LONDRINA EM DESENVOLVIMENTO - … · Relatório sobre a Curva Característica da Bomba Fabricio de...
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FACULDADE PITÁGORAS DE LONDRINA eBook LONDRINA EM DESENVOLVIMENTO APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS CURSOS DE ENGENHARIA
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FACULDADE PITÁGORASDE LONDRINA
eBook
LONDRINA EMDESENVOLVIMENTOAPLICAÇÕES PRÁTICAS DOSCURSOS DE ENGENHARIA
FACULDADE PITÁGORASDE LONDRINA
eBook
LONDRINA EMDESENVOLVIMENTOAPLICAÇÕES PRÁTICAS DOSCURSOS DE ENGENHARIA
Londrina em desenvolvimento:aplicações práticas dos cursos de Engenharia
Organizadoras Maria Angélica Motta da Silva Esser
Adriane Bayerl Neves
Conselho EditorialEsp. Milton Borghi
Msc. Elian Marcos da Silva MoreiraMsc. Valdemir Antunes
Msc. Julio Kazuhiro TinoMsc. Ana Carolina Ciriaco PereiraMsc. Guilherme Alves de Oliveira
Msc. Cristiane Silveira
CapaÉrico Francisco Bonfim Belem
DiagramaçãoGuilherme Alves de Oliveira
Érico Francisco Bonfim Belem Renata Aparecida Frigeri
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Selma Alice Ferreira Ellwein – CRB 9/1558
L838 Londrina em desenvolvimento: aplicações práticas dos cursos de Engenharia / Maria Angelica Motta da Silva Esser, Adriane Bayerl Neves (organizadoras). – Londrina: UNOPAR Editora, 2017
ISBN 978-85-87686-95-4
1. Engenharia Civil. 2. Engenharia Ambiental. 3. Metodologias Práticas. I. Esser, Maria Angelica Motta da Silva. II. Neves, Adriane Bayerl. III. Título.
CDU 620
SUMÁRIO
PREFÁCIO .............................................................................................................................. 08
Júlio Kazuhiro Tino CAPÍTULO 01 ........................................................................................................................ 12 A Aprendizagem Baseada em Projetos e a Docência em Engenharia GRAPI: Possibilitando a Integração dos Diversos Saberes e Realidades
Valdemir Antunes Priscila Magna Carvalho
CAPÍTULO 02 ........................................................................................................................ 18 Avaliação Comparativa da Resistência ao Cisalhamento Direto de Solos Argilosos e Arenos
Flavia Gonçalves Luana Aparecida Garcia Pedro Moua Martins Bruno Misael Vedovatte Ana Carolina Ciriaco Padilha
CAPÍTULO 03 ........................................................................................................................ 26 Considerações Sobra o Desabamento da Ciclovia Tim Maia na Cidade do Rio de Janeiro
Flávia Gonçalves Milton Borghi
CAPÍTULO 04 ........................................................................................................................ 32 Considerações sobre a Influência da Compactação em Solos Colapsíveis da Região de Londrina-PR
Ana Carolina Ciriaco Padilha Cilio José Volce
CAPÍTULO 05 ........................................................................................................................ 38 Considerações sobre o Escoamento de um Fluído através de um Orifício ou Bocal
Bruno Roque Ferreira Valdemir Antunes
CAPÍTULO 06 ........................................................................................................................ 44 Prevenção de Patologias Advindas de Terremotos em Edificações
Ana Carolina Ciriaco Padilha João Carlos Antonio Alves Farias Ferreira
CAPÍTULO 07 ........................................................................................................................ 50 Previsão de Demanda de Abastecimento de Água Através de Análise de Fatores Multivariados – Estudo de Caso
Henrique Michio Osawa Joarez Gustavo Felix da Silva Karina Pereira Leite Kimberly Gabrielle do Nascimento Silva Lorena Furini Simeão Dias Noemi Jacinto da Silva Júlio Kazuhiro Tino
CAPÍTULO 08 ........................................................................................................................ 57 Relatório sobre a Curva Característica da Bomba
Fabricio de Oliveira Faust Ló Silas Cursino Filho Valdemir Antunes
CAPÍTULO 09 ........................................................................................................................ 63 Saídas de Emergência em Local de Reunião de Público: Análise das Saídas de Emergência da Boate KISS
João Paulo de Oliveira Ana Carolina Ciriaco Padilha
CAPÍTULO 10 ........................................................................................................................ 69 Valores de Índice de Suporte a California no Solo da Camada Superficial da Região de Londrina-PR
Natália Jorge Ribeiro Daiane Damim de Figueiredo Ana Carolina Ciriaco Padilha
CAPÍTULO 11 ........................................................................................................................ 74 A Perspectiva Geotecnica para Classificação de Solos na Engenharia Ambiental
Guilherme Alves de Oliveira João Carlos Dutra Edson Henrique Gaspar Massi Mateus Avanço Santoro
CAPÍTULO 12 ........................................................................................................................ 81 Reconstrução do Telhado de uma Residência Unifamiliar no Residencial Vista Bela – Londrina/PR
Amauri Aparecido dos Santos Dandara Lohana Fink Igor Lima Cunha Luciano Brazão da Silva Luiz Henrique Costa Renato Canedo Oliveira Ronald Tiziane Pivotto Ana Carolina Ciriaco Padilha
CAPÍTULO 13 ........................................................................................................................ 87 Reforma da Casa de uma Deficiente Física no Residencial Vista Bela – Londrina/PR – Projeto Ana Paula
Adam Ferreira do Nascimento Arthur Galafassi Martin Gleicy Oliveira Silva Gabriel Aliotti Gabriel da Silva Galli Vitor Banzatto Mussi Iascara Bronco Ferreira Kimberly Palugan Ana Carolina Ciriaco Padilha
CAPÍTULO 14 ........................................................................................................................ 92 Concreto Pilar
Alécio Marques Fabiano Moreno Peres Lucas Fernando Gomes da Silva Silas José Viana da Costa
CAPÍTULO 15 ........................................................................................................................ 99 Implementação de Fonte DC com Uso de Retificadores
Leandro Rodrigues Campos Viana José Eduardo Barbosa de Macedo Yuri Mendes Mostagi André Eduardo Pirolla Sena Robledo Fernandes Carazzai
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PREFÁCIO
Sinto-me assaz honrado pelo recebimento do convite para a escrita do prefácio do
primeiro livro do Repositório dos Cursos de Engenharia da Faculdade Pitágoras de Londrina.
É um enorme privilégio lecionar conjuntamente com excepcionais profissionais que trabalham
com esmero pela excelência da docência da Engenharia nesta Instituição de Ensino Superior, o
qual se tornou merecidamente o maior polo do Ensino de Engenharia da região.
Cabe aqui ressaltar a importância da formação de engenheiros para o progresso das
nações. O desenvolvimento de qualquer país é diretamente proporcional à quantidade de
engenheiros formados a cada ano. Não apenas a quantidade de profissionais de engenharia é
demandada no quesito concernente ao desenvolvimento dos povos, mas a qualidade da
formação destes engenheiros é primordial para alicerçar as bases de um futuro sustentável,
atendendo as necessidades humanas do presente, resguardar o meio ambiente e garantir o bem-
estar das gerações vindouras.
Os trabalhos demonstrados neste primeiro livro do Repositório dos Cursos de Engenharia
da Faculdade Pitágoras de Londrina compõem a manifestação de uma parte do admirável
conhecimento dos docentes desta instituição, demonstram sobremaneira o requinte da arte e
ciência da engenharia exercidas na transmissão diária de experiência aos nossos valiosos
discentes, os quais serão responsáveis pela transformação de nosso meio e levar à prática o
legado intelectual recebido dos docentes.
Este primeiro livro traz 15 Capítulos com declarações de variados assuntos estudados,
analisados, experimentados e concretizados nesta Instituição de Ensino Superior.
No Capítulo 01: “A Aprendizagem Baseada em Projetos e a Docência em Engenharia
GRAPI: Possibilitando a Integração dos Diversos Saberes e Realidades”, o extraordinário
trabalho do GRAPI – Grupo de Apoio à Pesquisa e Inovação, liderado pelo magnífico Professor
Valdemir Antunes, retrata a vivência dos alunos dos cursos de Engenharia na solução dos
problemas cotidianos, a aprendizagem do trabalho em grupo e empreendedorismo dos
graduandos em diversas atividades práticas. É um texto inspirador para professores e
estudantes.
O Capítulo 02: “Avaliação Comparativa da Resistência ao Cisalhamento Direto de Solos
Argilosos e Arenosos”, os autores demonstram através de ensaio de cisalhamento direto, os
valores de ângulo de atrito e intercepto coesivo de solos argilosos e arenosos, realizado no
Laboratório de Solos da Faculdade Pitágoras de Londrina. Um respeitável trabalho dos
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discentes orientados pela competente Professora Ana Carolina Ciriaco Padilha.
No Capítulo 03: “Considerações Sobre o Desabamento da Ciclovia Tim Maia na Cidade
do Rio de Janeiro”, uma análise criteriosa e prudente foi desenvolvida pelo magnânimo
Professor Milton Borghi para o acidente ocorrido no Rio de Janeiro em 2016. O texto nos
adverte sobre erros e sequência de erros que porventura podem ocorrer em projetos e obras de
Engenharia. O trabalho nos faz refletir os critérios utilizados nas concepções de Engenharia. A
leitura completa desta obra realmente vale a pena!
O Capítulo 04: “Considerações Sobre a Influência da Compactação em Solos Colapsíveis
da Região de Londrina – PR”; e 10: “Valores de Índice de Suporte a Califórnia no Solo da
Camada Superficial da Região de Londrina – PR”, são formidáveis trabalhos da Professora Ana
Carolina Ciriaco Padilha, que versam sobre a Engenharia Geotécnica na cidade de Londrina –
PR, o primeiro capítulo estuda as condições de colapso do solo presente na cidade e sua
correlação com o grau de compactação do solo; e o segundo, analisa o valor do ISC (Índice de
Suporte Califórnia) obtidos pelo ensaio CBR (California Bearing Ratio) para dimensionamento
das diversas bases para pavimentações da cidade. Estes dois trabalhos despertam especial
interesse pedagógico, pois estudam o comportamento do solo de nossa cidade, levando nossos
alunos a um novo olhar prático dos conceitos acadêmicos aprendidos em sala de aula.
No Capítulo 5: “Considerações Sobre o Escoamento de um Fluído através de um Orifício
ou Bocal”, os autores descrevem o procedimento teórico e prático obtido no laboratório desta
Faculdade em bancada de jatos livres, fruto do laborioso trabalho do exímio Professor Valdemir
Antunes para o desenvolvimento do Laboratório de Hidráulica.
O Capítulo 6: “Prevenção de Patologias Advindas de Terremotos em Edificações” é mais
um extraordinário artigo da Professora Ana Carolina Ciriaco Padilha, o qual aborda a atuação
dos efeitos sísmicos que influenciam a estabilidade de edificações e provocam diversas
patologias construtivas. A viabilidade do uso de diferentes fundações para obras de pequeno e
médio porte, frente aos problemas que são sucedidos por terremotos, são competentemente
demonstrados neste magnífico trabalho.
“Previsão de Demanda de Abastecimento de Água Através de Análise de Fatores
Multivariados – Estudo de Caso” é o Capítulo 7 do autor deste prólogo e seus alunos orientados.
Neste trabalho baseado em técnicas de regressão linear múltipla, o histórico de consumo de
abastecimento de água da cidade de Arapongas – PR foi objeto de estudo correlacionando-se
temperatura máxima, umidade, vento acumulado, precipitação, insolação, coeficiente de
demanda diária, ocorrência de feriado e quantidade de ligações. O estudo resultou em uma
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fórmula matemática explicativa do fenômeno. Não perca esta leitura!
O Capítulo 8: Relatório Sobre a Curva Característica da Bomba” é um trabalho primoroso
orientado pelo Professor Valdemir Antunes. O leitor irá compreender de forma extremamente
prática os conceitos teóricos envolvidos sobre a hidráulica de bombas. A leitura é obrigatória
para aperfeiçoamento dos conceitos estudados em sala de aula.
Uma análise pormenorizada de um estudo de caso foi realizada no Capítulo 9: Saídas de
Emergência em Local de Reunião de Público: Análise das Saídas de Emergência da Boate Kiss.
A Professora Ana Carolina Ciriaco Padilha analisa tecnicamente o acidente ocorrido nas
instalações da Boate Kiss, à luz da NBR 9077/2001 (Saídas de emergência em edifícios).
O Capítulo 11 escrito pelo ilustre Professor Guilherme Alves de Oliveira e seus alunos,
intitulado “A Perspectiva Geotecnica para Classificações de Solos na Engenharia Ambiental”,
objetivou a identificação do tipo de solo com técnicas de extração amostral em campo e testes
de laboratório com a finalidade de integrar as condições obtidas pelo estudo com proposta de
manejo. O estudo traz de forma prática a execução das normas vigentes e análise de princípios
empíricos para a classificação dos tipos de solos que compõem a região de Londrina – PR.
Outros dois Capítulos da competente Professora Ana Carolina Ciriaco Padilha e seus
orientados, versa sobre a Reconstrução do Telhado de uma Residência Unifamiliar no
Residencial Vista Bela – Londrina/PR; e Reforma da Casa de uma Deficiente Física no
Residencial Vista Bela – Londrina/PR – Projeto Ana Paula. Estes trabalhos relatam dificuldades
de Ana Paula Luiza de Andrade, que apresenta deficiência física neuromotora. Em 2016, o
telhado e a casa de Ana Paula sofreram avarias decorrentes de um forte vendaval. Análises de
engenharia foram realizadas na residência com a finalidade de melhoria e otimização da função
de proteção do telhado e desempenho da construção. São dois trabalhos dignos de destaque pelo
amor ao próximo, manifestando honrosamente os conhecimentos de engenharia adquiridos em
favor de pessoas de baixa renda.
O Capítulo 14 intitulado “Concreto Pilar”, dos alunos orientados pelo excelente Professor
Silas José Viana da Costa, objetivou de forma prática o desenvolvimento de um traço de
concreto segundo o método ABCP para aplicação em pilares com a utilização de dois tipos de
mistura, comparando-os quanto à resistência à compressão a 28 dias.
Fechando este primeiro livro do repositório da Faculdade Pitágoras de Londrina, o
primoroso trabalho de Engenharia Elétrica dos professores André Eduardo Pirolla Sena,
Robledo Fernandes Carazzai, Yuri Mendes Mostagi e seus alunos sobre “Implementação de
Fonte DC com Uso de Retificadores”, relata no capítulo 15 a realização de um circuito
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retificador de onda completa em ponte com 3 diferentes tensões de saída, o qual objetivou o
aprendizado prático dos alunos em simulação do circuito proposto, roteamento, confecção da
placa e construção da caixa final para apresentação. Os resultados obtidos pelos pesquisadores
são reveladores e que é possível executar uma fonte de baixo custo boa precisão, aplicando-se
os conceitos acadêmicos estudados na Faculdade.
E para terminar, estamos próximos ao Dia do Professor, quero demonstrar minha
homenagem a estes profissionais responsáveis pela educação de nossa nação através de um
pequeno texto intitulado “Dados, Informações e Diamantes”:
Dados, Informações e Diamantes
“Dados” são diamantes brutos e “informações” são diamantes lapidados. Este é o papel do
professor educador, lapidar diamantes e oferecer aos seus discípulos, que podem ser estudantes
ou apenas alunos.
Existe uma grande diferença entre alunos e estudantes: os alunos somente colhem os diamantes,
utilizam estes diamantes apenas no dia da prova e os perdem cedo ou tarde. Já os estudantes
guardam estes diamantes e os usam sempre nos momentos mais adequados da vida e também
nunca perdem o diamante recebido do professor.
