Categoria: 2019

Título

    DIMENSIONAMENTO GEOTÉCNICO DE FUNDAÇÃO EM ESTACA PARA GALPÃO EM ESTRUTURA METÁLICA

Orientador(a)

Orientador: Gustavo Vaz de Mello Guimarães

Resumo

    Este documento tem como objetivo realizar o dimensionamento geotécnico das estacas de um galpão em estrutura metálica localizado em Cabo-Frio, Região dos Lagos/R.J. Para isso foram realizadas estimativas da capacidade de carga geotécnica das fundações utilizando diferentes métodos semi empíricos tradicionais. Para os métodos utilizados foram verificadas algumas premissas adotadas por projetistas daquela região. As análises também consideraram diferentes tipos e geometrias de fundações em estacas. Por fim, o trabalho apresenta um estudo de otimização de custos de execução das estacas da obra. Após todas as etapas, o autor propõe um projeto de fundação em estacas hélice contínua que garante, ao atender os padrões de segurança mínimos determinados pelas normas regentes, qualidade, economia e agilidade na execução.

Abstract

      This document has as main goal, to perform the geotechnical sizing of the foundation of a metallic structural shed, as well the analysis and optimization of this project, as a way of ensure a well-planned project providing quality and less cost of execution and materials. To do so will be estimated the geotechnical loads of foundations using different traditional methods, for different types and geometry of foundation, following these steps an analysis of optimization shall be carried out, comparing the results with its respective costs. Making through all this process the author will provide a foundation project for a metallic structural shed that grants, while attending all the security standards, quality and economy.

Título

PROJETO ANALÍTICO DE UM PERMUTADOR DE CASCO E TUBOS

Orientador(a)

Orientador: Diego Cunha Malagueta

Resumo

 Os trocadores de calor de casco e tubos são amplamente utilizados em processos industriais. Neste trabalho, um trocador do tipo casco e tubos para resfriamento do gás processado de uma unidade de processamento de gás natural foi modelado matematicamente, utilizando o método de Bell-Delaware, uma ferramenta de cálculo consolidada em relação às considerações de projeto e construção. O modelo matemático, levando em consideração fatores de correção do processo de troca térmica e do regime de escoamento. É explicado o princípio de funcionamento, bem como seus principais componentes e características construtivas. Comparado ao método da diferença de temperatura média logarítmica, os resultados se mostraram satisfatórios, dispensando uso de softwares de simulação, que tem elevado custo no mercado, para o projeto do permutador.

Abstract

  Shell and tube heat exchangers are widely used in industrial processes. In this paper, a shell and tube type exchanger for cooling the processed gas of a natural gas processing unit was be mathematically modeled using the Bell-Delaware method, a consolidated calculation tool with respect to design and construction considerations. The mathematical model, taking into consideration correction factors of the thermal exchange process and the flow regime. The working principle is explained, as well as its main components and constructive characteristics. Compared to the logarithmic mean temperature difference method, the results were satisfactory, avoiding the use of high cost simulation software for the exchanger design.

Título

ANÁLISE COMPARATIVA DE UM CICLO RANKINE ORGÂNICO DE ACORDO COM DIFERENTES FLUIDOS DE TRABALHO

Orientador(a)

Orientador: Diego Cunha Malagueta

Resumo

O presente trabalho objetiva a seleção dos principais fluidos orgânicos para trabalhar no ciclo Rankine orgânico entre as temperaturas de 100 a 300 °C, avaliando suas características físico-químicas e termodinâmicas. Os resultados discutidos aqui foram obtidos através de simulações computacionais em diferentes patamares de temperatura e pressão. Dados estes resultados, os fluidos foram comparados em relação à eficiência, vazão e valores de pressão e temperatura. Uma metodologia de trabalho com fluidos secos e fluidos isentrópicos é proposta a fim de compará-los. A utilização do software CoolProp é satisfetoria para os cálculos das propriedades termodinâmicas. Conclui-se que a seleção de um fluido dependerá das características de necessidades do projeto, Os hidrocarbonetos se mostraram como uma boa opção como fluidos secos para utilização no ORC.

