ELASTICIDADE DE MATERIAIS CIMENTÍCIOS

A determinação experimental das propriedades mecânicas nas primeiras idades de materiais cimentícios é um desafio para a engenharia atual, pois neste intervalo de tempo, tais materiais passam por mudanças microestruturais intensas. Na Teoria da Elasticidade, essas propriedades mecânicas são o módulo de elasticidade, o módulo de cisalhamento e o coeficiente de Poisson, utilizados para descrever completamente o material e a relação tensão-deformação em sólidos elásticos.
A determinação experimental do módulo de elasticidade nas primeiras idades apresenta dificuldades práticas, especialmente pela transição da fase fluida para sólida e o ainda intenso desenvolvimento microestrutural. Alguns métodos de ensaio, como ondas ultrassônicas ou metodologias estáticas adaptadas, estão disponíveis, embora apresentem limitações que vão desde a natureza do módulo obtido a equipamentos caros e de difícil implementação em situações práticas.
Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um dispositivo de monitoramento do módulo de elasticidade de materiais cimentícios e outros materiais que passem por uma fase de endurecimento ou transição fluido-sólido, como resinas.

DISPOSITIVO DE MONITORAMENTO DE ELASTICIDADE

A presente invenção consiste em um dispositivo de monitoramento do módulo de elasticidade de materiais cimentícios e outros materiais que passem por uma fase de endurecimento ou transição fluido-sólido, como resinas. Trata-se de um sistema especializado que permite a execução de ensaios sob condições de vibração ambiente ou vibração forçada, sendo que nesta o dispositivo de excitação a ser utilizado é flexível dada a compatibilidade do sistema com uma faixa de voltagem ampla. O sistema desenvolvido integra todas as funcionalidades necessárias para a execução do ensaio sob um único sistema harmônico e de fácil configuração pelo usuário. Nenhuma expertise em eletrônica, monitoramento ou instrumentação de estruturas é necessário. O sistema possui uma configuração e interface com usuário autoexplicativas.

VANTAGENS

• Eficácia: Permite leituras de elasticidade em materiais cimentícios de primeira idade (imediatamente após o início da fase fluido-sólido);
• Interatividade: Tela touchscreen que permite maior interação e acessibilidade das funcionalidades;
• Monitoramento: Informações em tempo real;
• Autonomia: Calibração autônoma;
• Simplificação: Estrutura do dispositivo simples e facilmente reprodutível.

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NANOSSÍLICA COM APTES

O concreto de cimento Portland é o material estrutural mais utilizado no mundo e o desenvolvimento de concretos com propriedades mais adequadas à sua utilização é uma necessidade global. O estudo de materiais cimentícios de alto desempenho visa atender a demanda da indústria da construção civil por materiais com elevado desempenho mecânico e durabilidade.

O uso de nanossílica (NS) como nano material cimentício suplementar (NMCS) é uma prática consolidada no meio científico para a produção de materiais cimentícios de alto desempenho. Estudos mostram que o uso desse material melhora a qualidade dos materiais cimentícios principalmente em termos de suas propriedades mecânicas nas idades iniciais. Contudo, efeitos adversos com o uso na NS podem ocorrer, como aceleração da cinética de hidratação que pode ocasionar possíveis problemas na durabilidade e resistência em longo prazo. Dito isso, a funcionalização da superfície da nanossílica reduz esses efeitos negativos. Buscando uma melhoria do processo, essa patente aplicou um método para a funcionalização da NS, visando possibilitar sua utilização em materiais cimentícios.

O presente metodologia de obtenção de nanossílica funcionalizada com APTES se diferencia dos processos já existentes por se tratar de um processo otimizado e mais “verde”, sem qualquer perca de estabilidade química da suspensão coloidal e do tamanho de partículas, obtendo-se uma nanossílica funcionalizada apresentando as mesmas especificações técnicas importantes para a sua aplicação em formulações cimentícias.

VANTAGENS

• Eficácia: Resulta em um concreto útil para o campo tecnológico da construção civil e com melhoria dos resultados da resistência à compressão.
• Sustentabilidade: Processo “verde”.
• Eficiência: Produção simplificada de nanossílica funcionalizada com aminosilano.

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MEDIDAS DIGITAIS

O ensaio EMM-ARM é uma metodologia que utiliza respostas ambientais ou vibrações naturais para medir a elasticidade de materiais e determinar a rigidez e deformação das estruturas. O ensaio EMM-ARM são importantes ferramentas para a análise e caracterização de materiais, sendo amplamente utilizados em diversos setores da indústria e da pesquisa científica.
O ensaio de EMM-ARM pode ser facilitado por meio de um software, que é utilizado para processar arquivos de dados experimentais obtidos pelo ensaio EMM-ARM. Esse ensaio é usado para determinar as propriedades mecânicas de materiais, como o módulo de elasticidade.
Pensando nisso os pesquisadores(as) da Universidade de Brasília criaram um software que é uma ferramenta importante para o processamento e análise de dados obtidos pelo ensaio EMM-ARM, permitindo a determinação do módulo de elasticidade do material testado e a avaliação da qualidade dos dados obtidos.