De forma matemática, na teoria dos conjuntos, podemos visualizar que o conjunto dos
estudantes está contido no conjunto dos alunos. Todo estudante é aluno, mas nem todo aluno é
estudante.
Alguns estudantes aprendem a lapidar diamantes, estes se transformam em professores...
Conforme o Professor Pierluigi Piazzi (in memoriam): “O Brasil tem milhões de alunos e
pouquíssimos estudantes” (Folha de Londrina, 15/03/2009).
Que estes pouquíssimos estudantes sejam muitos de nossos alunos!
Em nome dos autores dos trabalhos, almejamos sinceramente que contemplem a leitura,
utilizem os conhecimentos aqui demonstrados, assim como apreciamos com satisfação e alegria
em escrevê-los para vocês. A todos, desejamos um porvir de sucesso na carreira profissional!
Msc. Júlio Kazuhiro Tino
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CAPÍTULO 01
A Aprendizagem Baseada em Projetos e a Docência em Engenharia
GRAPI: Possibilitando a Integração dos Diversos Saberes e Realidades Valdemir Antunes** Priscila Magna Carvalho * Resumo Neste trabalho destaca-se a importância dos alunos nos cursos de Engenharia em vivenciarem e tentarem solucionar problemas reais relacionados com o seu cotidiano. Ainda, é necessário que os alunos compreendam que inúmeros desses problemas são resolvidos por um grupo, onde cada indivíduo integrante irá compartilhar suas experiências para contribuir ao propósito de todos. Sendo assim, o papel do professor é importantíssimo para o desenvolvimento construtivo, libertador e crítico do aluno. Pensando em todos esses aspectos e no objetivo do ensino superior de estar proporcionando uma aprendizagem significativa, utilizando metodologias interdisciplinares e transdisciplinares, criou-se o projeto de extensão GRAPI, na Faculdade Pitágoras de Londrina-PR, que também contribui para o desenvolvimento da comunicação, criatividade e empreendedorismo dos graduandos. Palavras-chave: Aprendizagem. Criatividade. Interdisciplinar. Projeto Transdisciplinar. 1 Introdução
Ensinar é uma atividade integracionista entre professores e alunos e aprender é construir
“seus conhecimentos e sua afetividade na interação” com outros sujeitos “por meio de
influências recíprocas, onde cada sujeito constrói o seu conhecimento de mundo e o
conhecimento de si mesmo como sujeito histórico” (LOPES, 1996 apud CORTELAZZO,
2008). Portanto, aos professores, cabe a função de aperfeiçoamento da sua prática pedagógica,
devendo ficar atentos aos questionamentos do mundo para melhor interação com os alunos.
O professor precisa repensar sua prática pedagógica, pensar em metodologias voltadas
para a pesquisa, derrubando o paradigma de se fazer educação nos moldes tradicionais de
ensino, “em sua quase totalidade centrada em transmissão ou comunicação oral de temas ou
assuntos acabados por parte dos professores, ou leitura de livros e artigos e sua repetição em
classe” (MASETTO, 2003). Para Gómez (2011) faz-se necessário “uma mudança substancial
nas formas de ensinar, de aprender e de avaliar”, proporcionando “a aprendizagem ativa de
conhecimento útil como centro de vida escolar”.
** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. E-mail: [email protected] * Discente da Faculdade Pitágoras Londrina.
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Busca-se uma aprendizagem que tenha significado e faça com que o aluno se envolva em
todas as dimensões. Sendo assim, o papel do professor no ensino superior é proporcionar a
construção de um conhecimento significativo para o estudante, Busquets (2000) explica a
importância de metodologias voltadas para a transversalidade e interdisciplinaridade, numa
abordagem construtivista. Para ele, “o verdadeiro conhecimento é aquele que é utilizável, é
fruto de uma elaboração (construção) pessoal, resultado de um processo interno de pensamento”
onde será o sujeito que irá atribuir a eles um significado, relacionando os conhecimentos atuais
com os anteriores e organizando-os. Também, complementa que esse processo não pode ser
dado a outra pessoa, onde ninguém poderá realizar por outro sujeito.
Fazenda (1994) explica que a metodologia interdisciplinar deve partir de uma liberdade
científica, estruturada na colaboração e no diálogo, abrindo espaço ao pensamento inovador e
criativo capaz de transformar a “concreta realidade mundana e histórica numa aquisição maior
de educação em seu sentido lato, humanizante e libertador do próprio sentido de ser no mundo”.
Isso porque a interdisciplinaridade é uma dimensão que irá questionar “a segmentação entre os
diferentes campos do conhecimento” (BRASIL, 1998). Já a transversalidade se refere a relação
que pode ocorrer na prática educativa entre aprender conhecimentos teoricamente
sistematizados (aprender sobre a realidade) e as questões da vida real e de sua transformação
(aprender a realidade da realidade) (BRASIL, 1998)
O professor irá proporcionar uma articulação entre saber, conhecimento e vivência,
envolvendo e motivando o educando para a prática da pesquisa, a troca e a sistematização de
ideias, o trabalho em equipe, construindo conhecimentos num processo constante de
indagações. Segundo Gómez (2011) quando os alunos se envolvem eles têm a oportunidade de
utilizar diferentes ferramentas de comunicação e expressões criativas que o desenvolvimento
tecnológico atual oferece.
Cada vez mais tornam-se necessárias técnicas de ensino dinâmicas que envolvam
atividades práticas de laboratório e acompanhem as inovações tecnológicas para atender os
alunos de graduação que têm acesso cada vez maior e mais rápido às informações.
2 Desenvolvimento
2.1 GRAPI
No dia treze de setembro de dois mil e doze foi criado, na Faculdade Pitágoras de
Londrina-PR, o projeto de extensão denominado Grupo de Apoio à Pesquisa e Inovações
(GRAPI), sob a coordenação dos professores Valdemir Antunes e Erica Regina Takano Natti.
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A motivação para a existência do projeto de extensão GRAPI é aproximar os conceitos
teóricos abordados nas disciplinas à realidade do profissional da Engenharia ao criar e
desenvolver projetos que visam o desenvolvimento das competências e habilidades que os
alunos da instituição precisam. Ainda, esse projeto busca aproximar os alunos de um contexto
de aprendizagem que irá proporcionar um envolvimento entre eles, permitindo a troca de
experiências, na busca de resoluções de problemas significativos e reais.
As atividades realizadas pelo GRAPI têm chamado a atenção dos estudantes e envolvem
alunos de diferentes Engenharias (Civil, Elétrica, Mecânica, de Produção e Ambiental) e
Arquitetura, possibilitando a troca de saberes e a aplicação dos conhecimentos aprendidos na
graduação. Contudo, nesse presente trabalho serão expostas apenas algumas delas.
2.2 Atividades de Extensão
A Extensão é uma das funções sociais da Universidade, realizada por meio de um
conjunto de ações dirigidas à sociedade, as quais devem estar indissociavelmente vinculadas ao
Ensino e à Pesquisa. A Extensão universitária deve servir como instrumento de inserção social,
aproximando a academia das comunidades adjacentes.
2.3 Metodologia
2.3.1 Atividades em Entidades Filantrópicas
Os alunos de Engenharia Civil da Faculdade Pitágoras de Londrina foram expostos a um
trabalho de campo. Os acadêmicos fizeram uma reforma no “Lar Maria Teresa Vieira”, cuja
entidade atende idosos na cidade de Londrina-PR. Esse projeto possibilitou aproximá-los de
uma realidade diferente de seu meio, além de permitir a interação entre a teoria e a prática do
curso durante a execução da reforma.
Figura 1 – Execução da reforma do “Lar Maria Teresa Vieira
Fonte: Os autores.
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2.3.2 Atividades na construção de “casinhas didáticas” para aulas práticas de instalações
elétricas
Alunos e professores da Faculdade Pitágoras de Londrina desenvolveram o protótipo das
casas didáticas para não limitar o ensino e a aprendizagem a aulas exclusivamente teóricas e
modelos não realistas. Desenvolvendo as casinhas, os alunos conseguiram entender conceitos
de eletricidade e identificar aspectos importantes em uma instalação elétrica: determinar quais
os principais componentes, como dimensioná-los e escolhê-los, além de aprender a lidar com
os riscos provenientes da energia elétrica. Adicionalmente, o protótipo finalizado passou a ser
utilizado em disciplinas para estimular os estudantes de forma reversa: desenvolver o projeto
elétrico a partir do modelo do protótipo, anteriormente feito através da figura de um livro ou
um diagrama estático.
Figura 2 – Protótipo de Casa didáticas
Fonte: Os autores.
2.3.3 Concurso de treliças
O objetivo principal do concurso era entender o comportamento das estruturas típicas da
engenharia em situações usuais de carregamento de treliças e de aproximar os conceitos teóricos
abordados nas disciplinas de resistência dos materiais e estruturas isostáticas à realidade do
profissional da área. Cada equipe executou a construção de uma treliça e para a execução do
projeto que incluía desenho, memorial de cálculo e protótipo foram necessárias habilidades e
competências desenvolvidas em diversas disciplinas dos cursos de Engenharia. Depois, as
treliças foram classificadas através do coeficiente adimensional (K), onde K = F/P, F
representando a carga máxima suportada pela estrutura antes do colapso em Newtons (N) e P
correspondendo ao peso da estrutura também dado em Newtons (N). O grupo autor da treliça
com maior coeficiente K foi premiado.
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Figura 3 - Rompimento de vigas
Fonte: Os autores.
2.3.4 Concurso de projetos integrados (mobilidade urbana)
Nos últimos anos, o Brasil tem assistido a uma degradação dos serviços de transporte
coletivo, surgimento de transporte informal, falta de ciclovias, calçadas com irregularidades
que atende as deficiências físicas das pessoas, sinaleiros sem sincronizações e crescimento dos
congestionamentos de trânsito. Isso tem gerado impactos negativos na vida cotidiana das
pessoas que sentem dificuldade ao se deslocar nas cidades. Este concurso teve por objetivo
principal analisar o melhor projeto de mobilidade urbana que atende a região de Londrina-PR,
validando-os conforme critérios de pertinência e viabilidade. Com esses trabalhos os alunos
desenvolveram ideias inovadoras, espírito empreendedor e senso crítico de forma coerente e
baseada em fatos comprovados. Os trabalhos foram apresentados para a comunidade e
avaliados pelos professores do curso.
Figura 4 – Resultado obtido do projeto de mobilidade Urbana
Fonte: Os autores.
Frazão (2013) explica em uma matéria no Jornal de Londrina que entre as ideias pró-
acessibilidade e mobilidade, os acadêmicos inventaram, inclusive, equipamentos ainda inéditos
e inexistentes no mercado.
2.4 Resultados e Discussão
Os resultados obtidos foram satisfatórios do ponto de vista acadêmico, a interação dos
alunos com a comunidade “que os torna mais humanos”, a construção de objetos de
aprendizagem para o seu próprio curso e a participação de eventos de extensão interna
mostraram ser uma ferramenta metodológica dinâmica e eficiente na formação dos nossos
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alunos.
3 Conclusão
O projeto de extensão GRAPI possibilita que, durante o desenvolvimento das atividades
propostas, os alunos de graduação trabalhem em equipe, relacionem a teoria com a prática,
desenvolvam habilidades de criatividade e espírito de liderança, resolvendo problemas reais
que, por estarem ligados aos pressupostos teóricos, prepara os acadêmicos para o exercício de
sua profissão com maior autonomia e empreendedorismo.
Referências BRASIL. Parâmetros Curriculares Nacionais: 3º e 4º Ciclos: apresentação dos temas transversais. Secretaria de Educação Fundamental. Brasília, DF: MEC/SEF, 1998. BUSQUETS, M.D. et al. Temas transversais em educação: bases para uma formação integral. São Paulo: Ática, 2000. CORTELAZZO, I.B.C. Ensinar e aprender: as duas faces da educação. 2008. Disponível em: <http://www.boaaula.com.br/iolanda/tese/ ensinar.htm> Acesso em: 2 abr. 2017. FAZENDA, I.C. A. Interdisciplinaridade: história, teoria e pesquisa. Campinas: Papirus, 1994. FRAZÃO, M. Ideias para Londrina andar mais rápido. Jornal de Londrina. 2013. Disponível em: <http://www.jornaldelondrina.com.br/m/cidades/conteudo.-para-Londrina-andar-mais-rapido>. Acesso em: 1 jul. 2017. GÓMEZ, Á. I. P. Competências ou pensamento prático? In: SACRISTÁN, J.G. et al. Educar por competências: o que há de novo? Porto Alegre: Artmed, 2011. MASETTO, M.T. Competência pedagógica do professor universitário. São Paulo: Summus, 2003.
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CAPÍTULO 02
Avaliação Comparativa da Resistência ao Isalhamento Direto de Solos
Argilosos e Arenosos
Bruno Misael Vedovatte*
Flávia Gonçalves*
Luana Aparecida Garcia*
Pedro Mouco Martins* Ana Carolina Ciriaco Padilha**
Resumo O solo é utilizado com material de construção devido seu baixo custo e grande disponibilidade, porém é heterogêneo em sua distribuição. Conhecer seus parâmetros auxilia o engenheiro civil na formulação de projetos geotécnicos. À resistência ao cisalhamento de dois solos de caráteres prioritariamente argiloso e arenoso, ambos na condição compactados e não inundados, foram avaliadas pelo ensaio de cisalhamento direto. O tipo de ensaio foi escolhido por ser mais conservador em relação aos parâmetros obtidos (ângulo de atrito interno e coesão), enquanto que a condição foi escolhida por estar mais próxima da condição real em campo. A granulometria distinta dos solos ensaiados demonstrou que solos argilosos têm valores de coesão maiores, enquanto que para solos arenosos o ângulo de atrito interno entre as partículas é maior. Para o solo argiloso, foram obtidos os valores de ϕ = 8,9° e c = 95,4 kPa para ELS (3% de deformação) e ϕ = 23,5° e c = 109,9 kPa para ELU (máximas tensões cisalhantes). Para o solo arenoso, os parâmetros obtidos foram ϕ = 15,5° e c = 80,8 kPa para ELS (3% de deformação) e ϕ = 31,9° e c = 71,0 kPa para ELU (máximas tensões cisalhantes). A comparação dos resultados deste trabalho com outros relatos da literatura possibilitou ainda destacar que a estrutura compactada aumenta a resistência ao cisalhamento dos solos em relação a ensaios realizados em seu estado natural e que a condição não inundada propicia uma resistência maior, sobressaltando o efeito da coesão no cisalhamento dos solos. Palavras-chave: Ruptura do Solo. Granulometria. Estrutura Compactada.
1 Introdução
O solo é um material de construção natural que pode ser caracterizado como um dos mais
antigos e abundantes. Do ponto de vista puramente técnico da Engenharia Civil, este material
reage às ações das fundações e sofrem deformações, influenciando as obras segundo suas
propriedades (VEDOVATTE et al., 2016). Por natureza, o solo resiste bem aos efeitos de
compressão, no entanto possui limitação em sua resistência ao cisalhamento. A resistência do
solo ao cisalhamento pode ser definida como a tensão máxima de cisalhamento que o solo pode
* Discente da Faculdade Pitágoras de Londrina ** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. E-mail: [email protected]
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resistir antes da ruptura e depende de dois parâmetros importantes: o ângulo de atrito e a coesão
entre as partículas (BUENO; VILAR, 1979).
