DSpace Coleção: Teses e dissertações defendidas no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
https://locus.ufv.br//handle/123456789/194
Teses e dissertações defendidas no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil2024-03-29T13:57:41ZSelf-sensing concrete blocks and mortar joints for health monitoring of structural masonry before and after exposure to high temperatures
https://locus.ufv.br//handle/123456789/32289
Título: Self-sensing concrete blocks and mortar joints for health monitoring of structural masonry before and after exposure to high temperatures; Blocos de concreto e juntas de argamassa autossensoras para monitoramento da integridade da alvenaria estrutural antes e após exposição a elevadas temperaturas
Autor(es): Nalon, Gustavo Henrique
Abstract: Self-sensing cementitious materials are emerging technologies for stress/strain monitoring and damage detection in structural members. This research presents the development and validation of innovative technology for Structural Health Monitoring (SHM) of concrete masonry: self-sensing concrete blocks and mortar joints containing carbon-black nanoparticles (CBN). A factorial experiment was carried out to evaluate the effects of lime/cement ratio and CBN dosage on the self-sensing, mechanical and microstructural behavior of masonry mortars. Different approaches for producing self-sensing concrete units were also investigated. The results indicated that epoxy-based structural adhesives provided the best bonding performance between cementitious sensors and concrete substrates. In addition, concrete units could be successfully cast around hardened cement-based sensors. When an expansive agent was added to the self-sensing matrix, the fresh cementitious sensor was successfully embedded into hardened concrete units. The effects of different types of shrinkage-reducing admixtures and expansive agents on the drying shrinkage, self-sensing properties, microstructure and strength of cementitious materials were also reported. Finally, a validation study was carried out to investigate the mechanical and piezoresistive behavior of self-sensing masonry units and joints applied to masonry prisms under uniaxial compression. This study covered the use of different types of concrete units, mortar bedding approaches, bonding arrangements, relative strengths of mortar and units, joint thicknesses, and locations of self-sensing regions. The self-sensing units and joints were found to be promising alternatives for stress and strain monitoring of structural masonry elements, before and after high temperatures. The self-sensing masonry also demonstrated the ability for real- time detection and quantification of damage due to exposure to elevated temperatures. The electrical response of the self-sensing masonry also provided valuable insights into the recovery of damage due to rehydration procedures. This research enabled the effective design and application of smart units and joints in SHM systems of concrete masonry. Keywords: Structural masonry; Structural Health Monitoring; self-sensing concrete unit; self-sensing masonry joint; high temperatures.; Materiais cimentícios autossensores são tecnologias emergentes aplicadas no monitoramento de tensões/deformações e detecção de danos em elementos estruturais. Esta pesquisa apresenta a criação e validação de novas tecnologias para Monitoramento da Integridade Estrutural (SHM) da alvenaria estrutural: blocos de concreto e juntas autossensores contendo nanopartículas de carbon black (CBN). Um experimento fatorial foi realizado para avaliar os efeitos da razão cal/cimento e do teor de CBN no comportamento autossensor, mecânico e microestrutural de argamassas de assentamento. Diferentes abordagens para produção de unidades de concreto autossensoras também foram estudadas. Adesivos estruturais à base de epóxi forneceram a melhor aderência entre sensores cimentícios e substratos de concreto. Unidades de concreto puderam ser moldadas em torno de sensores cimentícios no estado endurecido. Utilizando um aditivo expansor na matriz autossensora, também foi possível embutir o sensor cimentício no estado fresco em unidades de concreto no estado endurecido. Foram relatados os efeitos de aditivos redutores de retração e expansores na retração por secagem, propriedades autossensoras, microestrutura e resistência de materiais cimentícios. Finalmente, foi realizado um estudo de validação para investigar o comportamento mecânico e piezoresistivo de unidades e juntas autossensoras incorporadas em prismas de alvenaria sob compressão uniaxial, considerando-se diferentes tipos de unidades de concreto, padrões de assentamento, arranjos de blocos, resistências relativas argamassa/blocos, espessuras de juntas e posições das regiões autossensoras. Observou-se que unidades e juntas autossensoras são alternativas promissoras para monitorar tensões e deformações em elementos de alvenaria estrutural, antes e após elevadas temperaturas. A alvenaria autossensora também demonstrou a capacidade de detecção e quantificação em tempo real de danos por exposição a altas temperaturas, além de fornecer importantes informações sobre a recuperação de danos devidos ao procedimento de reidratação. A presente pesquisa permitiu a efetiva produção e aplicação de unidades e juntas autossensoras em sistemas de SHM de elementos de alvenaria. Palavras-chave: Alvenaria estrutural; Monitoramento da Integridade Estrutural; unidade de concreto autossensora; junta autossensora; temperatura elevada.