Processamento de Dados para Ensaio EMM-ARM

O software é utilizado para o processamento dos arquivos de dados experimentais obtidos pelo ensaio EMM-ARM. É composto pelos seguintes módulos, executados sequencialmente: (i) algoritmo de identificação modal, que produz um arquivo de resultado de processamento que contém a frequência natural do sinal e o horário de amostragem de cada arquivo processado; (ii) um algoritmo de cálculo do módulo de elasticidade do material, que utiliza o arquivo de resultado de processamento para estimativa do módulo de elasticidade do ensaiado; (iii) um algoritmo de pós-processamento dos dados.

O algoritmo de identificação modal possui a seguinte sequência de execução:
Inicialização, na qual o usuário realiza a configuração de parâmetros iniciais (e.g. configuração de filtros a serem utilizados) e indica a localização dos arquivos de dados experimentais a serem processados; Identificação modal executada iterativamente e automaticamente em cada um dos arquivos de dados experimentais, que é dividida na sequência.

VANTAGENS

• Eficiência: Coleta de dados e avaliação rápidas.
• Custo-benefício: Possibilidade de ser mais econômico do que outras técnicas de ensaio.
• Versatilidade: Possibilidade de avaliar estruturas em funcionamento.

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TEMPERATURA E UMIDADE NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Temperatura e umidade são dois parâmetros importantes no campo da construção civil. Essas variáveis impactam diretamente o trabalho de engenheiros civis que precisam dessas informações para desenvolver seus projetos. A exemplo, o excesso de umidade demanda maior uso de cimento e outros insumos ao mesmo tempo que aumenta o tempo de secagem e cura do material. Já as temperaturas altas provocam o aparecimento de rachaduras e pode exigir futuras reformas. Em ambos os casos, ferramentas de monitoramentos desses parâmetros possuem alta demanda no mercado, seja pelo fator econômico de redução dos custos como pela segurança das construções envolvidas.
Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um programa de computador chamado Higroterm v0.4 que possibilita registrar e armazenar dados relativos a temperatura e umidade, disponibilizando em uma interface gráfica interativa, conectados diretamente a até 8 canais de aquisição (sensores), que são disponibilizados em forma de planilha.
O software permite:
• Escolher quais canais de sensores serão utilizados durante a varredura;
• Salvar e exportar dados para cartões de memória do tipo SD;
• Organizar e visualizar tabelas de dados de temperatura e umidade;
• Configurar a frequência de amostragem.

VANTAGENS

• Facilidade de Uso: Software de código open source (código aberto), facilmente manipulável e aberto ao público;
• Custo-benefício: Baixo custo;
• Versatilidade: Programa que incorpora o conceito de DIY (do-it-yourself), podendo ser personalizado para diferentes sensores e plataformas.

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AUTODESK E O VED-DESEMPENHO

O programa computacional Autodesk Revit tem seu uso crescente na prática de projetos de arquitetura devido às vantagens pela incorporação da tecnologia BIM, a qual reúne todas as informações que representam uma edificação real em um único modelo virtual. Contudo suas capacidades ainda não são totalmente exploradas, inclusive no âmbito de simulação computacional de edificações no qual o programa carece de ferramentas para análises térmicas detalhadas do ambiente construído.
Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um plug-in para Autodesk Revit chamado VED-Desempenho. Mediante a constatação de que mesmo em empresas com seus processos bem estruturados ainda havia dificuldade para organizar as informações necessárias para o atendimento à norma de desempenho, foi elaborada a Ferramenta NBR 155575 (VED-Desempenho), de forma a atender o objetivo específico: desenvolver uma ferramenta de modelagem (BIM – Building Information Modeling) que auxilie na aplicabilidade da norma de desempenho no desenvolvimento do empreendimento ao longo das etapas de design, construção, uso e operação.
Para isso, foi proposto um plug-in instalado no software da Autodesk Revit®, o qual permite o lançamento dos requisitos de desempenho do edifício, tais como especificações de projeto, resultados de simulações, resultados de ensaios e definição de responsabilidades como parâmetros do modelo os quais possibilitam um monitoramento das informações e a criação de um banco de dados, além disso permite o lançamento de informações, como os dados da obra, do modelo e dos agentes envolvidos.

VANTAGENS

• Eficiência: Otimização do uso dos insumos e economia de recursos financeiros; Maior organização e consciência projeto.
• Custo-benefício: Redução dos altos custos dos projetos.

