dimensões da estaca, porém foram significativos em todos os casos, representando entre 40,7% a 67,7% de sua capacidade de carga. Com isso, o valor que as fundações conseguem suportar de esforços diminuiu drasticamente e, consequentemente, houve uma grande diferença no dimensionamento final do projeto.
O orçamento com a consideração do atrito negativo sofreu aumento de cerca de 63%, demonstrando o grande impacto que esse fenômeno pode causar na viabilidade de um empreendimento. Com isso, a adoção do cálculo do atrito torna-se imprescindível, tendo em vista a significativa redução na capacidade de carga das estacas, e os consequentes perigos que seu desconhecimento podem causar.
Palavras-chave: Engenharia Civil, Geotecnia, Fundações.
Referências:
[1] ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 2010.
[2] ALENCAR JR., Júlio Augusto; FRAIHA NETO, Salim H.; SARÉ, Alexandre; MENDONÇA, Tales. Características Geotécnicas de Algumas Argilas da Cidade de Belém., São Paulo, XII COBRAMSEG, Anais, 2002.
[3] AOKI, N. et al. Fundações: ensaios estáticos e dinâmicos. 1 ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2013.
[4] AZEVEDO, Rachel S. Evolução do atrito negativo no tempo: estudo de um caso de estaca metálica em argila muito compressível. 2017. 127f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2017.
[5] COSTA, Tony Carlos Dias da. Análise crítica das metodologias gerais de mapeamento geotécnico visando formulação de diretrizes para a cartografia geotécnica no trópico úmido e aplicação na região metropolitana de Belém, escala 1:50.000. 256 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Pará, Centro de Geociências, Belém, 2001. Curso de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica.
[6] DÉCOURT, L.; QUARESMA, A, A. R. Capacidade de carga de estacas a partir de valores de SPT. In: 6° CONGRESSO BRASILEIRO DE MECÂNICA DOS SOLOS E ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES – CBMSEF, Rio de Janeiro. Anais. Rio de Janeiro ABMS/ABEF, 1978.
[7] GUIMARÃES, Gustavo Smari. Fundações em presença de solos moles – análise de caso. 39f. Trabalho de Conclusão de Curso (Curso de Engenharia Civil com ênfase Ambiental) – Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, 2003.
[8] HACHICH, W. et al. Fundações: teoria e prática. 2ª edição. São Paulo/SP, 1998: Pini Ltda.
[9] SANTOS, A. H. A.; GALGOUL, N. S. Estudos computacionais para Análise de Fundações Profundas Considerando o Atrito Negativo. Engenharias Estudo e Pesquisa. v.10 – p. 62-69. Santa Maria, 2010.
[10] SAVES, Vitor Grecco. Estudo das fundações em estacas: tipos, cálculo, cuidados, execução. 56f. Trabalho de Conclusão de Curso (Curso de Engenharia Civi) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2011.
[11] VELLOSO, D.; A. LOPES, F. R. Fundações. Rio de Janeiro: Oficina de Textos, [2004].
2018
/2
Análise Dinâmica de Torres em Tubos de Aço
Equipe integrante: Hisashi Inoue¹; Ellen Caroline Rezende Neto².
¹Professor(a) do Departamento de Tecnologia e Engenharia Civil, Computação e Humanidades da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluno(a) de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: hisashi@ufsj.edu.br.
O comportamento de estruturas submetidas à ação do vento é uma área de estudo relativamente nova na história da engenharia, mas tem-se mostrado cada vez mais importante. Com o avanço da tecnologia, materiais mais sofisticados surgiram e com estes o aumento da esbeltez e altura das estruturas. Devido a essas características, as mesmas se sujeitam a movimentos induzidos pelos ventos, logo se tem a necessidade de dimensioná-las de modo a contrapor este fenômeno. As estruturas mais suscetíveis a esta movimentação são os edifícios altos, chaminés, pórticos de pontes e torres (PARRACHO, 2012). Esta última será o objeto de estudo do presente trabalho, que se trata de uma estrutura em balanço, engastada na base, composta de segmentos tubulares em aço.