O ângulo de atrito corresponde à máxima angulação entre a tensão cisalhante e a tensão
normal ao plano, a qual não permite deslizamento entre as partículas. A coesão, por sua vez,
pode ser explicada como a cimentação química entre as partículas do solo, sendo mais
evidenciada em solos de granulometria fina (SOUSA PINTO, 2006).
Este trabalho tem o objetivo de estudar a diferença existente quanto à resistência ao
cisalhamento de dois solos de caráteres prioritariamente argiloso e arenoso, na estrutura
compactada e não inundada – condição comumente observada na realização de obras.
2 Desenvolvimento
A caracterização geotécnica dos solos (argiloso e arenoso) utilizados neste estudo está
apresentada em Gonçalves (2016) e os resultados estão apresentados no Quadro 1.
Quadro 1 – Classificação granulométrica e características físicas dos solos deste estudo
Caracterização Física Tipo de Solo
Argiloso (1) Arenoso (2) Massa específica dos sólidos (g.cm-³) 3,03 2,69
Limite de Liquidez - LL (%) 52 31 Limite de Plasticidade - LP (%) 38 15
Fração Granulométrica
Argila (%) 55,50 13,00 Silte (%) 23,50 10,00
Areia Fina (%) 20,73 47,00 Areia Média (%) 0,27 30,00 Areia Grossa (%) 0 0 Pedregulho (%) 0 0 Classificação Argila siltosa Areia fina a média argilosa
𝛒𝐝𝐦á𝐱 (g.cm-³) 1,43 1,86 𝛚Ó𝐭𝐢𝐦𝐚 (%) 32,4 14,0
Notas: (1) Solo de Londrina/PR; (2) Solo de Mandaguaçu/PR. Fonte: Gonçalves (2016).
Amostras de solos foram compactadas considerando a máxima eficiência de
compactação. Após a compactação, os CPs para o ensaio de cisalhamento direto foram
confeccionados em molde de aço quadrado de lado 6 cm e altura de 2 cm. Foram moldados 4
corpos de prova para cada tipo de solo. Após a moldagem, a caixa de cisalhamento direto foi
montada e posicionada na prensa.
Para este trabalho optou-se por trabalhar com tensões de 50, 100, 200 ou 300 kPa. Após
5 minutos, foi feita a leitura do extensômetro para verificação da variação de volume do corpo
20
de prova apenas pela aplicação da carga. Neste momento iniciou-se a ruptura do corpo de prova.
Os extensômetros de leitura de deslocamento horizontal, deslocamento vertical e de força do
anel dinamométrico foram posicionados e zerados para se iniciar o ensaio. A velocidade de giro
da manivela foi controlada como sendo de 1 volta a cada 2 segundos. O ensaio foi realizado
com controle de deslocamento horizontal (a leitura dos outros dois extensômetros era realizada
a cada 0,1 mm de deslocamento horizontal). As leituras foram feitas até o deslocamento entre
as faces equivaler a 10% da área superficial do corpo de prova.
Foram usados dois critérios para se obter a tensão cisalhante por meio da curva tensão
cisalhante versus deformação horizontal e, com isso, a equação Mohr-Coulomb: a) tensão
cisalhante para uma deformação de 3%, b) a máxima tensão cisalhante. Das equações Mohr-
Coulomb, foram obtidos os parâmetros de resistência que são o ângulo de atrito interno e
intercepto coesivo. Como o ensaio realizado foi do tipo não inundado, buscando maior
similaridade com as condições comumente encontradas em campo, os resultados estão
expressos em função das tensões totais.
O Gráfico 1 mostra as curvas de tensão cisalhante versus deformação horizontal e o
Gráfico 2 apresenta a deformação vertical versus deformação horizontal para os solos
estudados. Gráfico 1 – Gráfico tensão cisalhante versus deformação horizontal Solo argiloso Solo arenoso
Fonte: Gonçalves (2016).
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8 10
t(KPa)
eh (%)
50 KPa 100 KPa 200 KPa 300 kPa
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10
t(KPa)
eh (%)
50 KPa 100 KPa 200 KPa 300 kPa
21
Gráfico 2 – Gráfico deformação vertical versus deformação horizontal Solo argiloso Solo arenoso
Fonte: Gonçalves (2016).
As curvas do Gráfico 1 mostram claramente um ponto de ruptura típico, onde a curva
apresentaria uma queda do valor da tensão cisalhante, apenas para a tensão de 50 kPa, para os
dois tipos de solo. Para as demais tensões não há um ponto caracterizando a ruptura física.
As curvas do Gráfico 2 mostram que ao decorrer do ensaio de cisalhamento, os corpos de
prova diminuíram sua altura inicial e, consequentemente, seu volume. Este comportamento é
esperado neste tipo de ensaio. Para a tensão de 200 e 300 kPa para o solo arenoso, notou-se um
aumento de volume dos corpos de prova devido a movimentação horizontal dos grãos do solo,
uns sobre os outros, ao longo da superfície de ruptura do corpo de prova. Essa variação
volumétrica é conhecida por dilatância, e caracteriza um fenômeno típico em solos arenosos
compactados (BUENO; VILAR, 1979).
O solo é um material que suporta deformações geralmente maiores do que as estruturas
alocadas superficialmente, como, por exemplo, as estruturas em concreto. Deste modo, a partir
das curvas tensões cisalhantes versus tensões normais (Gráfico 1), para cada tensão normal
aplicada, foram determinadas as tensões cisalhantes características do Estado Limite de Serviço
(ELS) e Estado Limite Último (ELU). A primeira (ELS) foi definida para uma deformação
horizontal máxima de 3% (percentual geralmente utilizado em projeto para deformação
aceitável do concreto). Em seguida, as curvas foram novamente analisadas, sendo adotados os
pontos máximos das curvas (ELU). Os valores são mostrados no Quadro 2.
-0,0002
0
0,0002
0,0004
0,0006
0,0008
0,001
0,0012
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
ev(cm)
eh (cm)
50 KPa 100 KPa 200 KPa 300 kPa
-0,0002
0
0,0002
0,0004
0,0006
0,0008
0,001
0,0012
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
ev(cm)
eh (cm)
50 KPa 100 KPa 200 KPa 300 kPa
22
Quadro 2 - Tensões de ruptura dos corpos de prova de solo ensaiados
Solo Argiloso Tensão Normal (kPa) 50 100 200 300
Tensão Cisalhante (kPa) ELS 131,48 66,36 145,88 140,24
ELU 142,58 134,00 208,51 237,52
Solo Arenoso
Tensão Normal (kPa) 50 100 200 300
Tensão Cisalhante (kPa) ELS 100,17 109,56 120,83 173,43
ELU 104,64 145,22 165,33 273,45
Nota: ELS – 3% de deformação horizontal; ELU – máxima tensão cisalhante. Fonte: Gonçalves (2016).
As envoltórias de tensões pelos dois critérios foram criadas a partir da equação linear 𝝉 =
𝒄 + 𝝈× 𝐭𝐚𝐧𝝓 (Gráfico 3). Os valores dos parâmetros de resistência ao cisalhamento direto,
ângulo de atrito e intercepto coesivo foram obtidos e estão apresentados no Quadro 3.
Gráfico 3 – Envoltória de tensões totais dos solos para tensões de cisalhamento com 3% de
deformação horizontal (ELS) e máxima tensão cisalhante (ELU) Solo argiloso
Solo arenoso
Fonte: Gonçalves (2016).
y=0,1577x+95,366R²=0,2245
0
50
100
150
200
250
300
0 100 200 300 400
t(KPa
)
s (KPa)
ELS50KPa
100KPa
200KPa
300Kpa
Linear(Média)
y=0,4356x+109,87R²=0,9163
0
50
100
150
200
250
300
0 100 200 300 400
t(KPa
)
s (KPa)
ELU50KPa
100KPa
200KPa
300Kpa
Linear(Média)
y=0,2782x+80,786R²=0,88850
50
100
150
200
250
300
0 100 200 300 400
t(KPa
)
s (KPa)
ELS50KPa
100KPa
200KPa
300Kpa
Linear(Média)
y=0,6224x+71,029R²=0,91620
50
100
150
200
250
300
0 100 200 300 400
t(KPa
)
s (KPa)
ELU50KPa
100KPa
200KPa
300Kpa
Linear(Média)
23
Comparando os valores dos parâmetros de intercepto coesivo e ângulo de atrito do solo
argiloso com solo arenoso (Quadro 3), observa-se tendência semelhante à descrita na literatura,
onde solos arenosos possuem ângulos de atrito maiores que os argilosos e os solos argilosos
possuem interceptos coesivos maiores que os arenosos, considerando as respectivas condições
avaliadas (ELS ou ELU). Isso se dá devido à diferença granulométrica dos solos. As areias,
cujos grãos são maiores e mais angulares, apresenta maiores tensões de contatos, acarretando
em ângulos de atritos maiores, enquanto que para as argilas, as quais possuem grãos laminares
e de menor dimensão, há uma espécie de cimentação entre os grãos, o que possibilita valores
de interceptos coesivos maiores.
Quadro 3 – Valores do ângulo de atrito e intercepto coesivo dos solos
Tipo de solo Critério Intercepto (c – kPa)
Ângulo (𝝓 – graus)
Equação Morh–Coulomb (kPa)
Argiloso ELS 95,4 8,9 𝜏 = 95,4 + 𝜎 ∙ tan 8,9° ELU 109,9 23,5 𝜏 = 109,9 + 𝜎 ∙ tan 23,5°
Arenoso ELS 80,8 15,5 𝜏 = 80,8 + 𝜎 ∙ tan 15,5° ELU 71,0 31,9 𝜏 = 71,0 + 𝜎 ∙ tan 31,9°
Fonte: Gonçalves (2016).
No Quadro 4 estão compilados os resultados de cisalhamento direto para os solos aqui
estudados, em diferentes condições de ensaio.
Quadro 4 – Valores do ângulo de atrito e intercepto coesivo de diferentes solos Referência Tipo de solo / Condição
do ensaio Intercepto (c – kPa)
Ângulo (Ø – º)
Equação Morh–Coulomb (kPa)
Neste estudo
Argiloso / compactado e não inundado 109,9 23,5 𝜏 = 109,9 + 𝜎 ∙ tan 23,5°
Arenoso / compactado e não inundado 71,9 31,9 𝜏 = 71,9 + 𝜎 ∙ tan 31,9°
Zanin (2014)
Argiloso / compactado e inundado 46,1 24,8 𝜏 = 46,1 + 𝜎 ∙ tan 24,8°
Arenoso / compactado e inundado 30,0 29,1 𝜏 = 30,0 + 𝜎 ∙ tan 29,1°
Souza et al. (2014)
Argiloso / compactado e não inundado 81,3 28,8 𝜏 = 81,3 + 𝜎 ∙ tan 28,8°
Fujii et al. (2014)
Arenoso / compactado e não inundado 89,6 33,5 𝜏 = 89.6 + 𝜎 ∙ tan 33,5°
Réus et al. (2011)
Argiloso / indeformado e não inundado 36,3 25,3 𝜏 = 36,3 + 𝜎 ∙ tan 25,3°
Argiloso / indeformado e inundado 6,0 33,3 𝜏 = 6,0 + 𝜎 ∙ tan 33,3°
Nota: Valores considerando o ELU. Fonte: Gonçalves (2016).
24
É possível observar que o ângulo de atrito do solo arenoso é maior do que o ângulo de
atrito do solo argiloso, o que está em consonância com o descrito na literatura. Independente
do tipo de ensaio e estrutura da amostra, os valores variaram pouco para cada tipo de solo,
caracterizando a coesão como um atributo importante para a resistência ao cisalhamento destes
solos. É possível observar também que na condição inundado a resistência dos solos é menor,
novamente sobressaltando o efeito da coesão na resistência ao cisalhamento destes solos. Por
fim, tanto para o solo argiloso como para o solo arenoso, o ensaio em estrutura compactada
apresenta valor de coesão superior quando comparado ao ensaio em estado natural (amostra
indeformada), o que evidencia a influência da compactação na resistência do solo.
3 Conclusão
Dos ensaios de cisalhamento direto, foram obtidos os valores dos parâmetros de
resistência para o solo argiloso compactado e não inundado de ϕ = 8,9° e c = 95,4 kPa para o
critério de deformação de 3% e ϕ = 23,5° e c = 109,9 kPa para o critério de máximas tensões
cisalhantes. Para o solo arenoso compactado e não inundado os parâmetros obtidos foram de ϕ
= 15,5° e c = 80,8 kPa para deformação de 3% e ϕ = 31,9° e c = 71,0 kPa para máxima tensão
cisalhante.
Os valores encontrados mostram que o ângulo de atrito do solo arenoso é maior do que o
ângulo de atrito do solo argiloso. Além disso, na condição inundado a resistência dos solos é
menor, sobressaltando o efeito da coesão na resistência ao cisalhamento dos solos. Por fim, para
ambos os solos, o ensaio em estrutura compactada apresentou coesão superior que o ensaio em
estado natural.
Referências BUENO, B.S.; VILAR, O.M. Mecânica dos solos. São Carlos: Universidade de São Paulo, 1979.
FUJII, N.; TEIXEIRA, R.S.; SOUZA, C.H.U. Parâmetros de resistência ao cisalhamento de um solo arenoso compactado. In: Anais... XXIII EAIC/VI EATI, Londrina, 2014. GONÇALVES, F. Interação temporal por difusão de lixiviado de resíduos sólidos urbanos com solo argiloso e solo arenoso. 2016. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Edificações e Saneamento) – Universidade Estadual de Londrina, Londrina, 2016. RÉUS, T.F.; TEIXEIRA, R.S.; RODRIGUEZ, T.T. Parâmetros de resistência do solo do Campo Experimental de Engenharia Geotécnica (CEEG) da UEL. In: Anais... XX EAIC, Londrina, 2011. 11p.
25
SOUZA, C.H.U.; FUJII, N., TEIXEIRA, R.S. Parâmetros de resistência ao cisalhamento direto do solo argiloso compactado de Londrina. In: Anais... XXIV EAIC, 2015. SOUSA PINTO, C. Curso básico de mecânica dos solos: em 16 aulas. São Paulo: Oficina de Textos, 2006. VEDOVATTE, B.M. et al. Análise comparativa da resistência ao cisalhamento de diferentes tipos de solos. Londrina: Faculdade Pitágoras de Londrina, 2016. ZANIN, R.F.B. Resistência ao cisalhamento direto de um solo arenoso e um solo argiloso, compactado e inundado. Londrina: UEL, 2014.
26
CAPÍTULO 03
Considerações Sobre o Desabamento da Ciclovia Tim Maia na Cidade do
Rio de Janeiro
Flávia Gonçalves* Milton Borghi** Resumo Parte da ciclovia Tim Maia, no município do Rio de Janeiro-RJ, desabou três meses depois de ser entregue devido uma forte onda de ressaca do mar carioca, deixando dois mortos. Após avaliação, os peritos técnicos responsáveis apontaram que dentre as principais causas do acidente estavam: falhas nos projetos básico e executivo elaborados pela empresa contratada para a realização da obra; falta de estudos preliminares oceanográficos dos efeitos das ondas sobre a estrutura; e descontinuidade/ingerência do projeto (mudança significativa na confecção da pista, a qual passou a ter apenas uma viga na plataforma, e alocação muito distante dos pilares de sustentação). Além disso, falhas na licitação e na fiscalização do contrato, bem como indícios de falta ética do exercício profissional também foram apontados nos relatórios como causas ao ocorrido. Quatorze pessoas respondem civil e criminalmente pelo acidente, seja por imprudência, negligencia ou imperícia. Palavras-chave: Estruturas especiais. Ambiente agressivo. Efeito das ondas.