Tipo: Tese2024-02-23T00:00:00ZAnálise de algumas características geotécnicas de rejeitos dispostos no Quadrilátero Ferrífero visando alternativas de reuso
https://locus.ufv.br//handle/123456789/32281
Título: Análise de algumas características geotécnicas de rejeitos dispostos no Quadrilátero Ferrífero visando alternativas de reuso; Analysis of some geotechnical characteristics of tailings disposed in the Quadrilátero Ferrífero aiming at reuse alternatives
Autor(es): Diniz, Thiago Fonseca
Abstract: O estado de Minas Gerais possui parte significativa das reservas minerais do Brasil concentrada em uma região de 14 cidades, no Quadrilátero Ferrífero. Devido à importância do beneficiamento de ferro para a economia do Brasil, a região tem se deparado com a necessidade de produzir a partir de lavras de menor teor mineral e com restrição de áreas para disposição de rejeitos, visto a exaustão da capacidade das estruturas existentes e dificuldades legislativas de alteamentos e construção de novas barragens. Assim, a caracterização dos materiais contidos em estruturas auxilia na tomada de decisões para a continuidade das produções e aumento da segurança. O presente estudo buscou, através de publicações da literatura, realizar uma caracterização dos rejeitos do Quadrilátero Ferrífero coletados em diferentes etapas do processo de beneficiamento (espessamento, filtragem e após a disposição) e diferentes metodologias de disposição. As análises mineralógicas apresentaram hematita e quartzo em todas as amostras além de goethita em grande parte destas, fato que é esperado pela região de exploração ter características semelhantes. As análises químicas demonstraram percentual de ferro alto para barragens de Vargem Grande e Forquilha II apresentando teor de 59% e 54% aproximadamente. Em comparação com os resultados de teor de ferro dos rejeitos obtidos após o espessamento, os rejeitos coletados em estruturas apresentaram em média menor teor, o que pode ser explicado pela segregação que ocorre nas praias de deposição onde o material de maior densidade (ferro) tende a ser encontrado em regiões inferiores. Os resultados de granulometria apresentaram maior variabilidade para os rejeitos oriundos de barragens que recebem rejeito total, e as estruturas de empilhamento drenado (aterro hidráulico) apresentaram padrão mais definido, assim como os rejeitos filtrados direcionados para empilhamento, fato explicado pela necessidade de controle deste aspecto nos materiais dispostos, uma das condições para segurança da estrutura. Com relação à reutilização de material para beneficiamento são necessárias análises de composição química por faixa granulométrica identificando a presença de material de teor adequado em granulometrias que permitem beneficiamento nos processos de cada usina, o que, pelos resultados apresentados, representa boa oportunidade para alguns empreendimentos. O reemprego de rejeito como material na construção civil pode ser uma oportunidade de redução do passivo ambiental e aumento de capital, sendo necessário um tratamento prévio das faixas granulométricas desse material.; The state of Minas Gerais has a significant part of Brazil's mineral reserves concentrated in a region of 14 cities, the Quadrilátero Ferrífero. Due to the importance of iron processing for the Brazilian economy, the region has been faced with the need to produce from mines with lower mineral content and with restricted areas for the disposal of tailings, given the exhaustion of the capacity of existing structures and legislative difficulties of heightening and construction of new dams. Thus, the characterization of materials contained in structures helps in decision- making for the continuity of production and increased safety. The present study sought, through publications in the literature, to characterize the waste from the Quadrilátero Ferrífero in different stages of the beneficiation process (thickening, filtering and after disposal) and different disposal methodologies. Mineralogical analyzes showed hematite and quartz in all samples, in addition to goethite in most of them, a fact that is expected by the exploration region to have similar characteristics. Chemical analyzes showed a high percentage of iron for the Vargem Grande and Forquilha II