Na engenharia de estruturas o dimensionamento de estruturas de aço é realizado a partir de análise estrutural linear ou não linear, além do estudo da vibração da peça, de forma a antecipar o possível colapso e desconforto do usuário. Tudo isso deve ser feito atendendo a NBR 8800, 2008 – Projetos de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios.
Em virtude da flexibilidade destas estruturas, a ação do vento pode ocasionar grandes deslocamentos, afetando duas áreas distintas: a integridade da estrutura e o conforto de seus usuários. No primeiro avalia-se o Estado Limite Último, ou seja, estuda os danos e possível colapso da estrutura, sendo este o campo mais investigado, devido aos impactos sociais e econômicos gerados. Já a segunda está relacionada ao Estado Limite de Serviço, de forma a cumprir os limites impostos para as vibrações excessivas (MOUTINHO, 2007). Vale ressaltar também a importância da verificação da frequência, tanto a da carga dinâmica quanto a natural da estrutura, uma vez que se pode ocorrer o fenômeno de ressonância.
Na ressonância o sistema recebe energia, através de uma excitação, de frequência igual a uma de suas frequências naturais de vibração. Assim, acontece a superposição das ondas alterando sua energia, modificando, portanto sua amplitude. Logo, a estrutura se encontra em estado crítico.
Sendo assim, o presente trabalho visa o desenvolvimento de um programa computacional que permite a obtenção das frequências naturais e seus respectivos modos de vibrações de torres construídas em tubos de aço e a comparação destes resultados com o software de análise estrutural e dinâmica SAP200, de modo a avaliar sua confiabilidade. O método utilizado para a análise dinâmica foi o Método dos Elementos Finitos e toda sua execução foi feita na linguagem de programação C++, concebida na plataforma livre do Visual Studio 2015 Express da Microsoft.
Palavras-chave: torres, análise dinâmica, vibração, C++, elementos finitos.
Referências:
[1] BOLINA, C. C. et al. CNMAI - Congresso Nacional de Matemática Aplicada à Industria. VIBRAÇÕES - AS FREQUÊNCIAS NATURAIS ESTIMADA E EXPERIMENTAL DE UMA ESTRUTURA, 21 Novembro 2014.
[2] MARTHA, L. F. MÉTODO DA RIGIDEZ DIRETA PARA MODELOS ESTRUTURAIS LINEARES E ELÁSTICOS. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011.
[3] MIRLISENNA, G. ESSS. MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS: O QUE É?, 22 Janeiro 2016.
NBR 8800, A. B. D. N. T. (.Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Rio de Janeiro: ABNT, 2008.
[4] OLIVEIRA, V. U. S. ANÁLISE SÍSMICA DE PÓRTICOS PLANOS METÁLICOS UTILIZANDO O MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS. Universidade de Brasília. Brasília, p. 79. 2016.
2018
/1
Equipe integrante: Eduardo Sarquis Soares¹; Ana Rita Alencar Peixoto²; Augusto Leão Alvares da Silva³; Camila Cristina Oliveira³; Débora de Fátima Batista²; Isabella Renata Silva Gomes³'; Janderson Oliveira Silva³"; Joice Xavier Lima²; Lorena Ozaires de Aguilar³'".
¹Professor do Departamento de Tecnologia em Engenharia Civil, Computação e Humanidades da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluno(a) do curso de Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
³Alunos do curso de Graduação em Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
³'Aluno(a) do curso de Graduação em Engenharia de Telecomunicações da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
³"Aluno(a) do curso de Graduação em Engenharia Mecatrônica da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
³'"Aluno(a) do curso de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: esarquis@ufsj.edu.br.