1 Introdução
Na manhã do dia 21 de abril de 2016, a recém-inaugurada ciclovia Tim Maia desabou
após ser atingida por uma forte ressaca do mar carioca. Situada às margens da Avenida
Niemeyer, ligando a praia do Leblon e a orla do bairro São Conrado, ambas na Zona Sul do Rio
de Janeiro-RJ, a ciclovia com 3,9 quilômetros de extensão custou quase R$ 45 milhões aos
cofres públicos e foi construída como atrativo para os Jogos Olímpicos que seriam realizados
em agosto daquele mesmo ano. Em decorrência do desabamento, duas pessoas morreram e,
pelo menos, outras seis ficaram feridas.
Este estudo tem o objetivo de apontar os principais aspectos elencados como precursores
e/ou potencializadores do desabamento da estrutura da ciclovia, pelos peritos que investigaram
o acontecimento, bem como fazer considerações técnicas que devem ser observadas para
futuros projetos deste tipo.
* Discente da Faculdade Pitágoras Londrina ** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. E-mail: [email protected]
27
2 Desenvolvimento
Após o acidente com o desabamento da ciclovia Tim Maia (Figura 1), a Prefeitura
Municipal do Rio de Janeiro, junto ao Ministério Público e ao Conselho Regional de Engenharia
e Agronomia do Rio de Janeiro (Crea-RJ) uniram forças para elencar as possíveis falhas
vinculadas ao até então chamado “acidente”. Uma sequência de erros pode ser levantada,
subdividindo a culpa entre o contratante (Governo e Prefeitura Municipal do Rio de Janeiro) e
a contratada (consórcio CONTEMAT-CONCREJATO).
Figura 1- Desabamento da Ciclovia Tim Maia
Nota: Sequência dos acontecimentos, segundo o engenheiro civil e conselheiro do Crea-RJ, Antônio Eulálio. 1 - Com o impacto, o trecho da ciclovia se desprende da única viga que a sustenta; 2 - O trecho gira no sentido da Av. Niermeyer e tomba. Fonte: Conselho Regional De Engenharia e Agronomia (2017).
A perícia técnica para avaliar as causas da queda da ciclovia foi executada por uma equipe
de cinco engenheiros civis vinculados e escolhidos pelo Crea-RJ: Manoel Lapa e Silva,
Fernando Celso Uchoa Cavalcanti, Gilberto Mascarenhas do Valle, José Schipper, Luiz
Carneiro de Oliveira, Robson Luiz Gaiofatto, todos especialistas na área de estruturas especiais.
Em um período de 30 dias após o acidente, foram analisados documentos, coleta de dados e
entrevistados profissionais que trabalharam na construção da ciclovia.
As primeiras constatações dos peritos foram falhas nos projetos básico e executivo
elaborados pelo consórcio CONTEMAT-CONCREJATO, os quais não levaram em
consideração o impacto da ressaca do mar na pista da ciclovia. Faltaram estudos preliminares
oceanográficos dos efeitos das ondas sobre a estrutura. O grupo de peritos destacou que a única
referência na memória de cálculo da empresa responsável pela obra foi considerar, em todos os
vãos, o efeito das ondas sobre os pilares a uma altura de até 2,5 metros, demonstrando total
desconhecimento das condições de ressaca do mar no local, sobretudo entre os meses de abril
28
e setembro, onde a incidência de ondas maiores é comum.
O projeto previa, portanto, que a água poderia atingir os pilares de sustentação, mas não
a viga nem a plataforma em si. Segundo os especialistas, no momento do desabamento, as ondas
chegavam a quatro metros de altura, cobrindo totalmente a ciclovia e causando impacto
significativo, de baixo para cima, na estrutura que estava meramente apoiada sobre os pilares.
Segundo pesquisadores da Coordenadoria de Programa de Pós-Graduação da UFRJ
(Coppe) e do Instituto Nacional de Pesquisas Hidroviárias (INPH), a pressão exercida pela onda
sobre a ciclovia na hora do acidente era de 3 toneladas por metro quadrado (força por área).
Uma vez que a área da ciclovia contava com uma estrutura de apenas 0,55 toneladas por metro
quadrado e não estava fixada por nenhum outro meio ao pilar de sustentação que não fosse seu
peso próprio, pode-se dizer que a força da onda na estrutura foi cerca de 5,5 vezes maior do que
a ciclovia poderia suportar. Segundo especialistas, para a correta definição em projeto é
necessário utilizar o estudo das ondas nos últimos cem anos na região do projeto, pois ele
apontará que a maior onda no período, chamada "centenária". Para o local do acidente, tal onda
centenária é caracterizada por exercer uma pressão equivalente a 4,4 toneladas por metro
quadrado na estrutura. Assim, considerando ainda a aplicação de um fator de segurança típico
de 1,5, seria necessário que a ciclovia atendesse a uma solicitação de 6,6 toneladas por metro
quadrado de esforço vertical para cima para que garantisse estabilidade frente às condições
agressivas de ressaca no costão. Isso impõe que a estrutura deveria resistir, pelo menos, 12
vezes mais do que realmente suportou. Os pesquisadores deixam claro que, uma vez
reconstruída, a ciclovia precisa atender a este requisito básico, bem como utilizar algum sistema
de alerta para o fechamento da ciclovia quando a intensidade das ondas aumentar.
Outra constatação foi a descontinuidade do projeto executado na área que desabou. Dois
pontos chaves foram levantados aqui: o primeiro quanto a uma mudança significativa na
confecção da pista (em outros lugares com duas e ali com apenas uma viga na plataforma) e o
segundo quanto à alocação dos pilares de sustentação.
A partir do que se foi apurado, a confecção daquele trecho da pista ser com apenas uma
viga central ocorreu por conta da dificuldade de execução por parte de uma das empresas de
pré-moldados contratada pelo consórcio responsável. No entanto, segundo o engenheiro civil
Antônio Eulálio, conselheiro do Crea-RJ, para tal mudança não se levou em consideração que
o impacto das ondas seria potencializado. A Figura 2 ilustra a explicação do engenheiro: a onda
ao bater na estrutura composta por duas vigas (ver B) tem menor área para impulsionar a
29
estrutura, além de maior momento a vencer para conseguir torcer e tombar a plataforma. Com
apenas uma viga central (ver A) a facilidade de movimentação da estrutura é significativamente
maior. O especialista ainda critica a escolha do uso de material pré-fabricado. Segundo ele, o
correto seria a escolha de uma viga monolítica que prendesse a pista aos pilares de forma mais
firme e salienta que a vantagem do pré-moldado de ser executada de forma mais rápida não
deveria ter sido preponderante em uma obra como esta.
Figura 2 - Diferenças no projeto no trecho que desabou (A) e do restante da
ciclovia (B)
Fonte: Conselho Regional de Engenharia e Agronomia (2017).
A distância entre os pilares de sustentação também influenciou para a ocorrência do
acidente. Tal distância era maior no local do desabamento, entre 18 e 20 metros, do que no
restante da pista, em que a distância entre os pilares era de 12 metros. Este maior vão, propiciou
menos reação ao impacto de baixo para cima da energia da onda dissipada ao bater no costão,
aumentando ainda mais a severidade do acidente.
Mais adiante o laudo entregue pelos peritos ainda afirma que a Fundação Instituto de
Geotécnica (Geo-Rio), entidade vinculada a Prefeitura Municipal, não tinha experiência para
licitar e fiscalizar uma obra da complexidade como a exigida pela ciclovia. A respeito das falhas
na licitação e na fiscalização do contrato, segundo o laudo pericial, havia evidências de que
foram retirados itens de relevância técnica do edital de licitação, como, por exemplo, a
necessidade de comprovação de experiência por parte das empresas concorrentes de aptidão
para trabalhar com projetos executivos de obras de arte especiais (tipos de construção que
requerem uma maior especialização). O argumento utilizado para a retirada foi o de que esta
exigência restringiria o certame. Ainda quanto a Lei de Licitações, segundo o laudo dos
A B
30
engenheiros do Crea-RJ, houve descumprimento devido a fata de licitação de uma avaliação de
conformidade do projeto por um profissional ou empresa independente, a qual deveria ter sido
realizada e registrada em Anotação de Responsabilidade Técnica (ART) e em documento
específico que deveria acompanha a documentação do projeto.
Quanto ao descumprimento das normas regulamentadoras técnicas, há também
evidências de que a NBR 6118/2014, que trata de Projetos de Estruturas de Concreto –
Procedimentos, também não foi seguida em vários aspectos, como, por exemplo, a não
consideração das cargas previstas que possam comprometer a estabilidade ou segurança das
estruturas. A equipe do Crea-RJ também salientou indícios de falta ética do exercício
profissional, apontando que foi verificada a falta de identificação dos autores e responsáveis
para liberação para execução, ausência de registros da ART de projeto básico, do orçamento da
obra e da fiscalização da obra pelo contratante e órgão de controle.
3 Conclusão
O Conselho Regional de Engenharia e Agronomia do Rio de Janeiro, recomendou por
fim, a realização de estudo especializado sobre o efeito das ondas em toda a ciclovia, além de
também adotar as penalidades estabelecidas pelo Código de Ética Profissional, indo desde
advertência reservada, até censura pública, aplicação de multa e cancelamento temporário ou
definitivo do registro dos profissionais envolvidos.
A Justiça do Rio aceitou denúncia contra 14 pessoas que passaram a ser acusada por duplo
homicídio culposo (quando não há intensão de matar). Segundo a decisão o juiz Marcelo
Oliveira da Silva, da 32ª vara Criminal da Capital, “os denunciados tiveram algum tipo de
atuação na referida obra, seja na confecção do projeto básico, seja na confecção do projeto
executivo ou na fiscalização da obra, cuja atuação ou omissão representariam a inobservância
do cuidado objetivo manifestada através da imprudência, negligencia ou imperícia". Se
condenados, eles podem cumprir pena de 2 a 8 anos de prisão.
Referências BORGES, R. Ciclovia que caiu no Rio deveria ter resistência 12 vezes maior. O Estadão. 2016. Disponível em: https://noticias.uol.com.br/ultimas-noticias/agencia-estado/2016/05/20/ciclovia-que-caiu-no-rio-deveria-ter-resistencia-12-vezes-maior.htm Acesso em 23 jul. 2017. CREA - Conselho Regional de Engenharia e Agronomia. Crea-RJ apresenta resultados sobre desabamento da Ciclovia Tim Maia. 2017. Disponível em: https://www.crea-rj.org.br/crea-rj-
31
apresenta-resultados-sobre-desabamento-da-ciclovia-tim-maia/ Acesso em 23 jul. 2017. FOLHA DE SÃO PAULO. Trecho de nova ciclovia desaba na zona sul do Rio e dois morrem. 2016. Disponível em: http://www1.folha.uol.com.br/cotidiano/2016/04/1763415-ciclovia-projetada-acima-do-mar-desaba-na-avenida-niemeyer-no-rio.shtml#article-aside Acesso em: 23 jul. 2017. FOLHA DE SÃO PAULO. Trecho de ciclovia que desabou tinha viga a menos que resto da estrutura. 2016. Disponível em http://www1.folha.uol.com.br/cotidiano/2016/04/1766397-trecho-de-ciclovia-que-desabou-tinha-viga-a-menos-que-resto-da-estrutura.shtml Acesso em: 23 jul. 2017. FRANCO, L. Perícia diz que falha em projeto causou acidente em ciclovia no Rio de Janeiro. 2016. Disponível em http://www1.folha.uol.com.br/cotidiano/2016/05/1767797-pericia-diz-que-falha-de-projeto-causou-acidente-em-ciclovia-no-rio-de-janeiro.shtml Acesso em: 23 jul. 2017. OLIVEIRA, N. Crea-RJ: falha de projeto é uma das causas do desabamento da Ciclovia Tim Maia. Agência Brasil. maio 2016. Disponível em: http://agenciabrasil.ebc.com.br/geral/noticia/2016-05/crea-rj-falha-de-projeto-foi-uma-causas-do-desabamento-de-ciclovia-no-rio Acesso em: 23 jul. 2017. ROUVENAT, F. Crea-RJ diz que Ciclovia Tim Maia, no Rio, não oferece condições de segurança. G1, 2017. Disponível em: http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/crea-rj-divulga-resultado-de-laudo-de-acidente-da-ciclovia-tim-maia.ghtml Acesso em: 23 jul. 2017. ROUVENAT, F. Vídeo mostra momento em que ciclovia desaba na Av. Niemeyer, Rio. G1, abr. 2016. Disponível em: http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2016/04/video-mostra-momento-em-que-ciclovia-desaba-no-rio.html Acesso em: 23 jul. 2017. ROUVENAT, F. Especialista diz que projeto básico de ciclovia não previu força das ondas. G1, abr. 2016. Disponível em http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2016/04/especialista-diz-que-projeto-basico-de-ciclovia-nao-previu-forca-das-ondas.html Acesso em: 23 jul. 2017. ROUVENAT, F. Justiça aceita denúncia contra 14 acusados por queda de ciclovia. G1, jul. 2016. Disponível em: http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2016/07/justica-aceita-denuncia-contra-14-acusados-por-queda-de-ciclovia.html Acesso em: 23 jul. 2017.
32
CAPÍTULO 04
Considerações Sobre a Influencia da Compactação em Solos Colapsíveis da Região de Londrina-PR
Ana Carolina Ciriaco Padilha** Cilio José Volce*
Resumo O colapso do solo é um fenômeno que gera um recalque rápido e muito acentuado do solo, caracterizado por uma diminuição brusca do índice de vazios, geralmente ocasionado pelo aumento do teor de umidade do solo (sem que haja necessariamente o aumento de sobrecarga). O colapso do solo está se tornando um problema comum em obras que se apoiam em solos colapsíveis e por sua vez pode gerar patologias nas construções onde as fundações estão apoiadas nestes solos. O presente trabalho tem como objetivo verificar a ocorrência do fenômeno do colapso do solo na cidade de Londrina/PR, bem como examinar qual o impacto que a compactação do solo exerce nesse acontecimento. Foram realizados ensaios de compactação e ensaios edométricos duplos em laboratório com amostras do tipo deformadas e indeformadas retiradas a 2 metros de profundidade, respectivamente. Entende-se como compactação de um solo todo processo manual ou mecânico que visa reduzir o volume de seus vazios e, assim, aumentar sua resistência, tornando-o mais estável. Foram executados os ensaios de compactação na Energia Normal de Proctor, obtendo o ponto de máxima eficiência resultando em uma úmida ótima em torno de 32,8% e massa especifica seca de 1,463 g/cm³ Os resultados indicaram que houve correlações significativas na redução do colapso do solo de acordo com o processo de compactação evidenciando que os problemas de estabilidade em obras podem ser significativamente sanados desde que haja a escolha de um bom método de compactação e uma boa execução do mesmo. Palavras-chave: Colapso. Compactação. Recalque.
1 Introdução
Estudar o comportamento físico e mecânico do solo se faz necessário, pois suas
características podem corroborar o aumento da vida útil das obras e minimização da
manutenção das mesmas. A compactação do solo é um processo manual ou mecânico que
diminui significativamente o índice de vazios do solo. Compacta-se um solo para aumentar sua
resistência, diminuir sua permeabilidade e recalque. Com isso é possível observar que muitas
das soluções dos problemas encontrados para a construção de obras de engenharia, tais como,
fundações rasas, barragens, taludes, aterros, galerias pluviais, entre outros, podem ser
resolvidos com a compactação do solo.
Segundo Cintra (1998) alguns solos apresentam redução brusca do volume do solo,
** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. E-mail: [email protected] * Discente da Faculdade Pitágoras Londrina
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representada pela diminuição do índice de vazios, geralmente devido ao aumento do teor de
umidade sem que haja necessariamente o aumento de sobrecarga, e este fenômeno é chamado
de colapso, solos sujeitos a colapso são denominados solos colapsíveis.
