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

TEMA:

Modelagem Físico-Matemática da Interação Solo-atmosfera e Erosão Laminar em Bordas de

Reservatórios

NOME DO ORIENTADOR / CO-ORIENTADOR: TITULAÇÃO: DEPARTAMENTO, INSTITUIÇÃO OU EMPRESA

André Luís Brasil Cavalcante D.Sc. ENC/FT/UnB

Marta Pereira da Luz D.Sc. FURNAS/PUC-GO

SUMÁRIO DO TEMA:

A execução de barragens é de grande importância para o desenvolvimento econômico e social de

um país. Contudo, se não houver um planejamento integrado da bacia hidrográfica em que o

reservatório de água esteja inserido, processos erosivos geradores de assoreamento podem reduzir

a capacidade hidráulica e, consequentemente, reduzir o processo de obtenção de energia ou de

abastecimento público, dependendo da função da barragem. A erosão é um processo que envolve

desprendimento, transporte e sedimentação de partículas de solo ou rocha que ocasionam

assoreamento dos cursos d’água e dos reservatórios. O assoreamento em bacias hidrográficas

acarreta enormes prejuízos reduzindo os volumes de água armazenados nos reservatórios. Dessa

forma, maneiras de prever o volume do reservatório que pode ser perdido devido a processos

erosivos é de suma importância. Os processos de geração de escoamento e erosão do solo

precisam ser melhor compreendidos e quantificados. A previsão do escoamento da chuva é crítica

na previsão da erosão do solo. Modelos matemáticos relacionados à geração de escoamento e

transporte de sedimentos têm sido usados como uma forma eficaz de prever a perda de solo e água

durante as chuvas, com o processo de geração de fluxo superficial geralmente descrito usando a

equação de continuidade e a equação de momento. Nessa pesquisa, um modelo físico-matemático

será desenvolvido para prever fluxo superficial e fluxo de infiltração em meio poroso não saturado, a

partir do entendimento da interação solo-atmosfera. A partir desse modelo, será possível obter

previsões da erosão laminar em condições naturais de chuva e do volume de partículas assoreadas.

APOIO FINANCEIRO

CAPES, CNPq, FURNAS

REQUISITOS

(i) Dedicação exclusiva. (ii) Ter cursado as disciplinas relevantes para o tema. (iii) É exigido do(a) aluno(a) habilidades em modelagem analítica e numérica.

Brasília/DF, 14 de Maio de 2021.

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:

Estudo do impacto da estabilização química sobre a textura, curva característica e comportamento dos solos tropicais

Nome do Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

Orientador: José Camapum de Carvalho Coorientador: a definir

Dr.

ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

O uso de solos lateríticos finos estabilizados é

frequente nas obras geotécnicas, no entanto, os

estudos e as análises dos real comportaemnto dos

solos estabilizados nem sempre é o mais apropriado.

O presente tema volta-se para a análise de resultados

de estudos apresentados na literatura, mas com um

olhar mais amplo que o simplesmente fundamentado

no comportamento mecânico oriundo dos ensaios de

laboratório.

A motivação do estudo se deve à necessidade de

reunir as informações existentes e analisá-las de

modo a se chegar a recomendações para estudos e

projetos fazendo uso de solos estabilizados

quimicamente. Os estudos de Ayala (2020)

mostraram, que no caso de solos topicias a

incorporação de agentes químicos podem

proporcionar a desagregabilidade do solo.

Na pesquisa se buscará utilizar informações

disponíveis em dissertações, teses e publicações em

eventos e periódicos.

OBS: a Dissertação contará com a

coorientação de um professor do

PPGG ainda a ser definido.

Apoio / Financiamento: CAPES, CNPq, PPG.

Brasília, DF, 14/05/2020

Local e Data Orientador Coorientador

Aprovação da Coordenação de Pós-

Graduação em Geotecnia

Local e Data Coordenador

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

TEMA: Comportamento de Filtros Geotêxteis sob Condições de Campo NOME DO ORIENTADOR: Ennio Marques Palmeira

SUMÁRIO DO TEMA:

