Autor: Universidade Federal do Rio de Janeiro

Título

  ANÁLISE DE DESEMPENHO DE CONCRETO COM AREIA DE BRITA REFORÇADO COM FIBRAS DE AÇO PARA PAVIMENTOS

Orientador(a)

    Prof. Conrado Vidotte Plaza

    Co-orientador: Thiago Variz de Miranda

Resumo

  Diante do crescimento das cidades e da situação atual das estradas e rodovias brasileiras, a utilização do pavimento rígido se torna uma alternativa relevante e eficiente devido a sua alta vida útil e baixa necessidade de manutenção. No entanto, devido ao concreto possuir baixa resistência à tração, baixa resistência à fadiga e à fissuração, por exemplo, a tecnologia do concreto reforçado com fibras de aço se apresenta como uma ótima possibilidade para se melhorar significativamente essas e outras importantes propriedades. Porém, devido ao alto consumo de concreto na pavimentação, faz-se necessária uma maior preocupação com relação aos recursos naturais utilizados em sua produção. A areia natural é um destes recursos que vem se esgotando em vários países, com exploração desenfreada nos leitos dos rios, portanto, a areia de brita se torna uma ótima alternativa de substituição, gerado a partir de resíduos do processo de britagem. Este trabalho apresenta um estudo do concreto reforçado com fibras de aço e substituição gradativa da areia natural pela areia de brita, no intuito de analisar as resistências à compressão axial e compressão diametral (tração indireta) do concreto composto por esses materiais, a fim de ser utilizado na pavimentação rígida. Além disso, foi averiguado a consistência alcançada por cada traço estudado, com análise de seus resultados para viabilidade de execução. Os resultados mostraram significativos ganhos de propriedades importantes para uso em pavimentação, como resistência à tração, resistência à propagação de fissuras e até aumento na resistência à compressão axial. Evidenciando, assim, a possibilidade de utilização da areia de brita na composição do concreto da pavimentação, juntamente com as fibras de aço. No entanto, a areia de brita retardou o ganho de resistência do concreto tanto para compressão quanto para tração, podendo não ser indicada a sua utilização para os casos onde se deseja resistência inicial, como por exemplo para a abertura da pista ao tráfego antes da completa cura do concreto.

Abstract

  The growth of cities and the current situation of Brazilian roads and highways brings the use of rigid pavement as a relevant and efficient alternative due its high useful life and low maintenance needs. However, the concrete has low tensile strength, low fatigue strength and cracking, for example, the steel fiber reinforced concrete technology presents as an excellent possibility to improve these and other important properties. Due to the high consumption of concrete in the paving, it becomes necessary a greater concern about the natural resources used in its production. The natural sand is a resource that is being depleted in several countries, with unbridled exploitation in the riverbeds, then crushed sand is a great substitution alternative, generated from waste of the rock crushing process. This research presents a study of reinforced concrete with steel fibers and gradual replacement of natural sand by crushed sand, in order to analyze the resistance to axial compression and diametric compression (indirect traction) of the concrete composed of these materials, to be used in rigid paving. Besides that, the consistency achieved by each trait studied was analyzed to verify its viability of execution. The results showed significant gains of important properties for use in paving, such as tensile strength, resistance to crack propagation, and even increase in resistance to axial compression. Therefore, the results corroborate for possibility of using crushed sand in the composition of the concrete for pavements, together with the steel fibers. However, the crushed sand has retarded the resistance gain of the concrete for both compression and traction, it is not indicated its use in cases where initial resistance is necessary, such as for opening the to the traffic before the concrete is completely cured.