dams, with a content of approximately 59% and 54%. Compared to the results of the iron content of the tailings obtained after thickening, the tailings collected in structures had a lower iron content on average, which can be explained by the segregation that occurs on the deposition beaches where the material of greater density (iron) tends to to be found in lower regions. The granulometry results showed greater variability for the tailings from dams that receive total tailings, and the drained stacking structures (hydraulic landfill) showed a more defined pattern, as well as the filtered tailings directed to stacking, a fact explained by the need to control this aspect in the disposed materials, one of the conditions for the safety of the structure. Regarding the reuse of material for processing, analyzes of chemical composition by granulometric range are necessary, identifying the presence of material with adequate content in granulometries that allow processing in the processes of each plant, which, according to the results presented, represents a good opportunity for some enterprises. The reuse of tailings as material in civil construction can be an opportunity to reduce environmental liabilities and increase capital, requiring prior treatment of the granulometric ranges of this material.
Tipo: Dissertação2023-10-27T00:00:00ZMetodologia para avaliação da usabilidade e consistência lógica em infraestruturas de dados espaciais
https://locus.ufv.br//handle/123456789/32251
Título: Metodologia para avaliação da usabilidade e consistência lógica em infraestruturas de dados espaciais; Methodology for evaluating usability and logical consistency in spatial Data infrastructures
Autor(es): Silva, Priscila de Lima e
Abstract: Uma Infraestrutura de Dados Espaciais (IDE) é uma plataforma que permite o compartilhamento de informações espaciais, através de padrões e políticas bem definidas entre os envolvidos, tornando públicas as informações existentes para que essas possam ser reutilizadas. No entanto, para que uma IDE atinja seus propósitos é necessário que ela possua qualidade e mecanismos para garantir a sua manutenção. Desta forma, tem-se como objetivo propor métodos para avaliar nas IDE os elementos consistência lógica e usabilidade; e aplicá-los na IDE-Sisema, que é a IDE do Sistema Estadual de Meio Ambiente e Recursos Hídricos (Sisema) de Minas Gerais. Ao avaliar a consistência lógica de uma IDE, torna-se possível analisar se os padrões, normas, políticas e tecnologias empregadas em sua concepção possibilitam a interoperabilidade no compartilhamento de informações heterogêneas e se está sendo atingido o objetivo principal de compartilhar dados e metadados que realmente possam ser acessados e reutilizados. A usabilidade possibilita avaliar se o sistema em análise atende as requisições do usuário, sendo avaliado sua eficácia, eficiência e o nível de satisfação. Esta pode ser analisada através de métodos mais subjetivos, como aplicação de questionários e de tarefas a serem executadas pelos usuários e também por meio da verificação do cumprimento de padrões, como as heurísticas de usabilidade. Tomando como base as definições das normas ISO 19157, ISO 2859-1, ISO 2859-2, a Especificação Técnica para Controle de Qualidade de Dados Geoespaciais (ET-CQDG) e o apresentado por Ureña-Cámara et al. (2019), foi proposto um método para avaliação completa da consistência lógica em uma IDE, por meio da avaliação de uma amostragem dos dados e metadados compartilhados, apresentando as medidas a serem avaliadas e elucidando a forma de análise para cada uma. Pelo estudo de caso desenvolvido para a IDE-UFV, que é uma IDE Acadêmica da Universidade Federal de Viçosa, foi possível avaliar a aplicabilidade do método e evidenciar a necessidade de análise da consistência lógica em uma IDE. Em relação a usabilidade, foi proposto o questionário HEUA-SDI, onde por meio de tarefas os usuários podem avaliar se a IDE em análise atende as heurísticas de usabilidade. Desta forma a avaliação considera a subjetividade das opiniões dos usuários e também é baseada nos requisitos tecnológicos que devem ser atingidos em termos de usabilidade, possibilitando determinar métricas de usabilidade, avaliando-a quantitativamente, e levantar informações