Geotêxteis são frequentemente utilizados como drenos e filtros em obras geotécnicas e de proteção ambiental. Para o seu perfeito funcionamento como elemento filtrante, é de fundamental importância o conhecimento das dimensões dos seus poros e da sua abertura de filtração. As técnicas atuais para a determinação destas grandezas não levam em conta de forma apropriada as condições reais de utilização na obra. Por exemplo, o filtro é confinado por solo, pode ser tracionado ou penetrar nos vazios de material granular graúdo (Fig. 1). As atividades propostas nessa pesquisa são de natureza numérica e experimental. Em vista das restrições devido à pandemia da Covid-19, o programa de pesquisa se dividirá em duas etapas. A primeira etapa envolve um estudo numérico (na fase ainda de restrições devido à pandemia) visando a avaliação da possibilidade de penetração do filtro nos vazios entre grãos de solo graúdo subjacente (Fig. 1). Tal fato causa deformações no geotêxtil, que podem influenciar o seu comportamento como filtro. A segunda etapa envolve atividades de laboratório, com a realização de ensaios de filtração (Fig. 2) em amostras indeformadas de alguns solos do Distrito Federal sob condições semelhantes às simuladas numericamente na primeira etapa da pesquisa. Os resultados a serem obtidos são de particular interesse para o país, particularmente para obras rodoviárias do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT). A ferramenta numérica a ser utilizada será um programa de elementos finitos disponível no programa de pós-graduação em Geotecnia. O equipamento de ensaio também está disponível no Laboratório de Geotecnia. Resultados de ensaios realizados nas últimas três décadas também poderão ser utilizados para comparações entre previsões e medições.

PRÉ-REQUISITOS: Dedicação exclusiva à pesquisa. Bolsa de estudo disponível paga por projeto de

convênio com DNIT.

RECURSOS NECESSÁRIOS:

Não se antevê problema com financiamento, uma vez que o material e equipamentos necessários para os ensaios estão disponíveis no Laboratório de Geotecnia.

sologeotêxtil

P

placa perfurada

T T

Figura 2. Equipamento a ser utilizado

sologeotêxtil

material drenante

Figura 1. Penetração de filtro em vazio

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

TEMA: Avaliação das zonas tracionadas ao longo do comprimento de tirantes

NOME DO ORIENTADOR: Gregório Luís Silva Araújo

COORIENTADOR: Rafael Cerqueira Silva

SUMÁRIO DO TEMA: Estruturas de cortinas ancoradas (Figura 1) têm um dimensionamento considerado complexo e que envolve uma série de variáveis, como altura da contenção, o solo onde são executadas, carga aplicada e comprimento total do tirante (trechos livre e ancorado). Entretanto, a deformação do maciço de solo onde os tirantes estão ancorados e o comprimento destes últimos pode influenciar no comportamento global de toda estrutura de contenção, inclusive sobre as cargas ao longo do tirante. A norma brasileira ABNT NBR 5629 (2018) especifica diferentes comportamentos carga versus deslocamento elástico (Figura 2) dependendo se isso está ocorrendo para a cabeça + trecho livre + metade do bulbo tirante (linha a), em seu trecho livre reduzido de 80% em comprimento (linha b) ou uma linha que representa o alongamento teórico do trecho livre (linha c). No entanto, a rigidez e heterogeneidade do solo bem como sua estratigrafia podem influenciar nos três comportamentos e há uma ausência de bibliografia nesse sentido. Essa dissertação de mestrado tem como objetivo investigar o comportamento desses trechos especificados em norma por meio de análises numéricas e avaliar se o comportamento sugerido pela norma está de acordo as simulações. Serão analisadas diferentes geometrias e a adesão solo bulbo será fornecida por meio de ensaios realizados em campo. A pesquisa proverá resultados práticos no que tange os aspectos que a norma aborda.

Figura 01. Seção Transversal típica de uma cortina ancorada.

Figura 02. Linhas para diferentes deslocamentos definidas pela norma ABNT 5629.

PRÉ-REQUISITOS: Dedicação exclusiva à pesquisa. Saber ler em inglês.

RECURSOS NECESSÁRIOS:

Tema:O efeito escala na mecânica de rochas e obras subterrâneas

Nome do Orientador:Leandro Lima Rasmussen

Sumário do Tema:Ensaios laboratoriais (e.g., compressão uniaxial) mostram que diferentes valores de resistência sãoobtidos para corpos de prova de tamanhos diferentes. Quanto maior o corpo de prova, menor a suaresistência. Esse fenômeno é conhecido como efeito escala e possui impacto prático não apenas emensaios laboratoriais, mas também na área de engenharia em meios rochosos, como obras subterrâneas.Por exemplo, Martin et al. (1999) mostraram que, por via de regra, túneis escavados em maciçosrochosos não fraturados apresentam a resistência a compressão da rocha nas paredes da escavaçãoaproximadamente igual a metade da resistência da mesma rocha obtida em ensaio laboratorial. Até omomento, não existe na literatura científica uma teoria comprovada que explique bem o fenômeno.O efeito escala foi estudado por pesquisadores sob diferentes pontos de vista. Weibull (1939), porexemplo, deduziu uma lei de efeito escala a partir de uma abordagem estatística, assumindo quemateriais reais não são verdadeiramente contínuos e que possuem uma densidade de micro-imperfeições tanto na sua superfície quanto na massa interna. Hoek & Brown (1980) elaboraram umacurva empírica para estimar o efeito escala em ensaios laboratoriais e explicaram que o fenômenodecorre da maior probabilidade que corpos de prova maiores possuem de apresentarem imperfeiçõescríticas em comparação com corpos de prova menores. Por outro lado, Bazant (1997) afirma que ocomportamento quase-frágil de materiais rochosos e a mecânica da fratura são capazes de explicar oefeito escala de maneira apropriada, mas que uma verificação empírica talvez nunca seja possível pelanecessidade da realização de ensaios de grande porte. Concluindo, outros pesquisadores apresentaramevidências de que o efeito escala provavelmente advém de um somatório de fatores complexos, queenvolvem a trajetória de tensões no material, as rugosidades em sua superfície, a velocidade decarregamento, entre outros. O objetivo dessa pesquisa será de aprofundar o entendimento atual a respeito do efeito escala namecânica e engenharia de rochas, tendo como ênfase obras subterrâneas. Primeiramente, será realizadouma revisão aprofundada da literatura pertinente ao assunto de efeito escala, buscando compreender asdiferentes teorias propostas que explicam o fenômeno. Ademais, durante a revisão deverá ser elaboradoum banco de dados com uma grande quantidade de resultados de ensaios de pequena e grande escalaque foram realizados no sentido de analisar o efeito escala. Em seguida, as teorias revistas serãotestadas com os dados coletados dos estudos de caso. Os resultados serão discutidos, no sentido deobter um entendimento das vantagens e limitações de cada teoria. Dessa pesquisa, espera-se um ganhoem termos de entendimento do fenômeno de efeito escala na mecânica e engenharia de rochas assimcomo uma investigação inédita das teorias existentes embasada no banco de resultados empíricos.

OBSERVAÇÕES:É necessário ter nível avançado de inglês.

REFERÊNCIASMartin CD, Kaiser PK, McCreath DR (1999) Hoek-Brown parameters for predicting the depth of brittle failure aroundtunnels. Can Geotech J 36(1):136–151Weibull, W (1939) A Statistical Theory of the Strength of Materials. Generalstabens Litografiska Anstalts Förlag,Stockholm. Hoek E, Brown ET (1980) Underground Excavations in Rock. London: Institution of Mining and Metallurgy.Bazant ZP (1997) Fracture and Size Effect in Concrete and Other Quasebrittle Materials. CRC Press., New Directions inCivil Engineer. ISBN: 9780203756799. 640p.

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:

MODELAGEM NUMÉRICA DE FLUXO REATIVO EM MEIOS POROSOS NÃO SATURADOS

Orientador: Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

Manoel Porfírio Cordão Neto DSc. ENC / FT / UnB

Coorientador: Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

Roberto Ventura PhD IG/UnB

Sumário do Tema:

O tópico transporte reativo em meios porosos não

saturados é um tópico de interesse de diversas

disciplinas como: sequestro de CO2, engenharia de

reservatório de água e petróleo, dentre outros. Dentre

estes tópicos, o sequestro de CO2 merece destaque, uma

vez que se encontra dentro da problemática de mudanças

climáticas.

Porém, a injeção de CO2 em reservatórios maduros

pode produzir problemas, uma vez que muito desses

reservatórios são constituidos de rochas carbonáticas.

Tais rochas podem ser atacadas por soluções ácidas

produzidas pela injeção de CO2 no reservatório. Dentre

os problemas que podem surgir pelo ataque de soluções

ácidas às rochas carbonáticas estão os fenômenos de

compactação e subsidência.

Então, alternativas para o armazenamento de CO2

que não gerem problemas em reservatórios são

desejadas. Duas delas são:

a) uso do CO2 como incorporador de calcita em

solos durante a compactação;

b) injeção em outras rochas, cuja degradação

produzida pelo ataque químico gere nutrientes

para solos.