O colapso do solo pode gerar problemas nas construções onde as fundações se apoiam
nestes solos, problemas como recalques imediatos que podem gerar pequenos abalos nas
edificações, tais como, tricas em paredes, danos em pisos e tubulações, ou até mesmo grandes
abalos que podem levar a demolição total da edificação (RODRIGUES; VILAR, 2013).
O presente trabalho teve como objetivo contribuir para os estudos que visam a prevenção
dos efeitos colapsíveis do solo da cidade de Londrina/PR, pretende-se contribuir de forma
satisfatória para os estudos de compactação em solos, visando identificar uma possível redução
dos colapsos do solo quando compactados, através da análise de ensaio edométrico duplo.
2 Desenvolvimento
Esta é uma descrição da metodologia aplicada. Deve conter a descrição técnica de como
o trabalho será desenvolvido, bem como as etapas do trabalho. Também deve ser descrita a
abordagem utilizada para análise dos resultados.
Para iniciar o estudo foram extraídas amostras de solo à dois metros de profundidade em
uma cava localizada ao lado do laboratório de Solos e Estruturas da Faculdade Pitágoras em
Londrina/PR. Foram retiradas amostra deformadas como orienta a NBR9604/86.
Na metodologia de trabalho foram realizados ensaios de compactação na energia normal
de Proctor, utilizando a metodologia descrita na NBR 7182/86, para a determinação dos
parâmetros de compactação - teor de umidade ótimo (wotm) e massa especifica seca máxima
(gdmax).
Com os valores encontrados foram compactados amostras para a realização dos ensaios
edométricos duplos que foram realizados conforme as determinações da NBR 12007.
Determina-se de ensaio duplo o procedimento de realizar ensaios em duas situações distintas
de umidade e unificar as curvas de compressão em um só gráfico, para assim verificar se
ocorrerá o fenômeno do colapso do solo e qual o seu potencial.
Para isto foram realizados ensaios edométricos no teor de umidade natural e inundado
(com saturação de 100%). As leituras das deformações nos seguintes tempos: 8s, 15s, 30s,
1min, 2min, 4min, 8min, 15min, 30min, 1h, 2h, 4h, 8h e 24 horas. O tempo é marcado por meio
de um cronômetro. Após 24 horas, a carga é dobrada em relação à carga anterior. Todas as
leituras são feitas novamente até que o último estágio esteja finalizado e se realiza-se o
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descarregamento do solo, foi utilizado os mesmos tempos de leitura. As cargas adotadas foram
de 25, 50, 100, 200, 400 e 800kPa.
A avaliação do colapso do solo foi realizada a partir do critério de Reginatto & Ferrero
(1973) que define um coeficiente de colapsibilidade (onde: σcs: tensão de pré-adensamento do
solo saturado; σ cn: tensão de pré-adensamento do solo com umidade de campo; σ 0: tensão
vertical do solo saturado; e: índice de vazios). Os autores determinaram as seguintes
condicionantes para a ocorrência do colapso: se C < 0 temos: o solo é verdadeiramente
colapsível; se 0 < C < 1 temos: o solo é condicionalmente colapsível; se C=1 temos: o solo não
é colapsível; e Se C= -∞ temos: o solo é colapsível e normalmente adensado σcn = σ0.
A partir do ensaio de compactação do solo realizado na energia normal de Proctor foi
possível obter a curva de compactação do solo e obter os parâmetros de compactação deste solo.
O Gráfico 1 apresenta a curva de compactação do solo estudado e assim verificar que o mesmo
possui um teor de umidade ótimo de 32,8% e massa específica seca máxima de 1,463g/cm³.
Gráfico 1 - Curva de Compactação.
Fonte: Os autores.
Os valores obtidos na curva de compactação foram utilizados para moldar as amostras
e realizar os ensaios edométricos duplos. Para realizar uma análise concisa quanto os benefícios
da compactação do solo para com o fenômeno do colapso do solo foram utilizados os valores
obtidos nos ensaios edométricos duplos de Padilha (2014) que realizou os ensaios em amostras
indeformadas à dois metros de profundidade (amostras extraídas na cidade de Londrina/PR).
Uma interpolação dos dados foi realizada e o produto está demonstrado no Gráfico 2.
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Gráfico 2 - Curva de compressão solo compactado e não compactado.
Fonte: Os autores.
Analisando a interpolação dos gráficos percebe-se que os estudos realizados por Padilha
(2014) a trajetória da curva inundada está significativamente abaixo da curva não inundada, ou
seja, ocorreu acentuada variação que leva a observar possíveis características colapsíveis no
solo; já nos estudos feitos por Volce (2015) verificou-se que não existe uma diferença
significativa entre as curvas de compressão, isso leva a concluir que possivelmente após a
compactação do solo ele perdeu as características que ocasionavam o fenômeno do colapso.
No Quadro 1 observa-se a avaliação do colapso do solo pelo critério de Reginatto e
Ferrero (1973), Padilha (2014) utilizou a tensão de pré-adensamento de 80kPa de campo e
depois de inundado de 19kPa e a tensão geostática de 26kPa e Volce (2015) utilizou o valor de
119kPa como sendo a tensão de pré-adensamento após a inundação, e um valor de 118kPa do
solo compactado sem inundação e a tensão geostática de 40kPa.
Quadro 1 - Avaliação do colapso pelo critério de Reginatto & Ferrero (1973)
Amostra Critério de Reginatto & Ferrero (1973) Coeficiente Classificação
Solo indeformado – Padilha (2014) -0,13 Verdadeiramente Colapsível Solo Compactado – Volce (2015) 1 O solo não é colapsível Fonte: Reginatto e Ferrero (1973)
Pode-se observar então que com a avaliação pelo critério de Reginatto e Ferrero (1973)
os solos de Londrina/PR em seu estado natural são verdadeiramente colapsíveis, pois o
coeficiente obtido é menor que 0 (zero); por outro lado os solos depois de compactados foram
classificados como sendo não colapsíveis, tendo em vista que o coeficiente obtido foi igual a
primeira.
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Assim sendo é possível analisar a partir dos ensaios edométricos duplos que o solo quando
compactado tende a perder as características dos solos colapsíveis e consequentemente não
haverá mais a ocorrência deste fenômeno.
3 Conclusão
O uso da compactação do solo pode ser uma ferramenta para evitar a ocorrência do
fenômeno do colapso do solo em solos que possuem estas características. Nos estudos
comparados demonstram que o solo compactado não gera deformações consideráveis depois
de inundado, porém o solo estudado em sua estrutura natural apresentou deformações
consideráveis e depois da análise a partir do critério de Reginatto e Ferrero (1973) que o solo é
verdadeiramente colapsível.
Verificaram-se correlações significativas na redução do colapso do solo de acordo com o
processo de compactação, possivelmente comprovando que os problemas de estabilidade em
obras podem ser significativamente sanados, desde que haja a escolha de um bom método de
compactação e uma boa execução do mesmo, podendo assim, eliminar o colapso do solo.
Este estudo pretende auxiliar nas soluções para evitar a ocorrência do colapso no solo,
pois assim é possível minimizar os gastos com manutenções ocorridas devido a recalques
imediatos. Espera-se que os apontamentos feitos sobre o comportamento colapsível dos solos
típicos da região de Londrina oportunizem melhor dimensionamento para futuras obras
apoiadas em solos colapsíveis, evitando assim, custos de reparos na área de Engenharia Civil.
Referências ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6457: Amostras de Solo - Preparação para Ensaios de Compactação e Ensaios de Caracterização. Rio de Janeiro, 1986. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7182/86: Ensaio de compactação. Rio de Janeiro, 1986. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12007: Ensaio de Adensamento Unidirecional. Rio de Janeiro, 1990. CINTRA, J.C.A. Fundações em solos colapsíveis. São Carlos: EESC – USP, 1998. PADILHA, A.C.C. O efeito do fluido de inundação no colapso do solo superficial da região de Londrina/PR. 182f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Edificações e Saneamento). Centro de Tecnologia e Urbanismo. Universidade Estadual de Londrina. Londrina, 2014.
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REGINATTO, A.R.; FERRERO, J.C. Collapse potencial of soils and soil-water chemistry. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOIL MECHANICS AND FOUNDATION ENGINEERING, Moscow, Proceedings, v.2.2, p. 177-183, 1973. RODRIGUES, R.A.; VILAR, O. Colapso de solo desencadeado pela elevação do nível d’água. 2013. Disponível em: <file:///D:/Ana%20Carolina/Downloads/521-1053-2-PB.pdf>. Acesso em: 12 jun. 2016. VOLCE, C.J. Considerações sobre a diminuição do efeito do colapso do solo mediante ensaios de compactação e ensaios edométricos na região de Londrina-PR. Londrina: Faculdade Pitágoras, 2015.
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CAPÍTULO 05
Considerações Sobre Escoamento de um Fluído Através de um Orifício ou Bocal
Bruno Roque Ferreira* Valdemir Antunes**
Resumo O escoamento do tipo jato livre ocorre quando um fluido é expandido por meio de um bocal ou orifício para um ambiente no qual o escoamento não é diretamente afetado por um contorno fixo (STRÖHER et al., 2012). O presente trabalho tem como objetivo a realização de um experimento na bancada de Jatos Livres para a obtenção da Velocidade teórica, Velocidade real, Vazão teórica, Vazão real, Coeficiente de vazão, Coeficiente de velocidade, Coeficiente de contração e Área contraída de um fluido através de um orifício ou bocal. Os experimentos foram realizados no laboratório de Hidráulica da Faculdade Pitágoras de Londrina – PR. Palavras-chave: Escoamento. Vazão. Fluídos. 1 Introdução
O jato livre ocorre quando se escoa um fluído através de um orifício ou bocal, que são
consideradas aberturas ou perfurações, na maioria das vezes eles possuem forma geométrica
circular que são posicionadas abaixo da superfície livre do líquido, em paredes de reservatórios,
tanques, canais ou canalizações. As principais finalidades dos orifícios são: medir, controlar
vazões e também o esvaziamento do recipiente.
Segundo Porto (2006), os orifícios podem ser classificados de acordo com:
• Forma geométrica do perímetro: circular, retangulares, triangulares, etc.;
• Plano do orifício em relação à superfície livre do liquido: vertical, horizontal,
perpendicular, etc.;
• Quanto a espessura da parede na qual está inserida a abertura: parede fina ou delgada e
de parede grossa ou espessa.
Para obtenção da velocidade do escoamento de um bocal pode-se utilizar uma fórmula
para a velocidade teórica (Vt):
Equação (1).
𝑉𝑡 = 2𝑔𝐻
* Discente da Faculdade Pitágoras Londrina ** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. E-mail: [email protected]
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Como o jato está em queda livre temos a equação:
Equação (2).
𝑌𝑜 =12. 𝑔. 𝑡
Portanto, pode-se determinar o t:
Equação (3).
𝑡 =2. 𝑌𝑜𝑔
O tempo para o jato percorrer Yo é o mesmo tempo que ele leva para percorrer Xp logo:
Equação (4).
Vr =MNO
Pela razão entre a velocidade real e a teórica obtem-se então o Coeficiente de
Velocidade (Cv), um coeficiente de correção dado por:
Equação (5).
CV = PQPO< 1
A vazão teórica nos bocais é dada pela fórmula geral deduzida a partir da equação de
Torricelli.
Equação (6).
𝑃1𝛾+𝑉1²2𝑔
+ 𝑍1 = 𝑃2𝛾+𝑉2²2𝑔
+ 𝑍2
Já a vazão real e dada pela expressão:
Equação (7).
𝑄𝑟 = 𝐴𝑟𝑒𝑠. ∆ℎ
𝑡
Outro coeficiente importante é o Coeficiente de Vazão (ou coeficiente de descarga)
definido como a razão entre a vazão real que se obtêm no experimento e a vazão teórica,
cálculo do Cq é dado pela equação 8:
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Equação (8).
𝐶𝑞 =𝑄𝑟𝑄𝑡
Após o liquido deixar a parede do orifício e começar a escoar ele terá uma área inferior
ao do orifício essa outra área e definida como seção contraída (vena contracta). Para achar o
valor do coeficiente de contração (Cc) e possível calcular pela fórmula:
Equação (9).
Cc =`a`b
Com o coeficiente de contração isolando a área contraída da equação 9 obtemos:
Equação (10).
Ac = 𝐴𝑜. 𝐶𝑐
Para conseguir valores mais precisos utilizou-se as formulas acima para obtenção dos
coeficientes através do experimento, repetindo-o várias vezes. Na prática segundo Azevedo
Neto (1998) pode-se adotar os valores seguindo a seguinte tabela para Cc, Cv e Cd:
Figura 1 – Bocais e coeficientes médios
Fonte: Azevedo Neto (1998).
2 Material e Métodos
Foram utilizados os seguintes materiais:
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• Bancada de Jatos Livres;
• Bocais: 0,08mm, 0,12mm e 0,16mm;
• Cronometro;
• Paquímetro;
As etapas foram as seguintes:
1. Verificar o estado do equipamento, se a bomba está totalmente submersa, tomada ligada
na tensão correta e verificar se o bocal de 8 mm está instalado;
2. Encher o reservatório até 800 mm de altura contando da superfície até a base do
reservatório;
3. Medir o alcance do jato com essa coluna sobre ele e na mesma altura medir com um
cronometro o tempo de escoamento e coletar os dados h e t para através da equação 4
obter a velocidade;
4. Repetir o procedimento para as alturas (Yp) 600 mm, 400 mm e 200 mm; e
5. Fazer os mesmos procedimentos acima para os bocais de 12 mm e 16 mm.
3 Resultados e Discussão
Os dados obtidos em experimentalmente foram transferidos para o software Excel,
calculando assim as variáveis:
Vt - velocidade teórica, Vr - velocidade do jato na saída, Cv - Coeficiente de velocidade,
Qt - Vazão teórica, Qr - Vazão de saída do jato, Cq - coeficiente de vazão ou descarga, Cc -
Coeficiente de contração, Ac - área do jato na sessão contraída.
Quadro 1 - Valores obtidos para: Vt, Vr, Cv, Cq, Cc, Qt, Qr, Ac. Valores obtidos Medição Vt
(m/s) Vr
(m/s) Cv Cq Cc Qt
(mm³/s) Qr
(mm³/s) Ac
(mm²)
8 mm
1 4,08 2,91 0,713 0,48 0,67 205271,60 98008,7 33,66 2 3,84 2,35 0,6131 0,29 0,47 192819,07 55760 23,71 3 3,57 2,09 0,5854 0,21 0,36 179504,79 38061,11 18,21 4 3,28 1,68 0,5114 0,09 0,17 165120,39 14560 8,67
12 mm
1 4,08 2,87 0,7039 0,39 0,55 461861,05 180336 62,74 2 3,84 2,69 0,7007 0,3 0,43 433842,91 129442,86 48,16 3 3,57 2,39 0,669 0,23 0,34 403885,77 91346,67 38,23 4 3,28 2,09 0,6364 0,09 0,14 371520,87 32568,42 15,58
16 mm
1 4,08 2,95 0,7222 0,7 0,97 461861,05 322028,57 109,2 2 3,84 2,65 0,6909 0,52 0,76 433842,91 226525 85,47 3 3,57 2,39 0,669 0,38 0,56 403885,77 152244,44 63,72 4 3,28 2,13 0,6477 0,16 0,24 371520,87 58933,33 27,7
Fonte: Dados da pesquisa.
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Gráfico 1- Valores obtidos para: Vt, Vr, Cv, Cq, Cc.
Fonte: Dados da pesquisa.