a respeito da satisfação dos usuários, analisando-a qualitativamente. Foram aplicados questionários pilotos em 16 IDE brasileiras, proporcionando um diagnóstico geral dessas infraestruturas, demonstrando que o método é aplicável, apesar da heterogeneidade de objetivos, padrões, políticas, normas e tecnologias definidas para as infraestruturas. A análise da usabilidade e consistência lógica da IDE-Sisema, propiciou um diagnóstico da IDE, atestando a sua qualidade, visto que ela atingiu bons índices dentre as análises desenvolvidas. Ademais, possibilitou identificar as melhorias necessárias, tanto na visão dos usuários, quanto na qualidade dos dados e metadados disponibilizados, além do observado em termos do cumprimento dos padrões e interoperabilidade proporcionada pelas tecnologias empregadas. Palavras-chave: Heurísticas de Usabilidade; Consistência Conceitual; Consistência de Domínio; Consistência de Formato; Consistência Topológica.; A Spatial Data Infrastructure (SDI) is a platform that allows the sharing of spatial information, through well-defined standards and policies between those involved, making existing information public so that it can be reused. However, for an SDI to achieve its purposes, it must have quality and mechanisms to guarantee its maintenance. In this way, the objective is to propose methods to evaluate the elements of logical consistency and usability in SDIs; and apply them to the IDE-Sisema, which is the SDI of the State System for the Environment and Water Resources (Sisema) of Minas Gerais. By evaluating the logical consistency of an SDI, it becomes possible to analyze whether the standards, norms, policies and technologies used in its design enable interoperability in sharing heterogeneous information and whether the main objective of sharing data and metadata that actually can be accessed and reused. Usability makes it possible to evaluate whether the system under analysis meets user requests, evaluating its effectiveness, efficiency and level of satisfaction. This can be analyzed through more subjective methods, such as applying questionnaires and tasks to be performed by users and also through checking compliance with standards, such as usability heuristics. Based on the definitions of ISO 19157, ISO 2859-1, ISO 2859- 2, the Technical Specification for Geospatial Data Quality Control (ET-CQDG) and what was presented by Ureña-Cámara et al. (2019), a method was proposed for the complete evaluation of logical consistency in an SDI, through the evaluation of a sampling of shared data and metadata, presenting the measures to be evaluated and elucidating the form of analysis for each one. Through the case study developed for the IDE-UFV, which is an Academic SDI at the Federal University of Viçosa, it was possible to evaluate the applicability of the method and highlight the need to analyze logical consistency in an SDI. In relation to usability, the HEUA-SDI questionnaire was proposed, where through tasks users can evaluate whether the SDI under analysis meets the usability heuristics, in this way the evaluation considers the subjectivity of users' opinions and is also based on the requirements technological aspects that must be achieved in terms of usability. Making it possible to determine usability metrics, evaluating them quantitatively, and collecting information about user satisfaction, analyzing them qualitatively. Pilot questionnaires were applied to 16 Brazilian SDIs, providing a general diagnosis of these infrastructures, demonstrating that the method is applicable, despite the heterogeneity of objectives, standards, policies, norms and technologies defined for infrastructures. The analysis of the usability and logical consistency of the IDE-Sisema provided a diagnosis of the SDI, attesting to its quality, as it achieved good rates among the analyzes developed. Furthermore, it made it possible to identify the necessary improvements, both from the users' perspective and in the quality of the data and metadata made available, in addition to what was observed in terms of compliance with standards and interoperability provided by the technologies used. Keywords: Usability Heuristics; Conceptual Consistency; Domain Consistency; Format Consistency; Topological Consistency.