Para o melhor entendimento desses fenomenos é

necessário a realização de ensaios de laboratório e da

simulação numérica do problema.

Nesse sentido, esse tema tem como objetivo a

implementação de uma formulação do problema de

fluxo reativo em meios porosos não saturados. Serão

considerados múltiplos compentes que sofreram reações

químicas ao longo do tempo.

Faz parte do tema, investigar qual tipo de formulação

se enquadra melhor para o problema, uma vez que

durante o processo, diversos elementos químicos podem

surgir ou desaparecer, o que produz problemas

numéricos.

Fig. 1 – Fluxo reativo (Abd & Abushaikha, 2020)

PRÉ-REQUISITOS:

Para o bom desenvolvimento do tema o aluno

deve ter afinidade com métodos computacionais e

química.

Além disso, somente serão aceitos para o tema

alunos que tiverem cursado as disciplinas de

Métodos Numéricos e Mecânica dos Solos Não

Saturados.

Referência:

• https://doi.org/10.1007/s42452-021-04396-9

• https://doi.org/10.1016/0016-

7037(76)90176-9

• 10.1016/0016-7037(96)00181-0

Apoio / Financiamento: CNPq, CAPES e Outros.

Brasília, DF, 14/05/2021

Local e Data Orientador Coorientador

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:

MODELAGEM NUMÉRICA DE FLUXO REATIVOS EM MEIOS POROSOS NÃO SATURADOS

Orientador: Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

Manoel Porfírio Cordão Neto DSc. ENC / FT / UnB

Coorientador: Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

Sumário do Tema:

Problemas de Engenharia Geotécnica utilizam métodos

numéricos que tratam o domínio como um contínuo,

como por exemplo, o Método dos Elementos Finitos

(FEM).

A abordagem contínua requer que um modelo

constitutivo seja assumido para descrever o

comportamento do material. Modelos elastoplásticos

são os mais utilizados atualmente em geotecnia.

Existem modelos Elásticos-Perfeitamente-Plásticos e

Modelos de Estado Críticos Elastoplásticos – Cam-Clay

(Roscoe & Burland 1968) - implementados em diversos

programas comerciais e acadêmicos.

Apesar dos modelos de Estado Crítico Elastoplásticos

derivados do Cam-Clay representarem o comportamento

de alguns solos de maneira apropriada, aspectos como

anisotropia, cimentação, desestruturação, efeitos da

condição de não saturação do solo e carregamentos

cíclicos, não são tratados adequadamente.

Assim, Cordão-Neto et al. (2009) implementou um

modelo que contempla todos esses aspectos

supracitados. O modelo é denominado de MADUS-

Subloading (Figura 1).

Os programas PLAXIS, RS2 e ANURA permitem a

utilização de modelos constitutivos por meio da

implementação de DLLs (Bibliotecas Dinâmicas de

Links).

Assim, propõem-se a implementação do modelo

MADUS-Subloading proposto por Cordão-Neto et al.

(2009) numa DLL implementa em FORTRAN ou C++.

Após a implementação, propõem-se aplicar o modelo a

problemas de contorno. Exemplos: fundações de

aerogeradores em solos tropicais não saturados,

barragens sujeitas a carregamentos dinâmicos.

Fig. 1 – Superfície de Plastificação do modelo

MADUS (Cordão-Neto et al. 2009).

FORMULAÇÃO BÁSICA:

( )( ) ( )( )( )cmc

LC ppppMppqf −−−−−−= 222

( ) ( )( ) mim psxxsp 211 ++=

( )( )

( ) ( )( )

−

−

=

s

s

r

m

p

psx

0

1

0

( ) rsrs +−+= )exp(1)0()(

( )intsskp cc +=

SclaySx −− 1:2

0ssf SI −=

PRÉ-REQUISITOS:

Os alunos candidatos ao tema devem ter cursado

as disciplinas de Métodos Numéricos, Modelos

Constitutivos e Mecânica dos Solos Não Saturados.

Apoio / Financiamento: CNPq, CAPES e FURNAS.