Gráfico 2 - Valores obtido para Qr e Qt.
Fonte: Dados da pesquisa.
Gráfico 3 - Resultados Ac.
Fonte: Dados da pesquisa.
3 Conclusão
Conclui-se que quando o fluído está no mesmo nível para todos os experimentos e
aumentou-se o diâmetro de bocal, a velocidade do jato de água diminuirá, e a vazão e a área
contraída aumentarão. Porém, utilizando o mesmo diâmetro de bocal e diminuindo a carga
hidráulica no reservatório, a velocidade do jato e a vazão diminuem e a porcentagem de área
contraída aumenta. Esta é a lei de Darcy para o fluxo de um fluído em tubos cilíndricos,
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formulada por Henry Darcy em 1856.
Os métodos apresentados no trabalho permitem demostrar uma interação entre mecânica
convencional e o fluído em movimento, à medida que o fluido escorria pelo orifício e tinha um
alcance relacionado ao nível que estava no reservatório vertical.
Nota-se também que os valores de Cd (Coeficiente de descarga ou vazão) obtido no
experimento se aproxima do resultado teórico, representado no Quadro – 01 (Bocais,
coeficientes médios) de Azevedo Neto em 1998, não sendo constante devido as variações de
nível nas medições.
Referências STRÖHER, G.L. et al. Análise da abordagem Single Point rans para o escoamento do tipo jato livre Axissimétrico e incompressível, Engevista, v.14, n.3, 2012. PORTO, R.M. Hidráulica básica. São Paulo: EDUSP, 2006. AZEVEDO NETTO, J.M. et al. Manual de hidráulica. São Paulo: Edgard Blücher, 1998. TORRICELLI, E. De motu gravium nauraliter descendentium, et proiectorum. Opera Geometrica. Florença, 1644. VENNARD, J. K. Elementary Fluid Dynamics. New York: John Wiley & Sons, 1940.
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CAPÍTULO 06
Prevenção de Patologias Advindas de Terremotos em Edificações Ana Carolina Ciriaco Padilha** João Carlos Antonio Alves Farias Ferreira*
Resumo Abalos sísmicos são eventos naturais suscetíveis em todo o planeta, variando o tipo e a magnitude de acordo com cada região do globo. São inúmeras as catástrofes provocadas por terremotos, dentre elas o colapso estrutural de edificações pode ser definido como o sinistro que mais causa prejuízos e milhares de mortes ao ano. Neste contexto, é preciso desenvolver estruturas capazes de resistir e diminuir os danos materiais advindos destes movimentos. Do mesmo modo, eventos geológicos atectônicos como, acomodações rochosas ou desmoronamentos superficiais, também geram danos que podem ser trabalhados no mesmo nível técnico-estrutural que os abalos sísmicos. Este desenvolvimento visa através dos sismos historicamente registrados assim como dos eventos geológicos independentes, desenhar modelos de fundações estruturais viáveis para edificações de pequeno e médio porte no Brasil, para que seja possível prevenir patologias e rupturas advindas destes eventos. O Brasil, mesmo que não situado em uma zona tectônica, registra abalos diários reduzidos muitas vezes imperceptíveis, mas que danificam as estruturas não preparadas. Deste modo, uma fundação que respeite alguns parâmetros construtivos pode ser adotada em nível nacional com o objetivo de criar uma cultura da necessidade de prevenção, que não é cogitada por investidores e construtores brasileiros em virtude do alto custo e da ideia de prejuízo reduzido, se tratando ainda de uma pauta de cunho internacional. Palavras-chave: Terremotos. Estruturas. Contenção. Prevenção. 1 Introdução
O projeto de fundação é o primeiro e mais importante processo executivo da edificação,
é nela que se apoiarão seus pilares e alicerces. O tipo de fundação varia com o tipo de obra,
com a composição e formação do solo. De forma geral, um solo compacto com constituição
rochosa atingível e trabalhável é o primeiro passo para construir uma boa estrutura. A
engenharia de fundações é moldada nos pilares essenciais de formação da Terra, estrutura
geológica, geotécnica e topográfica do maciço de solo, representando todo o detalhamento de
projeto e execução de qualquer obra.
Para algumas regiões do globo é preciso reforçar as fundações em virtude de abalos
sísmicos imprevisíveis. Em zonas de epicentro de terremoto como Japão e Estados Unidos, toda
edificação trabalha com cálculos específicos para a liberação de energia durante os abalos,
** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. E-mail: [email protected] * Discente da Faculdade Pitágoras Londrina
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evitando patologias e o colapso em potencial. O trabalho feito para inibir ou minimizar os
vetores tectônicos é o mesmo para conter movimentações do solo que são independentes dessas
ações, e que acarretam os mesmos efeitos desastrosos de um terremoto verificável, como por
exemplo, o encharque do solo por chuvas volumosas, a movimentação de rochas por
aparecimento de vazios, além da própria ação do homem na mineração, abastecimento de água,
entre outros. Dessa forma, é possível desenvolver modelos práticos de fundação capazes de
reforçar as estruturas acometidas por terremotos variados, levando em conta a frequência, o
tipo, a magnitude do tremor e o solo da região.
Não faz parte da cultura do Brasil construir precavendo-se de catástrofes naturais, todavia
quando elas acontecem acabam expondo a fragilidade do modelo construtivo nacional. Desse
modo, é preciso empregar métodos eficientes que evitem tais fenômenos, garantindo qualidade,
longevidade, e à cima de tudo o bem-estar e a segurança dos seus ocupantes. É preciso ainda
formar um mercado consciente que torne cultural a prevenção de catástrofes, não importando o
grau ou a possibilidade.
2 Desenvolvimento
Corriqueiramente quando se fala em “terremotos”, imagina-se os grandes tremores de
solo consequentes de movimentações tectônicas que causam grande destruição, prejuízos e
mortes em países e regiões de atividade sísmica constante. Entretanto, o conceito de terremoto
abrange todo tipo de locomoção do solo, sendo também independentes dessas interações entre
placas, à esses deslocamentos dá-se o nome de “terremotos atectônicos”, que podem ser naturais
ou induzidos. Dessa forma, é possível teorizar que terremotos são apenas a consequência de
uma dentre muitas atividades do solo, variando apenas na magnitude e intensidade, mesmo que
essas sejam características científicas específicas dos eventos tectônicos, já que os abalos
independentes não apresentam a mesma capacidade de liberação de energia. Esta gama de
probabilidades sísmicas não permite definir um padrão científico que relacione os eventos em
uma ordem de grandeza, contudo, a escala de energia pode ser verificada pela Escala Richter,
já que ela meda a magnitude de um tremor independente da sua origem.
Segundo Assumpção e Dias Neto (2006), A atividade tectônica no Brasil é baixa, mas
não pode ser negligenciada, sendo identificados a cada ano, 20 sismos com magnitude maiores
que 3, dois sismos maiores que 4, e assim por diante, diminuindo a frequência e aumentando a
escala. O maior evento tectônico já registrado no Brasil foi de aproximadamente 6,2 graus de
magnitude Richter, na região de Porto dos Gaúchos no Mato Grosso em 1955. No caso dos
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sismos induzidos, o evento da barragem de Porto Colômbia em MG/SP EM 1974, foi da ordem
de 4,2 graus na escala. Por fim, para os terremotos superficiais, a magnitude apresenta uma
variância que difere dos parâmetros precisos da escala Richter, além de níveis bem inferiores
aos mencionados.
Estudos de terremotos de baixa magnitude registrados recentemente na região norte do
Paraná, identificaram a mistura de fenômenos atectônicos, caso em que muitas residências
foram interditadas e desocupadas. Não se sabe ao certo que eventos causaram esses danos,
contudo, estudos recentes apontaram no mínimo dois fatores preponderantes para o caso: o
primeiro deles foi o encharque do solo provocado por um grande volume de chuvas, o solo
argiloso da região, altamente permeável, absorveu toda água recalcando fundações não
preparadas; outro fator discutido foi o desmoronamento superficial do solo, em virtude dos
vazios criados pela retirada em excesso de água dos aquíferos para a manutenção de poços
artesianos. Fala-se também em explosões em minas de mineração no subsolo e problemas na
tubulação de distribuição de água, fatores os quais não revelam provas, se tratando de boatos
que não são pauta neste desenvolvimento.
Por se tratar de um processo contínuo de movimentação do solo, e não um choque
momentâneo de tremor, as edificações foram sendo colapsadas aos poucos até seu estado limite
último, sendo o processo acompanhado durante todo o tempo, não podendo arrumar enquanto
se procede e não podendo reformar depois que termina, como foi dito, muitas pessoas perderam
suas casas. Este evento trouxe grandes prejuízos, que poderiam ser prevenidos com a adoção
de modelos melhorados de fundação contentiva para residências.
Segundo Rebello (2008), a capacidade técnica e experiência profissional são os fatores
primordiais na concepção de uma boa fundação, idealizando uma solução mais segura e
economicamente viável. Verificados e estudados alguns itens, algumas dicas podem definir um
projeto adequado:
1) Conhecer as cargas que são transmitidas ao solo;
2) Ter em mãos os estudos geotécnicos e a sondagem;
3) Definir o tipo de fundação, de acordo com a obra e os critérios das normas
(fundações diretas são sempre mais econômicas);
4) Se optado pela fundação direta, uma sapata isolada é mais indicada para cargas
de pilares, já as sapatas corridas, são para cargas distribuídas, no caso das
paredes;
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5) Se optado pela fundação profunda, é importante lembrar que as brocas são de
menor custo, contudo, é importante saber: a carga do pilar em brocas não pode
exceder 40 tf (toneladas força); ela deve estar acima de 12 no (SPT); não pode
ser maior que 6 metros; e não pode ser executada abaixo do lençol freático;
6) Estacas Strauss também não podem ser executadas a baixo do nível da água,
contudo, podem substituir as brocas se estas não preencherem os requisitos de
uso. Estacas Strauss resistem à cargas nos pilares de até 160 tf (toneladas força);
7) Estacas Strauss podem ser substituídas por estacas cravadas com trado em
espiral, contudo, além de também não poderem ser executadas abaixo do nível
da água, são mais caras, correspondendo a 20% do valor de execução da Estaca
Strauss.
8) Se a profundidade e a execução a baixo do nível da água for o problema de
aplicação de brocas, Estacas Strauss e estacas cravadas em espiral, recomenda-
se estacas de concreto.
9) Se a capacidade de carga de pilares da Estaca Strauss for o problema de
execução, estacas em hélice contínua resistem a cargas acima de 100 tf.
10) Se a capacidade de carga de pilares for acima de 500 tf (toneladas força),
recomenda-se Estacas Franki, ou estacas barrete, que ainda apresentam a
vantagem de poderem ser executadas abaixo do nível da água.
11) Tubulões podem substituir Estacas Franki, estacas barrete e estacas de hélice
contínua em locais que não permitem o acesso de execução para estas estacas.
12) Relacionando o custo pela capacidade de carga suportada por uma broca manual,
pode-se relacionar o melhor custo-benefício entre as fundações profundas, em
ordem crescente de valores:
ü Broca: 1 unidade de custo/ tonelada força;
ü Estaca Strauss: 1,5 unidade de custo;
ü Estaca escavada com trado helicoidal: 1,5 unidades de custo;
ü Estaca hélice contínua: 3 unidades de custo;
ü Estaca pré-moldada: 4 unidades de custo;
ü Estaca Franki: 5 unidades de custo;
ü Microestaca ou estaca raiz: 8 unidades de custo;
ü Tubulões: 10 unidades de custo;
48
De acordo com a escala de Mercalli, (Figura 1), é possível padronizar o modelo de
fundação de acordo com uma intensidade específica. A tabela apresenta que a primeira
patologia ou dano estrutural consequente de uma movimentação sísmica acontece apenas no
grau (VI), contudo, através de análise empírica profissional, debateu-se que por questões de
segurança o grau (IV) é o mais aceitável, sendo o suficiente para a realidade geológica
brasileira.
Figura 1 - Escala de Intensidade de Mercalli Modifica (abreviada)
Fonte: Assumpção e Dias Neto (2008, p.51).
3 Conclusão
Durante as análises de eventos atectônicos recentes que provocaram grandes prejuízos
em edificações na região norte do Paraná, foi concluído que um trabalho específico sobre
terremotos e suas consequências poderia culminar em um projeto estrutural prático, que
49
garantisse a segurança e evitasse patologias e recalques provocados por estes eventos. Desta
maneira, a proposta de trabalho foi embasada no entendimento dos processos geológicos do
planeta, assim como estudos geotécnicos e topográficos com ênfase na dinâmica do solo
brasileiro.
A montagem de problemas de pesquisa reais unidos à proposta dos objetivos estruturados,
concluiu que a ideia de projeto é altamente viável abrindo espaço para desenvolvimentos
futuros em diferentes edificações no Brasil, com o único desafio de criar a cultura do
desenvolvimento preventivo. Atualmente, existe certa dificuldade na mudança de certos rigores
tradicionais de construção, que limitam a inserção de inovações para a sociedade, fato
justificado pela adaptação do mercado criada pelos próprios profissionais, que por sua vez,
atendem ao interesse geral do cliente, sem educá-lo sobre novos padrões de desenvolvimento.
Nesta ementa, cabe ao profissional engenheiro a capacidade de tornar comuns os anseios
sociais com a real necessidade dos contratantes, apresentando e definindo novos conceitos e
métodos que possam revolucionar a construção civil, tornando o Brasil, um país referência.
Referências ASSUMPÇÃO, M.; DIAS NETO, C.M. Sismicidade e estrutura interna da Terra. In: TEIXEIRA, W. et al. Decifrando a terra. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 2008.p.44-62. REBELLO, Y.CP. Fundações: guia prático de projeto, execução e dimensionamento. São Paulo: Zigurate, 2008. PRESS, F. et al. Para entender a terra. Porto Alegre: Bookman, 2006.
50
CAPÍTULO 07
Previsão de Demanda de Abastecimento de Água Através de Análise de Fatores Multivariados – Estudo de Caso
Henrique Michio Osawa*
Joarez Gustavo Felix da Silva*
Karina Pereira Leite*
Kimberly Gabrielle do Nascimento Silva*
Lorena Furini Simeão Dias*
Noemi Jacinto da Silva* Júlio Kazuhiro Tino** Resumo O presente trabalho analisou dados de demanda de água do período de 01 de janeiro de 2009 a 31 de dezembro de 2009, os quais totalizaram 365 dias de observações tendo o sistema de abastecimento de água de Arapongas – PR, como estudo de caso. Avaliou-se a produção de água contra diversas variáveis deste período. Utilizou-se o Método de Regressão Stepwise para a seleção das variáveis preditoras. Os resultados indicaram que houve correlação entre a demanda de água e o dia da semana, a temperatura máxima do ar, a quantidade de economias, a insolação, a umidade relativa do ar e a velocidade do vento. Palavras-chave: Sistemas de Abastecimento de Água. Previsão de Demanda. Regressão Múltipla. 1 Introdução
A demanda de água caracteriza-se pela quantidade consumida somada às perdas dos
sistemas de abastecimento. A previsão da demanda de abastecimento de água demonstra-se
como importante instrumento no gerenciamento operacional das companhias de saneamento,
pois com a previsão de demanda e sua estimativa, podem-se planejar os volumes a serem
produzidos para o dimensionamento da oferta de água para o direcionamento de medidas de
gestão da produção (SILVA, 1999, ZHOU et al., 2002).
A previsão de demanda baseia-se no estudo do histórico de consumo de água através de
curvas de consumo e parâmetros particulares característicos de cada sistema de abastecimento.