Este projeto consiste na produção de vídeos sobre assuntos científicos destinados a estudantes da educação básica. Esses vídeos são disponibilizados na internet em um canal próprio. O projeto surgiu de uma demanda de alunos de engenharia que perceberam lacunas consideráveis em sua formação científica no ensino fundamental e no ensino médio. Dessa demanda surgiu a ideia da produção de vídeos educativos, apostando-se na percepção de que é necessário ter um bom domínio do conteúdo que se quer ensinar.
O desenvolvimento do projeto tem indicado que os estudantes da UFSJ realmente têm de enfrentar suas próprias dificuldades conceituais enquanto produzem os vídeos. Em uma das atividades do projeto, por exemplo, um grupo de alunas se embaraçou diante de um experimento que tomou um rumo inesperado. A própria gravação da cena registrou esse embaraço. O episódio foi analisado e incorporado a uma dissertação de mestrado, já defendida.
Os vídeos são planejados para servirem de ferramentas auxiliares no trabalho dos professores das áreas científicas da educação básica. Devido a vários fatores, incluindo-se aí a falta de tempo dos professores para preparar aulas práticas, a educação científica no país, de uma maneira geral, é bem precária. Supõe-se que o professor tem um prepara teórico razoável e ele poderá contar com os vídeos como instrumento capaz de enriquecer seu trabalho. Sendo assim, a produção dos roteiros é pensada levando-se em conta a possibilidade de os vídeos estarem presentes em aulas de ciências, com experimentos e questões estimulantes. Os roteiros procuram incorporar uma metodologia que, em alguns momentos, dirige questões aos expectadores e os convida a dar uma pausa na reprodução e pensar sobre aquela questão antes de seguir adiante. Espera-se que o professor tire proveito desses momentos e, pausando a reprodução dos vídeos, convide os alunos a debater a questão proposta.
O projeto envolve, portanto, aspectos de pesquisa e extensão. As ações de pesquisa procuram investigar os efeitos do material produzido sobre os alunos e sobre os usuários dos vídeos em geral. O trabalho iniciou-se em 2016. Além da dissertação de mestrado, alguns trabalhos de conclusão de curso também tiraram proveito das investigações possibilitadas pelas ações do projeto.
Palavras-chave: ensino de ciências, produção de vídeos científicos, formação científica na educação básica.
2017
/2
Análise de Opiniões e Polarização de Ideias em Redes Sociais
Equipe integrante: Marconi de Arruda Pereira¹; Marcelo Silva Batista²; Carolina Reciate da Costa³.
¹Professor do Departamento de Tecnologias em Engenharia Civil, Computação e Humanidades da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluno de Graduação em Engenharia Mecatrônica da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
³Aluna de Graduação em Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: marconi@ufsj.edu.br
As redes sociais se tornaram um ambiente relevante de debates sobre os mais diversos temas e são utilizadas por pessoas de diferentes perfis. Em especial, nota-se a formação de pólos ideológicos quando se trata de mobilização em relação a algum assunto popular, em particular, no que tange o âmbito político.
Existem trabalhos [1][2][3] que apresentam medidas quantitativas do grau de polarização de um grupo de pessoas. Especificamente, busca-se mapear como as informações fluem, são contestadas ou até mesmo omitidas por determinado conjunto de pessoas. Por exemplo, quando o assunto em questão é o uso de armas de fogo por civis. Pólos extremos, favoráveis ou contrários são formados e visam publicar e replicar informações que reforcem suas opiniões. Dessa forma, um pólo à favor posta e "curte" notícias, sites e textos valorizando o porte e uso de armas de fogo. Por outro lado, um pólo contrário posta e "curte" informações sobre os perigos e desvantagens do uso dessas armas. Evidentemente, podem existir pessoas que não estão necessariamente em um dos dois pólos extremos. Nesse caso, informações mais moderadas podem ser compartilhadas e "curtidas" por esse grupo de pessoas.