Brasília, DF, 14/05/2021

Local e Data Orientador Coorientador

-10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

-20

20

40

60

80

100

x

y

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PROPOSTA DE TEMA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Nome do Tema: Dimensionamento Mecanístico-Empírico de Pavimentos

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

Márcio Muniz de Farias PhD ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

A tendência mundial é a adoção de Métodos Mecanísticos-Empíricos (MME) de Dimensionamento de

Pavimentos. Nos EUA, o novo método está sintetizado no programa MEPDG (Mechanistic-Empirical Pavement

Design Guide), que envolve tanto uma nova metodologia quanto um software específico. No Brasil foi lançado

recentemente o programa MeDiNa, ou novo método de dimensionamento mecanístico-empírico nacional. Esta

pesquisa se dá no contexto de um Projeto de P&D, financiado pelo DNIT, cujo objetivo é tratar alguns pontos

ainda obscuros do método.

O principal modo de degradação tratado nos MME é o trincamento por fadiga da camada de revestimento

asfáltico. O problema é que há várias maneiras de definir e quantificar os termos “trincamento” e “fadiga”, tanto

em campo quanto em laboratório. O estudo “teórico” de fadiga se iniciou com a análise de concentração de

tensões em descontinuidades (ofícios) em meios tidos como contínuos (no resto do domínio, exceto o orifício) e

com comportamento elástico linear (EL), o que deu origem à chamada Mecânica da Fratura Linear Elástica

(MFLE). Ora, por definição meios EL não rompem, e fadiga é ao final do processo um tipo de ruptura devido a

solicitações cíclicas. O reconhecimento deste fato levou ao tratamento do problema em materiais ainda contínuos,

porém com comportamento frágil e semi-frágil, levando à Mecânica da Fratura Não Linear (MFNL).

A partir de ensaios de laboratório ficou evidente que o “estado” de fadiga, definido por um certo número de

repetições (Nf) da carga cíclica, é dependente (entre várias outras coisas) do nível de cargas externas (e internas)

aplicadas. Internamente a resposta à solicitação em um ponto pode ser expressa em termos de tensão ou de

deformação e estas variáveis se relacionam por meio de um modelo constitutivo (=E). Em condições de

laboratório, a escolha de uma ou outra variável implica na realização de ensaios em tensão controlada (TC) ou

de deformação controlada (DC). Aqui a coisa começa a se complicar, pois a definição do “estado” de fadiga em

TC se dá quando o corpo de prova (CP) se parte em duas regiões; enquanto em DC a fadiga é definida quando o

módulo de deformabilidade (E) do CP atinge uma fração () de seu valor inicial (Eo). São duas definições bem

diferentes e difícil de relacionar: a primeira remete ao conceito de “Fratura” e a segunda ao conceito de “Dano”.

A expressão ou modelo mais simples para a precisão do estado de fadiga é a chamada curva de Wöhler que

relaciona (Nf) com a tensão de tração (t) a partir de ensaios de TC ou com (t) em DC, por meio de uma função

potência com dois parâmetros (k1 e k2). Estes coeficientes são diferentes em TC e DC, porém a proposta atual no

MeDiNa prescreve que os ensaios de fadiga em laboratório sejam em TC, mas o cálculo do consumo de fadiga

no programa é feito em termos de deformações (t). Algo aqui parece bem estranho, dadas as diferentes condições

de ensaio e definições de fadiga utilizadas; mas outra norma permite o cálculo das deformações de solicitação

(t) em DC a partir das tensões (t) em TC, utilizando o módulo de resiliência (MR), obtido por sua vez em outro

ensaio totalmente diferente. Há algo aqui a ser investigado.

O cálculo da fadiga em campo tradicionalmente era determinado com base lei de Miner que define o “Consumo

de Fadiga” (C=Np/Nf), como a relação em o número de repetições da carga de projeto (Np, conhecida) e o número

de repetições da carga que levaria à ruptura (Nf), a qual já sabemos que depende do estado (t ou t), via o modelo

empírico de Whöler, p.ex.. A fadiga ocorreria quando C atingisse 100%. Aqui surge novo problema, o cálculo de

(Nf) com base nos ensaios de laboratório não bate com os valores observados em campo, o que deu ensejo ao uso

bastante questionável de vários fatores de calibração laboratório-campo, colocando toda a finalização dos

métodos MME em cheque.

Por outro lado, o cálculo do estado tensão-deformação é necessário para determinar o consumo de fadiga na

estrutura do pavimento, o que requer o uso de métodos teóricos (baseados na EL) ou numéricos (geralmente

Elemento Finitos – MEF). Este estado vai depender de como o meio é tratado (com ou sem descontinuidades) e

de qual modelo constitutivo é adotado para o comportamento do material. O tratamento de descontinuidades é

altamente desejável, embora complexo, e pode ser feito de forma explícita com o uso de elementos de junta ou

indireta via modelos de dano contínuo. Estes são aspectos a serem investigados nesta pesquisa.