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Título

  AANÁLISE DA VIABILIDADE DE UM SISTEMA DE CAPTAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ÁGUA PLUVIAL EM UM SHOPPING CENTER

Orientador(a)

   Profa. MSc. Beatriz Rohden Becker

Resumo

  Um dos principais elementos vitais para todos os seres vivos, a água assumepapel primordial no dia-a-dia da maioria dos seres humanos. Embora seja um recurso
natural renovável, sua indisponibilidade por escassez ou contaminação pode comprometer o bem-estar e sobrevivência de toda população. Diante disso, cresce o interesse por fontes alternativas que suprimam o uso de água potável para usos não potáveis, com intuito de conservar a existência deste recurso nos mananciais. Neste contexto, os sistemas de captação de água de chuva apresentam-se como excelente alternativa para economia de consumo de água para fins não potáveis, além de ser um importante mecanismo de contenção de enchentes e alagamentos em áreasurbanas, visto que retira grande parte do volume de água de chuva que seria destinado ao sistema de drenagem urbana. Portanto, este trabalho visa analisar a viabilidade técnica e econômica para que seja executado um sistema de aproveitamento de água pluvial num shopping center localizado na cidade de Macaé, Rio de Janeiro. Para que estas questões sejam avaliadas, são realizados todos os cálculos necessários para o dimensionamento da rede de captação, armazenamento e disponibilização da água de chuva coletada na cobertura da edificação. Deste modo, avalia-se a possibilidade técnica de ser implantando o sistema de aproveitamento de água de chuva, diante do investimento necessário para que a atual estrutura do empreendimento seja adaptada para tal finalidade, considerando as atuais despesas com o consumo de água e as economias proporcionadas pela substituição da água potável pela água de chuva em atividades de consumo não potável. Desta forma, avalia-se que a execução do sistema, conforme dimensionado, mostra-se viável de modo que o investimento a ser realizado pelo empreendedor proporcione benefícios econômicos a longo prazo e benefícios socioambientais imediatos, diante da economia de água potável a ser realizada.

Abstract

 Water is one of the main vital elements for all living beings, playing a major role in the daily lives of most humans. Although it is a renewable natural resource, its unavailability for scarcity or contamination can compromise the well-being and survival of the entire population. Thus, there is growing interest in alternative sources that suppress the use of potable water for non-potable uses, with the intention of conserving the existence of this resource in the springs. In this context, rainwater catchment systems are an excellent alternative for saving non-potable water consumption, as well as being an important mechanism for flood and flood containment in urban areas, since it removes much of the rainwater volume that would be driven to urban drainage system. Therefore, this paper aims to analyze the technical and economic feasibility of running a rainwater harvesting system in a shopping mall located in the city of Macaé, Rio de Janeiro. In order to evaluate these questions, all necessary calculations were performed for dimensioning the capturing, storage and availability of rainwater collected on the building’s roof. Thus, the technical possibility of implementing the rainwater harvesting system is evaluated, considering the necessary investment to adapt the current structure of the project, considering recent expenses with water consumption and the savings provided by the substitution of drinking water for rainwater in non-drinking activities. Thus, the implementation of the system was analyzed, as dimensioned, proving to be viable so that the investment to be made provides long-term economic benefits and immediate social and environmental benefits, in view of the drinking water savings to be realized.

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Título

  DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE CAPTAÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAIS PARA FINS NÃO POTÁVEIS EM UMA EDIFICAÇÃO PÚBLICA NA CIDADE DE CACHOEIRO DE ITAPEMIRIM/ES

Orientador(a)