O entendimento do comportamento de demanda da água em um sistema de abastecimento é
uma atividade complexa, que requer a análise de correlação de fatores ambientais, sociais,
logísticos e operacionais. Dentro do contexto apresentado, este trabalho tem por objetivo propor
um modelo para previsão da demanda de abastecimento de água, a partir de correlações entre
* Discente da Faculdade Pitágoras de Londrina ** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. E-mail: [email protected]
51
dados históricos de produção de água e outras variáveis preditoras através da seleção pelo
método de regressão por etapas ou regressão Stepwise.
2 Material e Métodos
A cidade de Arapongas situa-se a altitude média de 816 metros acima do nível do mar. O
clima da região é classificado como Subtropical Úmido Mesotérmico ou Cfa, segundo a
classificação de Köppen-Geiger, com verões quentes com tendência de concentração das
chuvas (temperatura média superior a 22 °C e máxima acima de 30 ºC), invernos com geadas
(temperatura média inferior a 18° C), sem estação seca definida.
O sistema de abastecimento de água de Arapongas caracteriza-se por apresentar vazão
média diária de 17.500,00 m³ por dia de produção, em cerca de 36.000 economias totais
abastecidas, os quais representam pouco mais de 500 litros de produção por ligação por dia. O
volume correspondente a perdas foi estimado em 135,27 litros por ligação por dia no ano de
2008.
Para a realização do estudo, foram coletadas medidas do volume diário produzido e 8
(oito) variáveis independentes candidatas para a verificação de predição através de regressão
múltipla, que são: Temperatura máxima (ºC), Umidade (%), Vento acumulado (km/dia),
Precipitação (mm), Insolação (horas de exposição diária), Coeficiente de demanda diária
(adimensional), Ocorrência de feriado (adimensional) e Quantidade de ligações (por unidade
de ligações).
As variáveis climáticas, temperatura do ar, vento acumulado, precipitação e insolação
foram obtidos através de dados fornecidos pelo Instituto Agronômico do Paraná – IAPAR. As
demais variáveis utilizadas para a elaboração do trabalho apresentado foram coletadas no banco
de dados da Companhia de Saneamento do Paraná de Arapongas a partir do dia 01 de janeiro
de 2009 a 31 de dezembro de 2009, os quais totalizaram 365 dias de observações em 12 meses.
Os volumes diários de produção foram medidas em macromedidores eletromagnéticos e
totalizadas no Centro de Controle Operacional – CCO da Sanepar em Arapongas. Conforme
Borges (2006), para a validação de um modelo de previsão de demanda de água, há necessidade
de uma boa qualidade dos dados de entrada, pois dados de entrada ruins geram resultados
insatisfatórios.
Para a seleção de dados foi utilizado o método Stepwise. Segundo Montgomery (2003),
o método de regressão Stepwise ou regressão por etapas, é provavelmente a técnica mais
52
utilizada de seleção por variáveis. O algoritmo computacional estabelece iterativamente uma
sequencia de modelos de regressão pela adição (forward) ou pela remoção (backward) de
variáveis em cada etapa.
A seleção de adição (forward) começa sem preditores no modelo. As variáveis são
adicionadas a cada etapa pela variável mais significativa em cada passo. O algoritmo pára
quando todas as variáveis que não estão no modelo têm valores-p maiores que o valor
especificado, ou seja, a > 0,05.
Já a seleção por remoção (backwards) começa com todos os preditores no modelo e o
algoritmo remove a variável menos significativa em cada passo. A finalização ocorre quando
todas as variáveis no modelo têm valores-p menores que o valor especificado (a < 0,05).
O coeficiente de demanda diária é um coeficiente adimensional utilizado para estabelecer
o peso do dia da semana na demanda de abastecimento de água, definido por:
å-=
= n
nii
n
D
DCDD
771
(Eq.1)
Onde: CDD = Coeficiente de demanda diária (adimensional); D = Demanda diária (m³/dia). O modelo de regressão utilizado neste trabalho foi a regressão linear múltipla do tipo:
ebbbb +++++= nn XXXY ...22110 (Eq.2)
Onde Y representa a demanda de abastecimento de água; X1, X2, Xn desempenham a
função de variáveis preditoras; β1, β2, βn, os parâmetros desconhecidos e ξ, o erro aleatório.
Acredita-se que ocorrência de feriados pode alterar a periodicidade da demanda diária ao longo
da semana. Com o objetivo de testar a correlação dos valores de demanda em dias de feriado,
foram introduzidos valores unitários (1) para os dias de feriado e zeros (0) para os demais dias
e analisou-se sua influência no modelo.
3 Resultados e Discussão
A regressão Stepwise por adição (Forward) foi utilizada inicialmente para verificação da
pertinência das variáveis no modelo de regressão. Os resultados obtidos com auxílio do
software MINITAB® 15, são apresentados no Quadro 1. Em 5 passos, a regressão por adição
53
(Forward) selecionou 5 variáveis pelo critério alfa < 0,05; eliminando assim, 3 das 8 variáveis
candidatas iniciais. A variáveis eliminadas foram umidade, precipitação e quantidade de
ligações. De forma análoga, a seleção por eliminação (Backward) apresentou, em 4 passos, os
mesmos resultados finais através do software MINITAB® 15, conforme mostrados no Quadro
2 Quadro 1 – Regressão por Adição Forward (alfa de entrada < 0,05)
Response is demanda on o precictors, with N=365
Step 1 2 3 4 5
Constant 606,2 1295,6 31819,1 31710,5 30813,1
CoefDia 16933 15388 15241 15729 15773
T-Value 29,09 33,56 37,75 38,53 39,75
P-Value 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
TempMax 127,9 133,4 149,6 151,5 T-Value 15,83 18,72 19,11 19,89
P-Value 0,000 0,000 0,000 0,000 Economias 0,859 0,837 0800
T-Value 10,33 10,31 10,09
P-Value 0,000 0,000 0,000
Insolação -41,4 -44,3
T-Value +4,48 -4,92
P-Value 0,000 0,000
Vento 1,87 T-Value 4,763
P-Value 0,000
S 830 639 562 548 532 R-Sq 69,98 82,27 86,31 87,03 87,79
R-Sq(adj) 69,90 82,17 86,20 86,89 87,62
Mallows Cp 527,1 165,7 48,1 28,7 8,2
Fonte: Os autores
54
Quadro 2 – Regressão por Eliminação Backward (alfa de remoção > 0,05)
Response is demanda on o precictors, with N=365 Step 1 2 3 4
Constant -29951 -29982 -30089 -30813 TempMax 148,3 148,3 149,0 151,5 T-Value 19,18 19,21 19,36 19,89 P-Value 0,000 0,000 0,000 0,000 Umidade -8,8 -8,6 -8,7 T-Value -1,90 -1,90 -1,92 P-Value 0,058 0,058 0,056 Vento 1,78 1,78 1,77 1,87 T-Value 4,47 4,48 4,46 4,73 P-Value 0,000 0,000 0,000 0,000 Precipitação 0,6 T-Value 0,24 P-Value 0,812 Insolação -66,6 -66,6 -66,8 -44,3 T-Value -4,50 -4,51 -4,52 -4,92 P-Value 0,000 0,000 0,000 0,000 CoefDia 15726 15703 15656 15773 T-Value 38,02 39,09 39,13 39,75 P-Value 0,000 0,000 0,000 0,000 Feriado 197 198 T-Value 1,20 1,21 P-Value 0,231 0,228 Economias 0,802 0,803 0,808 0,800 T-Value 10,11 10,16 10,21 10,09 P-Value 0,000 0,000 0,000 0,000 S 530 530 530 532 R-Sq 87,97 87,97 87,92 87,79 R-Sq(adj) 87,70 87,73 87,71 87,62 Mallows Cp 9,0 7,1 6,5 8,2
Fonte: Os autores.
Um valor de Cp de Mallows próximo do número de preditores indica que o modelo é
relativamente preciso e não-viciado na estimação dos verdadeiros coeficientes de regressão e
na predição de futuras respostas. O Cp é calculado pela Equação 3:
( )pnQMESQE
Cp p .2--÷÷ø
öççè
æ= (Eq.3)
Em que:
SQEp: soma de quadrados do erro para o modelo com p parâmetros;
QME: quadrado médio do erro para o modelo completo;
n: é o número de observações;
p: é o número de termos no modelo.
O valor de S é usado como uma medida do ajuste em modelos de regressão e análises de
55
variância. O S representa o desvio padrão dos resíduos. Quanto melhor for a equação que prediz
a resposta, menor será o valor de S. O critério de parada na regressão por eliminação Backward
foi alfa < 0,05 em todos as variáveis preditoras. Porém, no passo 3, o critério Cp de Mallows é
muito próximo da quantidade das 6 variáveis preditoras (6,5) e R²=0,8792 maior que o
encontrado no passo 4. A escolha do passo 3 da regressão Backward também foi determinada
pelo menor S encontrado entre as etapas Forward e Backward. Deste modo, apesar de as duas
técnicas apontarem 3 variáveis a serem eliminadas, decidiu-se não eliminar a umidade relativa
do ar pelo critério de Cp de Mallows e valor-p muito próximo de 0,05 (0,056). O estudo das
duas técnicas demonstrada neste trabalho evidencia a necessidade de análise conjunta da
regressão por adicionamento e por eliminação. A equação encontrada é, portanto:
UVIETCDDD 6543210 bbbbbbb ++++++= (Eq.4) Onde: D = Demanda (m³/dia); CDD = Coeficiente Diário (adimensional); T = Temperatura (ºC); E = Economias (unidades); I = Insolação (h/dia); V = Vento (km/dia); U = Umidade Relativa do Ar (%)
β0 = -30.089; β1 = 15.655,7; β2 = 149,028; β3 = 0,80764; β4 = -66,81; β5 = 1,7705; β6 = -8,689;
4 Conclusão
Limitações operacionais de automação ou medição de pequenos e médios sistemas
impedem a implantação de previsões de demanda horária (de curtíssimo prazo). Contudo,
previsões de demanda de curto prazo, diárias ou de véspera, podem ser aplicadas utilizando-se
dados históricos de produção e de temperatura do ar aliada às previsões meteorológicas.
A partir dos resultados observados no estudo de caso, entende-se que é possível utilizar a
metodologia proposta para aplicação em pequenos e médios sistemas de abastecimento de água
com o objetivo de previsão de demanda do dia seguinte, desde que estes sistemas possuam
histórico de produção por dia de semana, economias e uma fonte confiável de previsão do
tempo. Uma análise criteriosa de demandas sazonais atípicas deve ser levada em consideração
nos sistemas que possuem tal característica, tais como cidades de veraneio ou turísticas por
exemplo.
Devido à dinâmica dos sistemas, há necessidade de re-análise periódica, de preferência
mensalmente, do histórico de produção dos sistemas. Uma vez que intervenções operacionais
56
recentes podem afetar a demanda e a produção, tais como a inclusão de reservatórios, instalação
de grande consumidor, ampliação de redes primárias, implantação de adutoras, entre outros.
Quanto ao uso da regressão Stepwise, duas ressalvas devem ser feitas:
1) A regressão Stepwise pode finalizar sem um modelo com maior R2 possível, como foi
o caso estudado;
2) Procedimentos automáticos não substituem o conhecimento especial de um analista
sobre os dados estudados. O modelo selecionado pode não ser o melhor modelo de um ponto
de vista prático.
As variáveis de precipitação pluviométricas e ocorrência de feriado não alteraram
significativamente os resultados do modelo e foram eliminadas. A equação eleita, Eq.3, obteve
R²=0,8792; ou seja, 87,92% da variância da demanda são explicadas pelas variáveis preditoras.
Espera-se que as aplicações deste estudo em pequenos e médios sistemas de abastecimento
propiciem o aumento de eficiência operacional através de rapidez na tomada de decisões,
economia de energia elétrica e detecção de eventuais anormalidades dos sistemas de
abastecimento de água.
Referências FALKENBERG, A.V. Previsão de consumo urbano de água em curto prazo. 2005. Dissertação (Mestrado em Métodos Numéricos em Engenharia) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2005. MONTGOMERY, D.C.; RUNGER, G.C. Estatística aplicada e probabilidade para engenheiros. Rio de Janeiro: LTC, 2003. SACHET, M.A.C. Prognóstico de demanda de água mensal para efeito de planejamento operacional da produção de água. In: SIMPÓSIO LUSO-BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL. Anais... Natal, 2004. SILVA, R.T.; ROCHA, W.S. Caracterização da demanda urbana de água. Brasília: PNCDA 1999. ZHOU, S.L. et al. Forecasting daily urban water demand: a case study of Melbourne. J. Hydrol., v.236, n.3, p.153-164, 2000. ZHOU, S.L. et al. Forecasting operational demand for an urban water supply zone. J. Hydrol. v.259, n.1, p.189, 2002.
57
CAPÍTULO 08 Relatório Sobre a Curva Característica da Bomba
Fabricio Oliveira Faust Ló*
Silas Cursino Filho* Valdemir Antunes**
Resumo O presente relatório tem como objetivo demonstrar na prática a importância do estágio supervisionado, visando à aplicação de meios científicos para comparação de dados sobre uma determinada curva de bomba, possibilitando a integração dos conhecimentos teóricos e práticos na vida profissional do estagiário.
Palavras-chave: CCB. Curva da Bomba. Bomba Centrifuga.
1 Introdução
Este estudo faz uma análise sobre bombas centrífugas, enfocando nas curvas
características (Hm x Q) geralmente expressas por uma equação do segundo grau (Hm=
aQ²+bQ+C), onde os coeficientes a, b e c podem ser determinados após a obtenção de três pares
Hm x Q, resolvendo este sistema obtemos o seguinte gráfico.
Gráfico 1 - Curva característica da bomba centrífuga.
Fonte: Manual Bombas Ferrari.
* Discente da Faculdade Pitágoras Londrina ** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. Email: [email protected]
58
2 Desenvolvimento
A metodologia do ensaio é para a realização do experimento, proceder primeiramente
com os seguintes passos:
• Estabilizar a bancada travando as rodinhas
• Assegurar que os motores e circuitos elétricos estejam secos
• Manter a bomba desliga acionando o botão “off”
• Ligar o cabo dos motores na tomada de energia
Feche os registros R1 e R3, deixando apenas o registro R2 aberto para o controle da
vazão durante o experimento conforme a figura abaixo:
Figura 1 - Disposição dos registros
Fonte: Os autores.
Para efetuar as medições o registro (R2), deverá seguir a seguinte ordem de trabalho:
• 1° posição- totalmente aberto para a medição inicial
• 2° posição- ¾ aberto para a segunda medição
• 3° posição- ½ aberto
• 4° posição- totalmente fechado (cuidado para não deixar por muito tempo a
bomba em “shut off” perigo de danificar o equipamento).
Para cada medição realizada o aluno dever anotar os valores contidos no vacuômetro
(V1), rotâmetro, manômetro (P1) e (P2).
59
Figura 2- Disposição dos medidores de pressão
Fonte: Os autores.
Na medição da vazão se utiliza o rotâmetro, no qual o liquido escoa no sentido ascendente,
elevando o peso contido no seu interior até a posição de equilíbrio para efetuar a medida do
volume.
Figura 3 - Rotâmetro
Fonte: Os autores.
60
Para cada medição realizada foi registrado os seguintes dados:
Quadro 1 - Bomba 1
Bomba 1 V1
(kgf/cm²) P1
(kgf/cm²) P total
(P1+V1) (N/m²)
Vazão (Q)
m³/h
Altura Manométrica
Hm(m) Aberto -0,1692 0,95 109756,02 3,9 11,188 ¾ Aberto -0,14503 1 112289,08 3,7 11,44 ½ Aberto -0,08 1,3 135331,77 2,5 13,7952 Fechado 0 1,8 176519 0 18
Fonte: Dados da pesquisa.