Finalmente, o questionamento sobre fatores de correção entre laboratório e campo deu origem a outra

abordagem baseada nas chamadas Curvas de Transferência (CT), as quais tentam relacionar o consumo de fadiga

com alguma medida de trincamento observada e calibrada em campo. Mas isto é outra tese ...

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOTECNIA

Apoio / Financiamento: CNPq, CAPES, DNIT, FAP-DF

Exigência: Dedicação Exclusiva.

Brasília, DF, 15/05/2021 Márcio Muniz de Farias Luiz Guilherme Mello

Local e Data Orientador Coorientador

Aprovação do PPG Brasília, DF,

Local e Data Coordenador

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 – Turma 2020.1

Análise do Comportamento Mecânico e da Durabilidade de Solos Reforçados com Fibras Naturais

Nome do Orientador: Data:

Profa Michéle Dal Toé Casagrande Maio/2020

Resumo do Tema:

A utilização de materiais alternativos nas diversas áreas da geotecnia é um tema de crescente interesse, dentro da linha de estudo de novos materiais geotécnicos, incluindo a área de solos reforçados com fibras inseridas aleatoriamente. O estado da arte neste assunto apresenta excelentes resultados em melhoria de parâmetros de resistência de solos com a inclusão de fibras sintéticas, onde se analisa a mudança de comportamento que as fibras impõem aos solos, sendo objeto de pesquisa ao longo dos últimos anos e mais recentemente também se tem o estudo de solos reforçados com fibras naturais (fibras de coco, sisal, curauá, açaí, por exemplo), de grande geração no país e que podem ser aproveitadas na geotecnia em obras de aterros sobre solos moles, estabilidade de taludes, dentre outros.

As pesquisas com fibras naturais tiveram seu início por meio de uma série de pesquisas desenvolvidas no estudo dos compósitos através de ensaios de laboratório e ensaios em verdadeira grandeza, bem como tem se avaliado o potencial de degradação das fibras naturais in loco e aplicabilidade destas não somente em obras temporárias, o que implica no aprofundamento do estudo com este tipo de material, justificando a proposta em questão.

A presente pesquisa tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico (bem como físico-químico-biológico-ambiental) de compósitos solo-fibra e a durabilidade/degradação de fibras naturais submetidas a condições de campo reais de aplicações geotécnicas. O estudo contemplará a avaliação da influência de teores e comprimentos de fibras na resposta mecânica do compósito e as fibras serão dispostas aleatoriamente e em forma de manta nas camadas de solo. O estudo da degradação das fibras também será complementado pela avaliação do comportamento das fibras impermeabilizadas e o consequente impacto deste tratamento na resistência do compósito, para aplicações geotécnicas.

❖ Ressalta-se que a pesquisa proposta é de caráter experimental, entretanto, pela situação atual de pandemia e dificuldade de uso físico de alguns laboratórios, este tema pode ser flexibilizado e se adequar à esta realidade, com a inserção de simulações numéricas de dados experimentais de outras pesquisas deste grupo (Bolanos, 2013; Sotomayor, 2014; Aguilar, 2015; Silveira, 2018; Bernardina, 2019; Carvalho, 2019; Lopes, 2019; Sotomayor & Casagrande, 2019; Silveira & Casagrande, 2021). No caso desta Dissertação também contemplar análises numéricas, será inserido um coorientador, a ser definido futuramente, a depender do perfil do aluno envolvido.

PROPOSTA DE TEMA PARA MESTRADO

Tema: "Modelagem Cartográfica do Aporte de Sedimentos para o

reservatório da UHE Batalha (GO/MG)"

Orientador: Newton Moreira de Souza

Coorientadora: Patrícia de Araujo Romão (UFG)

Descrição: Modelar as condições de escoamento superficial em relação ao

que chega aos cursos d'água, e definir com essa modelagem quais as bacias

que contribuiriam com maiores aportes. O Laboratório de Geologia e

Geografia Física do Instituto de Estudos Sócios Ambientais da UFG –

Labogef (https://labogef.iesa.ufg.br), no projeto anterior com Furnas

Centrais Elétricas S.A, fez algo parecido, mas agora temos acesso a melhores

MDEs e a melhores mapeamentos de solos. Podemos pensar em trabalhar

em bacias de primeira ordem que drenam suas águas diretamente para o

reservatório, ou mesmo pensarmos em análise morfométrica de bacias de

maior ordem e analisar em 1:50.000.