Abstract

  The present work aims at the selection of the main organic fluids to work in the organic Rankine cycle between the temperatures of 100 and 300 ° C, evaluating their physicochemical and thermodynamic characteristics. The results discussed here were obtained through computational simulations at different temperature and pressure levels. Given these results, the fluids were compared in relation to their efficiency, flow rate and pressure and temperature values. A methodology of work with dry fluids and isentropic fluids is proposed in order to compare them. The use of CoolProp software is satisfactory for the thermodynamic properties calculations. It is concluded that the selection of a fluid will depend on the needs characteristics of the project. Hydrocarbons have proved to be a good choice as dry fluids for use in ORC.

Título

ANÁLISE DA SECAGEM CONVECTIVA EM CONDIÇÕES EXTERNAS CONSTANTES DE FATIAS DE MAÇÃ DO TIPO GOLDEN DELICIOUS

Orientador(a)

Orientador: Diego Cunha Malagueta

Resumo

   A secagem convectiva depende, basicamente, dos parâmetros do ar externo de secagem, isto é, sua temperatura, umidade relativa e velocidade, e das características do material, como as suas propriedades físicas, sua geometria, sua quantidade de água, porosidade e outros. Muitas vezes, para a secagem de produtos agrícolas, as características do produto não podem ser alteradas. Assim, torna-se evidente que os parâmetros do ar possuem um papel de extrema importância para o processo, já que é a partir deles que é possível alterar a cinética de secagem do produto. Desse modo, o objetivo do presente estudo é compreender e analisar a influência dos parâmetros do ar externo (temperatura, velocidade e umidade relativa) sobre a secagem de um produto agrícola. O produto utilizado para o estudo foi a maçã do tipo Golden Delicious, a qual foi cortada transversalmente (em formatos de rodelas) para os experimentos de secagem. Ao todos foram realizados quatro experimentos, alterando-se apenas um parâmetro de cada vez. Para o primeiro experimento de secagem, os parâmetros do ar foram de 55 ºC, 15% de U.R. e 2 m/s. Para o segundo alterou-se apenas a velocidade do ar, o parâmetros foram de 55ºC, 15% de U.R. e 3 m/s. No terceiro os parâmetros foram de 60 ºC, 15% de U.R. e 2 m/s. No quarto experimento os parâmetros foram de 55ºC, 10% de U.R. e 2 m/s. Para cada um dos experimentos, obteve-se a cinética de secagem, sendo possível compará-las posteriormente. Ao compará-las, constatouse que todas as alterações dos parâmetros do ar, aceleraram as taxas de secagem, o que reduziu as o tempo em quase 50%. A velocidade do ar se mostrou mais efetiva durante o período inicial de secagem, quando os parâmetros externos de secagem que controlam o processo. Já a temperatura se mostrou eficiente durante todo o período de secagem, principalmente quando a secagem se torna dependente da difusão da água do interior do produto para o exterior. A umidade relativa também elevou as taxas de secagem, e ainda permitiu alcançar um teor de umidade final menor.

Título

  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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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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   UM ESTUDO DE CUSTO BENEFÍCIO DE CONSTRUÇÕES COM FARDOS DE PALHA E ANÁLISE DE DADOS INTERNACIONAIS OBTIDOS ATRAVÉS DO MÉTODO SURVEY

Orientador(a)