O presente projeto pesquisa foi dividido em duas etapas: a primeira etapa teve como objetivo montar um ferramental computacional para análise de discussão e debate de ideias em redes sociais. O trabalho utilizou como estudo de caso o debate político, desde o fim da campanha presidencial brasileira, em novembro de 2014, até fevereiro de 2016, onde diversas manifestações eram organizadas em todo país. Assim, os dados foram extraídos de redes sociais e foram separados e analisados com o uso do software Gephi, de tal forma a se obter um conjunto de 148 grafos que evidenciaram uma mudança na polarização de opiniões na medida em que fatos relevantes, do ponto de vista econômico e criminal, iam surgindo no noticiário nacional, sugerindo alteração no modo como as opiniões foram expostas. O segundo trabalho buscou formas de classificar o sentimento das pessoas na rede, de tal maneira a tentar inferir se o sentimento manifestado era positivo ou negativo mediante o surgimento de um fato relevante. Diferentes ferramentas de aprendizado de máquina foram utilizadas, tais como máquina de vetor de suporte, máxima entropia, árvore de decisões, random forest e bootstrap aggregation. Além disso, foram utilizadas duas métricas distintas: F-score e erro médio na validação cruzada. Conclui-se que métodos de aprendizagem de máquina são adequados para se quantificar o conceito sociológico de polarização de opiniões em redes sociais. No entanto, avaliar o desempenho de um classificador baseado em uma única métrica pode levar a conclusões enganosas sobre a real eficiência dos métodos de aprendizagem.
Palavras-chave: rede social, polarização, debate, aprendizado de máquina.
Referências:
[1] GRUZD, A. Investigating Political Polarization on Twitter: A Canadian Perspective. Internet, Politics, Policy 2012: Big Data, Big Challenges? Oxford, UK, 2012.
[2] GUERRA, P. H. C.; MEIRA JR., W.; CARDIE, C.; KLEINBERG, R.; A Measure of Polarization on Social Media Networks based on Community Boundaries. 7th International AAAI Conference on Weblogs and Social Media (ICWSM 2013), Boston, USA, 2013.
[3] LEE, J. K.; CHOI, J.; KIM, C.; KIM, Y.; Social Media, Network Heterogeneity, and Opinion Polarization. Journal of Communication, Vol. 64, Iss. 4, pp. 702–722, 2014.
2017
/1
Aperfeiçoamento tecnológico de sistemas anaeróbios aplicados ao tratamento de esgotos sanitários
Equipe integrante: Jackson de Oliveira Pereira¹; Carlos Alberto Cantamissa²; Cláudia Thayara da Silva²; Fábio Lucas Almeida Santos²; Mayara Caroline de Siqueira³; Leonardo da Silva Vargas²; Wyller Braga Calais².
¹Professor do Departamento de Tecnologia em Engenharia Civil, Computação e Humanidades da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluno(a) do curso de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
³Aluno(a) do curso de Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: jackson@ufsj.edu.br.
Os reatores biológicos anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (do inglês Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB) constituem a primeira alternativa de projeto de uma estação de tratamento de esgotos no Brasil devido às várias vantagens dessa tecnologia, notadamente, os baixos custos de construção, operação e manutenção. No entanto, após três décadas de aplicação desse reator, foi constatado que o mesmo tem limitada capacidade de retenção dos microrganismos no seu interior, o que em última análise acaba por reduzir sua eficiência; além de apresentar problemas associados aos compostos gordurosos presentes no esgoto, que acabam fazendo com que o reator apresente elevada perda do biogás gerado no tratamento anaeróbio do esgoto, provocando a geração de maus odores e a emissão de metano (um gás que provoca o efeito estufa) para a atmosfera. Visando minimizar tais deficiências,os integrantes desse projeto de pesquisa vêm desenvolvendo estudos de aperfeiçoamento desse reator, com foco em mudanças na sua configuração interna, que propiciem maior retenção física dos microrganismos e menor perda de biogás do reator.
Palavras-chave: reator UASB, tratamento de esgoto sanitário, perda de sólidos, perda de biogás.
Publicações: http://doi.editoracubo.com.br/10.4322/dae.2016.021
http://www.premioodebrecht.com/livros/brasil/2014/files/assets/basic-html/index.html#1