Tipo: Tese2023-12-20T00:00:00ZRecomendações para otimização da superestrutura de pontes em concreto protendido e pontes mistas de aço e concreto
https://locus.ufv.br//handle/123456789/32226
Título: Recomendações para otimização da superestrutura de pontes em concreto protendido e pontes mistas de aço e concreto; Recommendations for optimization of the superstructure of prestressed concrete bridges and composite steel and concrete bridges
Autor(es): Coelho, Alvaro Carneiro
Abstract: A otimização estrutural é crucial na engenharia civil, especialmente quando se trata de projetos de pontes tendo em vista o alto valor econômico dessas estruturas. O aumento do tráfego rodoviário tem aumentado a demanda de construção ou reparação das pontes já existentes, dessa forma, a busca por estruturas otimizadas vem se tornando cada vez mais frequente. Apesar de vários trabalhos existentes na literatura, a grande maioria busca a otimização sem considerar aspectos normativos de projeto. Dessa forma, esse estudo propõe uma abordagem abrangente, focada em pontes com longarinas pré-moldadas protendidas e pontes mistas de aço e concreto, incorporando todas as verificações normativas brasileiras. Foram modeladas 152 pontes via elementos finitos, abrangendo vãos de 20, 30 e 40 metros, variáveis como alturas, espaçamentos, larguras de balanço e espessuras de laje também foram consideradas. O estudo também explorou a influência do uso e da distância entre transversinas / diafragmas, bem como a resistência do concreto adotado (fck). A análise permitiu a geração de curvas correlacionando o consumo de armadura ativa, armadura passiva e consumo de concreto para o caso das pontes pré-moldadas protendidas e de aço estrutural e armadura passiva para as pontes mistas de aço e concreto, levando à determinação das alturas ideais para longarinas e lajes, além de espaçamentos e larguras otimizados. Esses resultados visam não apenas otimizar o consumo de materiais, mas também simplificar as fases de projeto e orçamentação de novas estruturas, promovendo eficiência e sustentabilidade no cenário de pontes. A abordagem integral do estudo, que vai além da simples otimização estrutural, destaca-se pela consideração de múltiplos parâmetros normativos, proporcionando uma contribuição significativa para a engenharia de pontes e estruturas. Palavras-chave: Otimização, pontes, pontes mistas, concreto protendido, aço.; Structural optimization is crucial in civil engineering, especially for bridge projects given the high economic value of these structures. The increase in road traffic has heightened the demand for the construction or repair of existing bridges, making the pursuit of optimized structures increasingly common. Despite various existing works in the literature, the majority focus does not consider normative parameters in the optimization process. Thus, this study proposes a comprehensive approach, focusing on bridges with prestressed precast longitudinal beams and composite steel and concrete bridges, incorporating all Brazilian regulatory checks. Using 152 finite element models, spans of 20, 30, and 40 meters, variables such as heights, spacings, overhang widths, and slab thicknesses were considered. The study also explored the influence of the use and spacing between diaphragms, as well as the adopted concrete strength (fc). The analysis allowed the generation of curves correlating the consumption of active steel, passive steel, and concrete for prestressed precast bridge beams and structural steel and passive steel for composite steel and concrete bridges, leading to the determination of ideal heights for beams and slabs, as well as optimized spacings and widths. These results aim not only to optimize material consumption but also to simplify the design and budgeting phases of new structures, promoting efficiency and sustainability in the bridge scenario. The study's comprehensive approach, extending beyond simple structural optimization, stands out for considering multiple regulatory parameters, providing a significant contribution to bridge and structural engineering. Keywords: Optimization, bridges, composite bridges, prestressed concrete, steel
Tipo: Dissertação2023-12-19T00:00:00Z