    Prof. Bruno Barzellay Ferreira da Costa

Resumo

    Os conceitos de desenvolvimento sustentável e sustentabilidade têm se difundido em escala global em diversos setores, incluindo a construção civil, cujos impactos ambientais são significativos. Por este motivo, a tomada de decisão quanto aos materiais e métodos construtivos a serem utilizados na construção, deve considerar não apenas os aspectos técnicos e econômicos, mas também relacionados ao meio ambiente. A palha é um material residual agrícola em abundância no Brasil, já que o país é um significativo produtor de grãos em escala mundial, e o seu uso na construção é uma alternativa sustentável. Este trabalho consiste na compilação de informações encontradas sobre a construção com fardos de palha ao redor do mundo, apresentando características físicas, técnicas e métodos específicos desse tipo de construção. Posteriormente, foi elaborado um estudo de custo benefício para execução de um projeto que consiste na vedação de paredes de uma residência, utilizando alvenaria convencional e fardos de palha. Foi considerada a realização da obra em Macaé, Rio de
Janeiro, e os custos foram estimados para que seja possível estabelecer uma comparação entre os mesmos. Também foi realizado um survey, através de um questionário online, com proprietários de construções de casa com fardos de palha de diversos países. Foram analisadosos resultados obtidos, com o objetivo de compreender as satisfações e insatisfações da população amostral. Apesar dos problemas e desvantagens levantadas ao longo do survey, unanimemente os proprietários afirmam estar satisfeitos com suas residências e 96,0% construiriam novamente ou recomendariam esse tipo de construção a outras pessoas.

Abstract

    The concepts of sustainable development and sustainability have been widespread in global scale on several sectors, including construction, whose environmental impacts are significant. For this reason, the decision on the materials and construction methods to be used in theconstruction, should consider not only the technical and economic aspects, but also the environment. Straw is an agricultural waste material in abundance in Brazil, whereas the country is a significant world producer of grains, and its use in construction is a sustainable alternative. This work consists in the compilation of information about straw bale construction around the world, presenting the physical characteristics, techniques and methods specific to this type of construction. Posteriorly, a cost benefit study was elaborated to carry out a project that consists of the wall sealing of a residence, using conventional masonry and straw bales. It was considered that the project was carried out in Macaé, Rio de Janeiro, and costs were estimated so that a comparison could be made between them. A survey was also carried out, through an online questionnaire, with homeowners of straw bale houses from different countries. The results obtained were analyzed in order to understand the satisfactions and dissatisfactions of the sample population. Despite the problems and disadvantages raised throughout the survey, the owners unanimously claim to be satisfied with their homes and 96.0% would build or recommend this type of construction to others.

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  ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DO CONCRETO LEVE NÃO ESTRUTURAL COM SUBSTITUIÇÃO DE AGREGADO MIÚDO POR RESÍDUO DE PRANCHA DE SURFE

Orientador(a)

    Prof. Gustavo Vaz de Mello Guimarães

Resumo

  Este trabalho teve como objetivo avaliar a resistência à compressão do concreto leve com a substituição do agregado miúdo por resíduo de pranchas de surfe. Também foram analisados a absorção de água dos corpos de prova e suas massas especificas. Foram incorporados resíduo de prancha de surfe como componente para proporcionar, principalmente, redução de peso do concreto. As dosagens de concreto leve com resíduo de prancha de surfe (RPS) estudadas foram compostas basicamente por: cimentos CPII-E-32, agregado graúdo (brita), agregado miúdo (areia), resíduo de prancha de surfe e água. Ao final da pesquisa experiemental, após a análise de 5 traços distintos, foi possível observar a redução da resistência a compressão e da massa específica, além de um aumento na absorção, conforme o acréscimo de RPS, ambos resultados, naturalmente, em comparação ao concreto convencional.

Abstract

    This study has as objective to evaluate the compressive strength of the lightweight concrete with replacement of fine aggregate by surfboard residue. Were also analyzed the water absorption and your specific masses. Were incorporated the surfboard residue as component to provide, mainly, weight reduction of concrete. The dosages of lightweight concrete with surfeboard residue (SR) studied were composed basically for: cement CPII-E-32, coarse aggregate (rock), fine aggregate (sand), surfboard residue and water. At the end of the research, after the analysis of 5 distinct dosages, it was possible to observe the reduction of the compressive strength and the specific mass, besides an increase in the absorption, as the increase of SR, both results, of course, compared to conventional concrete.