Apoio: Projeto “Modelagem em Diversas Escalas da Geração de Sedimentos

em Erosões e o Aporte em Reservatórios de UHEs”, com previsão de carro,

diárias e custeio para as viagens e compra de imagens.

O projeto se insere na linha de pesquisa sobre erosões que vem sendo

desenvolvida desde 2004 em parcerias entre a Universidade de Brasília,

Universidade Federal de Goiás e Furnas Centrais Elétricas S.A.

PROPOSTA DE TEMA PARA MESTRADO

Tema: "Estudo dos efeitos da erosão na turbidez em cursos d’água e

reservatórios de UHE "

Orientador: Newton Moreira de Souza

Coorientadora: Patrícia de Araujo Romão (UFG)

Descrição: Estudo da turbidez das águas de reservatórios e dos cursos d'água

da área de influência direta de um dos reservatórios de Furnas Centrais

Elétrica S.A (Itumbiara ou Batalha), por meio da análise de imagens de

satélite ao longo do tempo e a inferência da evolução da sedimentação nas

bordas imediatas, mapeando-se também a evolução dos bancos de areia e de

deposição nas margens em feições como leques aluviais.

Apoio: Projeto “Modelagem em Diversas Escalas da Geração de Sedimentos

em Erosões e o Aporte em Reservatórios de UHEs”, com previsão de carro,

diárias e custeio para as viagens e compra de imagens.

O projeto se insere na linha de pesquisa sobre erosões que vem sendo

desenvolvida desde 2004 em parcerias entre a Universidade de Brasília,

Universidade Federal de Goiás e Furnas Centrais Elétricas S.A.

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

Título do Tema:

Avaliação do Desempenho de Pavimentos com Aproveitamento de Fresado no Revestimento e Base por meio de Ensaios e Monitoração de Trechos Experimentais

Nome do orientador / coorientador Titulação: Departamento, Instituição ou Empresa

Rafael Cerqueira Silva D.Sc. ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

O ciclo de vida dos pavimentos rodoviários

envolve ensaios, projeto, produção de materiais,

construção, operação, manutenção, restauração

e disposição final de resíduos ao final da vida

útil. As obras de restauração, recuperação ou

reconstrução dos pavimentos normalmente são

realizadas remoções, por meio de fresagem, de

parte (ou partes) de camada(s), para a posterior

execução de nova(s) camada(s). O material

resultante da fresagem, o fresado, pode ser

aproveitado ou descartado. A opção de

aproveitamento do fresado, tem importância

ambiental, pois gera um ciclo de reutilização de

materiais, evitando descartes inapropriados e

reduzindo o uso de recursos naturais e do

consumo de energia.

Na pesquisa busca-se avaliar o desempenho de

soluções sustentáveis de pavimentos, nas quais

o fresado será utilizado nas camadas de base e

revestimento. A pesquisa conta com o apoio da

Concessionária CART, que vem estudando

soluções de pavimentos reciclados em obras de

pavimentação entre os municípios de Bauru e

Presidente Epitácio, estado de São Paulo.

Serão realizados ensaios nos materiais das

camadas do pavimento para obtenção de suas

características e propriedades necessárias para

garantir as premissas de projeto na execução da

obra. Visto que o método de dimensionamento

é mecanístico-empírico, dentre os ensaios a

serem realizados, destacam-se aqueles para

obtenção de parâmetros que levam em

consideração as tensões e deformações

resultantes de carregamento cíclico, tais como

módulo de resiliência e deformação

permanente.

Em campo, serão construídos 4 segmentos de

trechos experimentais (quantidade prevista

inicialmente) com uso de fresado. Entretanto,

com condições de tráfego superiores e

espessuras das camadas inferiores às

definidas no projeto de pavimentação, para

que as deformações elásticas e plásticas

ocorram em menos tempo. As condições

funcional e estrutural serão monitoradas

periodicamente para acompanhar o início e

progressão do trincamento e afundamento.

Os dados de ensaios, controle tecnológico e

monitoração serão fornecidos pela CART.