    Profa. Beatriz Rohden Becker

Resumo

  Embora a concepção de projetos de captação de água de chuva no Brasil ainda seja pouco difundida, muitas construtoras sabem que esta é uma ação de responsabilidade social, e aos poucos esse tema ganha espaço no mercado da construção civil. Em virtude disso, este estudo tem como objetivo analisar o potencial de captação de águas pluviais no Instituto Federal do Espírito Santo (IFES) da cidade de Cachoeiro de Itapemirim/ES para uso não potável, comparando os diferentes métodos de dimensionamento de sistema de captação descritos pela norma ABNT NBR 15.527/2007. Através da utilização de dados pluviométricos locais, de valores reais de consumo de água potável na edificação em estudo, do número de usuários e outros dados levantados “in loco”, foi realizado o dimensionamento do sistema de captação de água de chuva, bem como a obtenção do “payback” estimado do investimento do projeto. Além disso, o software Netuno 4 foi utilizado na simulação para um dimensionamento mais refinado do sistema de coleta. Este estudo de caso foi adotado para mostrar a viabilidade da implantação de projetos de aproveitamento de águas pluviais em edificações, sejam públicas ou privadas, com um tempo de retorno favorável ao investimento aplicado, gerando economias e incentivando a sustentabilidade. Dentre os métodos utilizados para o dimensionamento do reservatório, o de Rippl retornou um potencial de utilização de água pluvial satisfatório (70,86%) para a série histórica analisada, comparado ao percentual de substituição da demanda total por água de chuva (76%). Além disso, o custo unitário de implantação do projeto utilizando-se este método foi mais satisfatório que os outros métodos trazidos pela norma: Prático Alemão, Prático Australiano e da Simulação. O método Prático Inglês, apesar de ter apresentado um custo unitário de implantação menor que o de Rippl, não é o mais indicado para o dimensionamento do reservatório inferior, uma vez que ele não leva em conta a demanda de consumo de água na edificação. O método de Azevedo Netto originou um tempo de retorno elevado (16 anos aproximadamente) comparado ao período de análise de 20 anos utilizado no estudo. Os demais métodos oscilaram entre 6 e 8 anos.

Abstract

  Although the conception of rainwater catchment projects in Brazil is still not widespread, many construction companies know that this is a socially responsible action, and this theme is slowly gaining ground in the construction market. Because of this, this study aims to analyze the potential of rainwater catchment at the Federal Institute of Espírito Santo (IFES) of Cachoeiro de Itapemirim / ES for non-potable use, comparing the different methods of sizing system described by ABNT NBR 15.527/2007. Through the use of local rainfall data, the actual values of drinking water consumption in the building under study, the number of users and other data collected “in loco”, the rainwater catchment system was dimensioned as well as the obtaining the estimated payback of the project investment. In addition, the Netuno 4 software was used to simulate a more refined sizing of the collection system. This case study was adopted to show the feasibility of implementing rainwater projects in public and private buildings, with a favorable return time on investment, generating savings and encouraging sustainability. Among the methods used for reservoir sizing, Rippl’s returned a satisfactory rainwater utilization potential (70.86%) for the historical series analyzed, compared to the percentage of total rainwater demand substitution (76.01%). In addition, the unit cost of project implementation using this method was more satisfactory than the other methods brought by the standard: German Practice, Australian Practice and Simulation. The Practical English method, despite having a lower unit cost of implementation than the Rippl, is not the most suitable for sizing the lower reservoir, since it does not take into account the water consumption demand in the building. Azevedo Netto’s method resulted in a high payback time (approximately 16 years) compared to the 20-year analysis period used in the study. The other methods ranged from 6 to 8 years.

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  PROPOSTA DE INSTALAÇÃO DE UM TELHADO VERDE SOB A ESTRUTURA DE UM TELHADO CERÂMICO INTEGRANDO O APROVEITAMENTO DA ÁGUA DE CHUVA E PAINEIS FOTOVOLTAICOS

Orientador(a)