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  ANÁLISE GEOTÉCNICA DE FUNDAÇÕES EM ESTACAS A PARTIR DE MÉTODOS SEMI-EMPIRICOS E DINÂMICOS: ESTUDO DE CASO – BLOCO D – UFRJ/MACAÉ

Orientador(a)

    Prof. Gustavo Vaz de Mello Guimarães

Resumo

  Graças a ampliação constante do campus universitário da prefeitura municipal de Macaé nos últimos anos, foi possível a realização do acompanhamento e análise geotécnica das fundações do bloco D. A empresa responsável pela construção do empreendimento colaborou com todo o processo e o aprendizado teórico da sala de aula pôde, enfim, ser colocado na prática da engenharia do cotidiano. Neste contexto, este trabalho faz uma análise comparativa entre os cálculos de fundações profundas com estacas metálicas – tipo trilho TR-57 – considerando diferentes hipóteses de embuchamento para os elementos. Os dimensionamentos foram desenvolvidos através dos métodos AOKI e VELLOSO (1975) e DÉCOURT e QUARESMA (1978) com contribuição de DÉCOURT (1982) e DÉCOURT e QUARESMA (1982). Este estudo está baseado em perfis de sondagens reais de um edifício localizado na Cidade Universitária de Macaé – RJ. Um método dinâmico, com base na medida da nega do estaqueamento da obra, foi utilizado para fins de comparação com a capacidade de carga semi-empirica destas fundações.

Abstract

    The constant expansion of the university campus of Macaé municipal government in recent years, it was possible to carry out the monitoring and geotechnical analysis of the foundations of block D. The company responsible for the construction of the project collaborated with the whole process and theoretical learning of the room classroom could, finally, be put into the practice of everyday engineering. In this context, this work makes a comparative analysis between the deep foundations calculations with metal stakes – rail type TR-57 – considering different hypotheses of embuchamento for the elements. The sketches were developed using the methods AOKI and VELLOSO (1975) and DÉCOURT and QUARESMA (1978) with the contribution of DÉCOURT (1982) and DÉCOURT and QUARESMA (1982). This study is based on profiles of real surveys of a building located in university campus of Macaé – RJ. A dynamic method, based on the measurement of the negation of the work staking, was used for purposes of comparison with the semi-empirical load capacity of these foundations.

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   EFEITO DA UMIDADE DE FABRICAÇÃO NA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DE TIJOLOS SOLO-CIMENTO

Orientador(a)

    Prof. Gustavo Vaz de Mello Guimarães

Resumo

  Neste trabalho, através de uma metodologia experimental, foram analisados aspectos de tijolos modulares compostos por misturas solo-cimento produzidos em prensa manual, com a finalidade de encontrar relações entre a resistência dos tijolos e a variação em alguns parâmetros das normas específicas. A umidade ótima dos tijolos foi obtida através de um ensaio de compactação tipo Proctor Normal. Os tijolos foram rompidos em diferentes máquinas de ensaio a compressão, sendo alguns imersos previamente em água e outros não. A análise dos resultados obtidos foi feita utilizando ferramentas estatísticas. Os resultados permitem observar o impacto de algumas variáveis na resistência à compressão dos tijolos, além de informações para a elaboração de um portfólio para futuras práticas laboratoriais e produção de tijolos modulares de solo-cimento.

Abstract

    In this work, through an experimental methodology, aspects of modular bricks composed of soil-cement mixtures produced in a manual press were analyzed, in order to find relationships between the resistance of the bricks and the variation in some parameters of the specific standards. The optimal moisture of the bricks was obtained through a Proctor Normal type compaction test. Some bricks were previously immersed in water and others not, and broken in different compression testing machines. The analysis of the obtained results was done using statistical tools. The results allow to observe the impact of some variables on the compressive strength of the bricks, as well as information for the elaboration of a portfolio for future laboratory practices and the production of modular soil-cement bricks.

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