Destaca-se a importância da compreensão do

comportamento destes pavimentos sob o

ponto de vista ambiental, bem como de uma

realidade das principais rodovias do Brasil,

cujo tráfego elevado, com número N da

ordem de 108, é melhor suportado por

pavimentos semirrígidos. Pela rigidez

esperada para a camada de base com uso de

espuma asfalto, ter-se-ia um pavimento

intermediário entre o semirrígido e flexível,

podendo apresentar um bom desempenho

para este cenário de tráfego.

Os dados dos trechos experimentais podem

constituir uma base para proposição de

função de transferência para esse tipo de

pavimento aplicada no Método de

Dimensionamento Nacional (MeDiNa).

Assim, em paralelo à dissertação, haverá uma

pesquisa de doutorado, cujo pesquisador

também trabalhará em conjunto, atuando

inclusive no acompanhamento dos ensaios,

construção e monitoração dos trechos

experimentais.

Apoio / Financiamento:

Brasília, DF, 14/05/2021

Local e Data Orientador Coorientador

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:

Reavaliação de projeto de fundação profunda em edificação no DF com base em conceitos de radier estaqueado

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

Renato P. Cunha - Orientador Ph.D. Ph.D.

ENC / FT / UnB

Sumário do Tema:

Em 2015 foi elaborada uma dissertação de mestrado (Bahia, 2015) em que se executou o

estudo da interação solo-estrutura de uma edificação real no Distrito Federal, assente no solo

tropical local (e típico de Águas Claras) e calculada pela metodologia convencional de apoios

indeslocáveis sob ação de distintas combinações de carga vertical, horizontal e momento. Esta

edificação foi projetada com estacas hélice contínua monitoradas em um local aonde se fez

disponível a realização prévia de provas de carga in situ para a validação das metodologias de

projeto das fundações profundas. O monitoramento de recalques durante todo o processo de

levantamento da estrutura também foi realizado, e se fez disponível para a elaboração da referida

dissertação desta aluna. O trabalho citado buscou realizar um estudo da influência da interação

solo-estrutura no projeto, e como considerá-la na prática, por meio de um processo interativo de

distintas comparações (retroanálises) de dados de campo (medições) e de análises desacopladas

com programas de estrutura e geotecnia (simulações). Nestas simulações foram levadas em

conta as cargas estruturais da edificação e a respectiva flexibilização das fundações. Ambos os

programas CAD/TQS e GARP foram usados, respectivamente para análises da estrutura e das

fundações como sistemas “radier estaqueado”.

Na presente proposta propõe-se reavaliar o projeto original de fundações, utilizando a

concepção de um grande radier estaqueado na seção mais carregada e central da edificação. Ou

seja, modificar o projeto real ora executado por uma solução distinta que consistirá de um

grande radier central apoiado em estacas tipo hélice contínua, todos trabalhando em conjunto

(interação bloco-estaca-solo) dentro da filosofia de radier estaqueado. O objetivo desta nova

dissertação será o de verificar a possibilidade de projeto de sistemas radier estaqueado em

edificações usuais do Distrito Federal, particularmente naquelas com subsolos escavados que

gerem blocos de coroamento assentes em material geotécnico de qualidade (SPT) superior.

A nova dissertação utilizará de todos os conceitos apresentados no curso de fundações da pós

graduação para a definição e projeto de radier estaqueado (espaçamento de estacas, divisão de

cargas para radier e para estacas, distribuição não uniforme de estacas no radier, etc.), e dos

dados já existentes em Bahia (2015). Simulará as novas fundações via soft PLAXIS 3D

disponível na geotecnia. Serão realizadas simulações com distintos formatos de fundação, todas

em radier estaqueado (variando-se espessura do radier, número de estacas, disposição) e serão

comparados os resultados finais de deslocamento vertical e distorção angular das novas soluções

com o que foi medido no projeto real, buscando-se balizar a viabilidade (ou não) do novo

conceito de projeto para esta edificação. Se buscará também entender como incorporar a rigidez

da superestrutura na análise do comportamento do radier estaqueado, com base em sugestões de

Russo (2007) e outros.

PRE-REQUISITOS: Seria fundamental ao aluno ter cursado ou ter acompanhado como

ouvinte as seguintes disciplinas: Fundações (Prof. Renato P. Cunha), Mod. Num. aplicada à

projetos geot. (Prof. Juan Félix), Métodos Numéricos (Prof. Márcio M. Farias)

Brasília, DF, 13/05/2021

Local e Data Orientador Coorientador