    Profa. Beatriz Rohden Becker

Resumo

  O processo de urbanização e o aumento das construções são responsáveis por inúmeros problemas ambientais que produzem diversos impactos no meio urbano. Diante desse cenário, a necessidade de buscar soluções sustentáveis que possam compensar ou amenizar os impactos negativos causados pela urbanização torna-se fundamental. A partir dessa problemática, o presente estudo teve como objetivo analisar a viabilidade (técnica e econômica) de instalação de um telhado verde integrado à tecnologia fotovoltaica com captação e aproveitamento da água da chuva, a partir de uma estrutura de madeira de telhado cerâmico existente, considerando uma casa hipotética. Por meio do dimensionamento, levantamento de custos e cálculo do tempo de retorno do investimento (payback) dos sistemas, buscou-se pelos resultados encontrados e analisados demonstrar que, apesar do elevado investimento inicial, a integração dos sistemas gera diversos benefícios tanto para o usuário quanto para seu entorno, o que justifica o valor do investimento. Os resultados indicaram que o custo de implantação do telhado verde foi de cerca de 70% do custo total dos três sistemas, apresentando um payback de 8-9 anos. No entanto, quando considerando os sistemas propostos integrados e a redução de consumo de energia elétrica que o telhado verde oferece por melhorar o conforto térmico, o tempo de retorno do investimento para instalação dos sistemas cai para 5-6 anos.

Abstract

 The urbanization process and the increase of buildings are responsible for numerous environmental problems that produce several impacts on the urban environment. Given this trend, there is a growing need for sustainable solutions that can compensate or mitigate the negative impacts caused by urbanization becomes essential. Regarding this problem, the present study aimed to analyze the feasibility (technical and economic) of installing a green roof integrated with photovoltaic technology and rainwater collection, from an existing ceramic roof wood structure, considering a hypothetical house. Through dimensioning, costs survey and calculation of the investment return time (payback) of the systems, it was sought by the results found and analyzed to demonstrate, that despite the high initial investment, the integration of systems generates several benefits for both the user and the surroundings, which justifies the value of the investment. The results indicated that the cost of implementing the green roof was about 70% of the total cost of the three system, showing a payback of 8-9 years. However, when considering the proposed integrated systems and the reduction in electricity consumption that the green roof offers for improving thermal comfort, the payback time for installing the systems drops to 5-6 years.

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Título

EFEITOS DO CARREGAMENTO DE VENTO NAS ESTRUTURAS E FUNDAÇÕES DE TORRES DE LINHAS DE TRANSMISSÃO

Orientador(a)

Orientador: Gustavo Vaz de Mello Guimarães

Co-orientador: Lucas Lisbôa Vignoli

Resumo

 Torres de linhas de transmissão normalmente experimentam diversos tipos de carregamentos além de peso próprio sendo que as cargas provenientes da ação dos ventos, geralmente, são preponderantes no dimensionamento de suas estruturas e fundações. As cargas podem ser classificadas em invariáveis com o tempo (estáticas) e variáveis com o tempo. Carregamentos variáveis com o tempo podem ser tratados como carregamentos dinâmicos se as forças de inércia forem incluídas na análise da resposta. No projeto de fundações e estruturas para linhas de transmissão em grandes travessias de rios, os carregamentos e dimensões da estrutura (grandes períodos de retorno para os eventos de projeto e frequência natural reduzida) se tornam cada vez mais significativos conforme se buscam soluções mais arrojadas e econômicas. Neste sentido, o presente trabalho faz uma comparação do projeto de estruturas e fundações de torres de linhas de transmissão ponderando a ação dos ventos. Além disso, uma análise do comportamento estático e dinâmico do sistema torre-fundações considerando a interação solo-estrutura é realizada.

Abstract

  Transmission line towers typically experience various types of loads, in addition to the self-weight, and the wind loads are generally preponderant in the design of their structures and foundations. The loads can be classified as time-invariant (static) and variable over time. Variable loads over time can be treated as dynamic loads if the inertial forces are included in the response analysis. In the design of foundations and structures for transmission lines in large crossings of rivers, due to the high loads and dimensions of the structure (large return periods for the design events and reduced natural frequency), the influence of these effects becomes more and more significant as the search for bolder and more economical solutions for the structures and foundations project is sought. In this sense, the present work makes a comparison of the design of structures and foundations of towers of transmission lines pondering the action of the winds. In addition, an analysis of the static and dynamic behavior of the towerfoundations system considering soil-structure interaction is also performed.

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