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CLIMATIZANDO AMBIENTES COM INTELIGÊNCIA

A ventilação é uma parte importante de qualquer projeto arquitetônico e é responsável por fornecer um ambiente saudável e seguro dentro dos edifícios. Um dos métodos mais eficazes para garantir uma boa ventilação é o uso de diagramas de ventilação. Os diagramas de ventilação são uma representação gráfica da distribuição de ar em um edifício e podem ajudar a projetar eficientemente a ventilação. No passado, os projetos arquitetônicos eram projetados usando métodos intuitivos. Isso era geralmente problemático pois resultavam em edifícios mal ventilados. Os diagramas de ventilação oferecem aos arquitetos uma maneira mais precisa de planejar a ventilação dos seus projetos. Adicionalmente, esses diagramas podem ajudar a identificar os fluxos de ar, bem como as áreas de alta e baixa pressão, ajudando a identificar os pontos onde a ventilação é mais eficiente.

Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram uma ferramenta inovadora desenvolvida com linguagem PHP e HTML para ajudar a promover a Qualidade Interna do Ar (QIA) e o Conforto Térmico Passivo (CTP) em projetos de habitação, denominada D-VENT (diagrama de ventilação). A ferramenta D-Vent permite a quantificação do potencial da ventilação natural e oferece informações sobre o número de renovações de ar por hora estimado para os ambientes de quarto, sala, cozinha e banheiro. Além disso, ela fornece ao usuário informações sobre os aspectos que o projeto cumpre em termos normativos e legais, bem como diretrizes para melhoria de possíveis problemas. A ferramenta D-Vent é uma grande vantagem para os projetos de habitação, pois permite que a qualidade do ar e o conforto térmico sejam melhorados de maneira eficiente. É possível gerar relatórios precisos sobre o potencial da ventilação natural, além de identificar quais diretrizes podem ser seguidas para melhorar as condições existentes.

VANTAGENS

• Bem-estar: Ajuda a promover a Qualidade Interna do Ar (QIA) e o Conforto Térmico Passivo (CTP) em projetos de habitação;
• Eficiência: Permite a quantificação do potencial da ventilação natural;
• Monitoramento: Fornece informações sobre o número de renovações de ar por hora estimado para os ambientes de quarto, sala, cozinha e banheiro;
• Conformidade: Fornece ao usuário informações sobre os aspectos que o projeto cumpre em termos normativos e legais, bem como diretrizes para melhoria de possíveis problemas;
• Usabilidade: Possui uma interface intuitiva e fácil de usar, tornando-se uma excelente opção para aqueles que buscam melhorar a qualidade e o conforto do ar em seus projetos.

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FLUXO DE ÁGUA EM SOLOS NÃO SATURADOS

O fluxo de água em solos não saturados é um fenômeno complexo e importante para diversas áreas da ciência e da engenharia, como hidrologia, agricultura, geotecnia e meio ambiente. Trata-se do movimento da água através dos poros do solo que não estão completamente preenchidos pelo líquido, mas também pelo ar ou outros gases. Esse movimento é governado por leis físicas que relacionam a umidade do solo, o potencial da água no solo e a condutividade hidráulica do meio poroso. Uma das principais dificuldades para estudar o fluxo de água em solos não saturados é a grande variabilidade espacial e temporal das propriedades hidráulicas do solo, que dependem de fatores como textura, estrutura, temperatura e presença de sais. Além disso, o fluxo de água em solos não saturados é influenciado por processos como evaporação, transpiração, infiltração, drenagem e redistribuição da água no perfil do solo. Esses processos podem ocorrer simultaneamente ou em diferentes escalas de tempo e espaço, tornando o fluxo de água em solos não saturados um problema não linear e dinâmico.

Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram o CentrifugeFlow 1.0, um software inovador que simula o fluxo de água em solos não saturados sob a ação de centrifugação. O software é capaz de modelar o fenômeno de forma transiente e considerar acelerações centrífugas variáveis ao longo da amostra de solo. Além disso, ele pode utilizar os dados de um sensor de umidade instalado no solo para obter a curva característica e a curva de condutividade hidráulica não saturada do solo, por meio do procedimento de inversão numérica na equação diferencial parcial desenvolvida no modelo. O CentrifugeFlow 1.0 é uma ferramenta poderosa para estudar o comportamento hidráulico de solos não saturados, com aplicações em diversas áreas da geotecnia, como barragens, fundações, pavimentos e obras de contenção.

VANTAGENS

• Precisão: Simula o fluxo de água em solos não saturados sob a ação de centrifugação de forma transiente e considerando acelerações centrífugas variáveis;
• Eficácia: Obtém a curva característica e a curva de condutividade hidráulica não saturada do solo a partir dos dados de um sensor de umidade instalado no solo;
• Versatilidade: É uma ferramenta poderosa para estudar o comportamento hidráulico de solos não saturados, com aplicações em diversas áreas da geotecnia.

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PERSPECTIVAS DA GEOTECNIA AMBIENTAL

Gerenciamento de riscos geotécnicos é um conjunto de políticas, procedimentos e práticas que visam identificar, analisar, avaliar, mitigar e controlar os riscos associados às estruturas geotécnicas de mineração, como barragens, taludes e pilhas de rejeitos. O objetivo é garantir a segurança das pessoas, dos equipamentos e do meio ambiente, além de preservar a viabilidade econômica dos empreendimentos. Esse gerenciamento requer uma abordagem integrada e multidisciplinar, que envolve desde o planejamento e o projeto das estruturas até o monitoramento e a manutenção das mesmas. Além disso, é necessário considerar os aspectos legais, normativos e regulatórios que regem a atividade de mineração no país. Para enfrentar esses problemas, é necessário adotar uma metodologia de gerenciamento de riscos geotécnicos que envolva as seguintes etapas: identificação dos modos de falha e seus controles críticos; análise da probabilidade e das consequências de cada modo de falha; classificação dos riscos em uma matriz de tolerabilidade; definição de medidas de mitigação e monitoramento; implementação e acompanhamento das medidas; revisão periódica do processo.

Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um software chamado RegionalStability 1.0, que permite a análise da influência dos eventos de precipitação na estabilidade das encostas naturais e nos taludes em uma escala regional. O software integra a resposta hidrológica ao comportamento mecânico dos taludes na condição não saturada por meio de soluções analíticas matemáticas, definindo, assim, o mapeamento da estabilidade das encostas em função do tempo. Além disso, o software é baseado em patentes registradas pelo grupo Geofluxo da UnB, que possui experiência e reconhecimento na área de geotecnia ambiental.

VANTAGENS

• Eficácia: Permite a análise da influência dos eventos de precipitação na estabilidade das encostas e taludes em uma escala regional, o que pode auxiliar na previsão e prevenção de desastres naturais;
• Eficiência: Integra a resposta hidrológica ao comportamento mecânico dos taludes na condição não saturada por meio de soluções analíticas matemáticas, o que pode aumentar a precisão e a confiabilidade dos resultados;
• Monitoramento: Define o mapeamento da estabilidade das encostas em função do tempo, o que pode facilitar o monitoramento e o planejamento das intervenções necessárias; É uma ferramenta útil para o gerenciamento de riscos geotécnicos associados a deslizamentos de terra.

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A CLIMATIZAÇÃO E O PLANEJAMENTO

A climatização de ambiente é a definição dada ao processo de fazer com que um ambiente comercial permaneça numa faixa confortável a seus habitantes. Nesse contexto, podem ser empregados diferentes maquinários para se atingir esse objetivo, como ar-condicionado, purificadores de ar, aquecimento, ventilação, desumidificação, umidificador, etc. Um bom planejamento, dimensionamento e execução do projeto garante que as máquinas operarão dentro da sua eficiência desejada e não haverá problemas devido ao mau uso. Ademais, a manutenção é planejada, tornando a ocorrência de imprevistos muito menor.
Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um programa de computador, denominado PRAVAC (programa de relatórios para aquecimento, ventilação e ar-condicionado), que permite a criação de relatórios, memorial descritivo, com caderno de especificação incluso, e plano de manutenção, operação e controle (PMOC) para projetos de climatização diretos e indiretos. O programa é direcionado para projetistas e engenheiros que participam de projeto de climatização com intuito de tornar mais fácil, prático e rápido o processo de geração dos documentos. Desde sua concepção, o presente software foi pensado para ser integrado à metodologia BIM (Building Information Methodology), por isso também pode ser de interesse de desenvolvedores de aplicações interessados em integrá-lo a ela automatizando as etapas de inserção de dados.
Possui menus de acordo com tópicos de projeto: “Inicial”, “Empresa”, “Carga Térmica”, “Equipamentos”, “Tubos”, “Dutos” e “Anexos e Desenhos”. Neles, há campos de inserção de dados manuais pelo usuário que ficam disponíveis em caixas de visualização. O programa conta com um banco de dados próprio em forma de planilha onde estão armazenadas a lista de opções das caixas de seleção e os textos-base que são usados e editados para composição do documento final de acordo com as opções inseridas pelo usuário.

VANTAGENS

• Eficiência: Auxílio da equipe de projeto, em especial o responsável pela redação do memorial;
• Versatilidade: Permite exportar diferentes relatórios nos formatos “.doc” e “.xls, permitindo posterior edição; Pode ser empregado como base para integração com softwares BIM.

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