Conversão de unidades à (1in Hg = 0,3453 MH2O) à(1kgf/cm² = 98066,5 N/m²)
Para o cálculo da Pressão total, deve se aplicar a equação de Bernoulli entre os pontos
(Vacuômetro ~ Manômetro) onde estão instalados estes aparelhos e as considerações de que a
variação da energia cinética e a perda de carga entre esses pontos são desprezíveis permite
deduzir que:
Figura 4 - Vacuômetro e Manômetro
Fonte: Os autores.
Equação para curva característica da bomba: Hm = A0 + A1xQ + A2xQ² (Equação 1).
Para a resolução das incógnitas da equação 1 que faz parte de um sistema linear com 3
equações e 3 incógnita, o método de Cramer é uma boa escolha para resolver esse tipo de
sistema. Dados do sistema:
(1x + 1y + 0z = 17,99); (1x + 2,5y + 6,25z = 13,795); (1x+ 3,9y + 15,21z= 11,188)
Primeiro (1º) escreva a matriz principal e encontre o seu determinante (Quadro 2) e
obtém-se D= 13,650. Após (2º), troque a 1ª coluna da matriz principal com o vetor de solução
e encontre o determinante. (Quadro 3)
61
Quadro 2 - Matriz Principal. N° X1 X2 X3 1 1 0 0 2 1 2,5 6,25 3 1 3,9 15,21
Fonte: Os autores.
Quadro 3 – Segunda etapa.
N° X1 X2 X3 1 17,9938 0 0 2 13,795 2,5 6,25 3 11,188 3,9 15,21
Fonte: Os autores.
Obtém-se D1= 245,6153. Prosseguindo (3º), troque a 2ª coluna da matriz principal com o vetor
de solução e encontre o seu determinante. (Quadro 4). Obtém-se D2= -21,327 , após (4°), troque
a 3ª coluna da matriz principal com o vetor de solução e encontre o seu determinante (Quadro
5). Por fim se tem o valor de D3= -0,6391.
Quadro 4 – Segunda Etapa.
N° X1 X2 X3 1 1 17,9938 0 2 1 13,795 6,25 3 1 11,188 15,21
Fonte: Os autores.
Quadro 5 – Terceira Etapa. N° X1 X2 X3 1 1 0 17,99 2 1 2,5 13,795 3 1 3,9 11,188
Fonte: Os autores.
5° Conjunto solução: (X1) 245,615/13,650 = 17,9937
(X2) -21,327/13,650 = -1,562
(X3) -0,6391/13,650 = -0,0468
6° Aplicando o resultado na equação da curva da bomba:
Equação 2 Hm= 17,993 – 1,5262xQ -0,04682xQ
62
Curva característica da bomba centrífuga resultado obtido em laboratório. Curva (Hm
vs Q), à medida que a vazão diminui, a altura manométrica aumenta (resolvendo o sistema
gerado pela equação anterior). Para efeito de comparação foi gerado um gráfico comparativo
do ensaio em laboratório e resultados disponíveis pelo fabricante.
Gráfico 4 - Curva da Bomba
Fonte: Os autores.
3 Conclusão
Neste experimento abordou se o assunto de curva característica da bomba comparou-se
resultados obtidos em laboratório com o do fabricante do produto e concluí-se que os valores
obtidos em ensaios estão dentro dos parâmetros normais.
Este trabalho foi de suma importância para o melhor entendimento do conteúdo teórico
dentro da aplicação prática, proporcionando assim aprofundar mais o conhecimento neste
conteúdo.
Referências BAPTISTA, M.B. Fundamentos de Engenharia hidráulica. Belo Horizonte: UFMG, 2012.
63
CAPÍTULO 09
Saídas de Emergência em Local de Reunião de Público: Análise das Saídas de Emergência da Boate Kiss
João Paulo de Oliveira* Ana Carolina Ciriaco Padilha**
Resumo Nos locais de reunião de público o dimensionamento das saídas de emergência se tornam fator crucial na evacuação dos ocupantes durante um sinistro. Na ocasião, foi verificado que a Boate Kiss estava em desacordo com a NBR 9077/2001, uma vez que apresentava apenas uma saída de emergência com acesso direto ao exterior da edificação com largura total de 3,35m, equivalentes a 6 (seis) unidades de passagem. De acordo com o dimensionamento populacional da edificação, constatou-se que a capacidade de público permitido para a casa noturna era de 729 pessoas entre usuários e funcionários. Com base no público total permitido para a edificação, verificou-se que, eram necessárias oito unidades de passagens, equivalentes a 4,40m de vão livre de saídas de emergência para poder realizar a evacuação total da população com segurança. Diante dos estudos realizados no presente trabalho, concluiu-se que as saídas de emergência existente na boate Kiss não foram dimensionadas de maneira a atender a quantidade mínima exigida na NBR 9077:2001, nem mesmo a largura efetiva necessária para proporcionar a evacuação dos usuários. Nesse contexto, verifica-se a importância do dimensionamento das rotas de fuga e das saídas de emergência das edificações por parte de profissionais capacitados, bem como, o comprometimento dos proprietários desses estabelecimentos em seguir à risca a execução do plano de segurança elaborado e aprovado no órgão competente, de modo a evitar que tragédia como esta volte a ocorrer novamente. Palavras-chave: Boate Kiss. Saída de Emergência. Evacuação Rotas de Fuga.
1 Introdução.
Diante da ausência de legislação específica acerca do assunto em determinados Estados
da federação, muitos estabelecimentos foram construídos de forma irregular, sem garantia das
condições mínimas de segurança necessária aos usuários. Somente recentemente, em virtude
das grandes tragédias ocorridas no País, a exemplo o da boate Kiss, é que houve uma
movimentação das autoridades no sentido de tornar mais rígida a legislação de prevenção e
combate a incêndios e consequentemente passou a exigir uma gama de elementos que até então
não eram observados durante a fase de aprovação e execução de projetos das edificações.
Durante a fase do desenvolvimento do projeto, o principal objetivo do sistema preventivo
é a segurança dos ocupantes da edificação e para isso destaca-se a importância dos meios de
* Discente da Faculdade Pitágoras Londrina ** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. Email: [email protected]
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circulação interna e das rotas de fugas em situações de emergência. As rotas de fugas, além de
atender as necessidades de acesso, de comunicação entre ambientes e pavimentos e de saída da
edificação, devem ser projetadas para uma saída rápida e segura dos ocupantes em situações de
incêndio e pânico.
Desta forma, as edificações dever ser dotadas de saídas de emergência e rotas de fuga
adequadas e dimensionadas de forma a permitir a seus ocupantes o deslocamento com
segurança até um local seguro em seu interior ou em um local externo a edificação. Importante
salientar que será em vão a implantação de qualquer sistema preventivo de incêndio, por mais
eficiente que seja se não houver saídas de emergência bem dimensionadas para a população da
edificação.
Este estudo teve por objetivo identificar eventuais falhas no dimensionamento da saída
de emergência da Boate Kiss localizada no município de Santa Maria – RS, onde durante um
incêndio ocorrido no ano de 2013 resultou na morte de 242 pessoas e centenas de feridos
2 Desenvolvimento
Como forma de entender o desfecho ocorrido na Boate Kiss, foi realizado um estudo
bibliográfico com base no Inquérito Policial, perecer e demais documentos emitidos acerca do
incêndio. Ocorrido em data de 27 de janeiro de 2013, na Cidade de Santa Maria, Rio Grande
do Sul, o incêndio na boate Kiss foi responsável pela morte de 241 pessoas e outras centenas
de feridos. De acordo com o Inquérito Policial (RIO GRANDE DO SUL, 2013) a causa da
tragédia se deu em virtude da propagação rápida das chamas e da grande liberação de fumaça
emitido pelo revestimento acústico existente no interior da boate. Consequentemente muitas
pessoas entraram em pânico, no entanto a saída de emergência existente na edificação foi
absolutamente insuficiente para dar vazão à quantidade de pessoas que se amontoaram na
tentativa desesperada de deixar o local, sendo que muitas delas morreram buscando a saída.
Conforme CREA, RS (2013) para a aprovação e liberação do alvará de funcionamento da casa,
foi apresentado pelo responsável técnico da Boate Kiss um Projeto de Prevenção Contra
Incêndio, cuja referência era uma planta baixa de um projeto arquitetônico - Figura 1, formada
por uma área total de 615 m². Conforme a planta baixa do PPCI constante no relatório do CREA,
RS (2013), internamente a edificação era subdividia em Pista 1, Pista 2 e Hall, perfazendo uma
área total de 370 m² para reunião de público e 201 m² de área de apoio. Com relação às saídas
de emergência existente na edificação, o Inquérito Policial relata que existiam na Boate Kiss
65
duas portas de acesso e descarga, localizadas entre o hall e a porta sanfonada, que dá acesso à
rua, que estas mediam, respectivamente, 1,75m de um lado e 1,30m de outro, totalizando a
soma dos vãos em 3,05m. (RIO GRANDE DO SUL, 2013).
Figura 1- Planta Baixa da Boate Kiss
Fonte: CREA (2013).
Com relação à saída principal da edificação, Rio Grande do Sul (2013) relata que a
edificação apresentava uma única saída com 2,56 metros de largura, separada por uma coluna
central de 1,00 metro, a qual dava acesso diretamente ao exterior da edificação. No interior da
edificação os ambientes eram interligados por passagens e ainda havia barreiras físicas com
guarda-corpos metálicos na frente dos bares e antes da porta de saída da edificação. Não havia
sinalização de emergência adequada para proporcionar a saída rápida e segura dos usuários por
ocasião de um incêndio. Ainda com base no relatório emitido pelo CREA (2013), verifica-se
na planta baixa da edificação que no interior desta haviam saídas formadas por corredores
estreitos e escadas, os quais não atendiam ao prescrito na NBR 9077:2001.
Conforme a metodologia prevista na NBR 9077:2001, adotada no Estado do Rio Grande
do Sul para o dimensionamento da capacidade de público nas edificações, a Boate Kiss, com
66
base na área útil verificada na planta baixa apresentada no PPCI, deveria ter capacidade máxima
para 769 pessoas. Ainda conforme verificado na planta baixa do PPCI a Boate Kiss apresentava
somente uma saída de emergência que era a mesma de acesso a ela, quando com supedâneo da
NBR 9077:2001 a casa deveria ter no mínimo duas saídas de emergência distintas. Ainda com
base na NBR 9077:2001, o cálculo da largura das saídas, isto é, dos acessos, escadas, descargas,
e outros, e dada pela seguinte equação:
N = P/C, onde N é o número de unidades de passagem, arredondado para número inteiro,
P é a população (lotação) e C é a capacidade da unidade de passagem, conforme coeficiente.
Infere-se na NBR 9077:2001, que o coeficiente (C) para edificação grupo F-6, térrea e com
saída por porta será igual a 100.
Dessa forma, substituindo os valores de população e coeficiente C na equação (N =
769/100), origina se no número mínimo de unidade de passagem (N) igual a 7,7, arredonda-se
para 8 unidades de passagem.
Verifica-se que a NBR 9077:2001 determina que a unidade de passagem correspondente
à largura mínima para a passagem de uma fila de pessoas seja fixada em 0,55 m, tem-se que as
oito unidades de passagem determinadas acima resultariam num total de 4,4 metros de saída.
Dessa forma certifica-se que a largura mínima necessária das portas de saída de emergência
para a boate Kiss deveria ser de no mínimo 4,40 metros ante aos 2,56 metros existentes no
PPCI.
Por outro lado, ao admitir que a população total da Boate Kiss com base nos 2,56 metros
largura efetiva do vão de porta de saída de emergência existente, a edificação teria o equivalente
a 4,65 unidades de passagem, metade do mínimo necessário, a qual resultaria numa capacidade
máxima total de 465 pessoas, ou seja, uma população total permitida bem abaixo da existente
na casa no dia do incêndio.
Ainda segundo ABNT (2001) o número mínimo de saídas exigido para os diversos tipos
de ocupação será determinada , em função da altura, dimensões em planta e características
construtivas de cada edificação. Nesse sentido para a ocupação F-6, clube social, seria exigido
à quantidade mínima de duas saídas de emergência distintas, divergindo assim da saída de
emergência existente na Boate Kiss, a qual dispunha de uma única porta de saída de emergência
em duas folhas separadas por uma barra fixa de um metro.
67
3 Conclusão
A tragédia ocorrida na Boate Kiss se deu em virtude da combinação de uma série de
fatores relacionados a elevada densidade populacional da edificação, falha no dimensionamento
das saídas de emergência, ausência dos meios necessários para evacuação e ainda por
negligencia dos órgãos de segurança que deveriam fiscalizar e identificar eventuais perigos que
põe em risco a vida do cidadão. Uma característica comum a este evento foi a rápida propagação
do fogo seguida da liberação da fumaça tóxica após o incêndio, iniciado pelo uso de artefatos
pirotécnicos em ambientes internamente revestidos por materiais de acabamento e
revestimentos inadequados. Todavia, um incêndio pode iniciar por diversos outros meios como,
por exemplo, um curto circuito ou um ato criminoso. Nestes tipos de tragédias onde a evolução
é rápida, quando as equipes de socorro chegam os ambientes já estão tomados por fumaça.
Diante dos riscos, faz-se necessário implantar a obrigatoriedade do desenvolvimento do
Plano de Segurança Contra Incêndio Pânico, desenvolvido por profissional capacitado com
vistas à obrigatoriedade de apresentação das plantas de emergências, croquis que indicam as
rotas de fuga as quais os ocupantes devam seguir em caso de pânico, detalhamento das rotas de
fuga, dimensionamento populacional e das saídas de emergência da edificação, etc. Também,
torna-se necessário o estudo de viabilidade da implantação de dispositivos de exaustão de gases
e fumaças, permitindo que a evacuação ocorra com certa segurança por um maior intervalo de
tempo.
Verifica-se também que é preciso haver um maior interesse por parte dos profissionais
acerca da legislação vigente sobre o desenvolvimento de projetos de prevenção contra incêndio
e pânico das edificações. Muitos profissionais realizam o Plano de Segurança de forma a
negligenciar a legislação especifica, desenvolvendo projetos que não atendem as medidas de
segurança mínimas exigidas para a edificação, resultando em tragédias como a ocorrida na
boate Kiss. Também, faz-se necessário implantar uma cultura de segurança nas pessoas para
que, estas ao entrarem em qualquer ambiente de reunião de público, ao menos verifiquem a
localização das rotas de fuga existentes. Nesse sentido, a inserção de medidas educativas
voltadas para a prevenção e combate a incêndios por meio de disciplina específica na grade
curricular do ensino fundamental seria de fundamental importância para a formação do cidadão
consciente. A realização rotineira de simulados de evacuação é uma medida simples de
conscientização que já é adotada em muitos países Europeus, Asiáticos e nos EUA.
68
Por fim, cabe aos órgãos competente a efetiva fiscalização dos estabelecimentos a fim de
evitar que edificações em desacordo com as normas de segurança continuem em atividade e
ainda, coloquem vidas em riscos.
Referências ABNT - Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR 9077: Saídas de emergência em edifícios. Rio de Janeiro, 1993. CONSELHO REGIONAL DE ENGENHARIA E AGRONOMIA DO RIO GRANDE DO SUL. Relatório Técnico: Análise do sinistro na boate Kiss, em Santa Maria, RS. Porto Alegre, fevereiro 2013. RIO GRANDE DO SUL. Secretaria de Segurança Pública. Polícia Civil. Relatório Final: Inquérito Policial 94/2013/150501. Santa Maria, 2013.
69
CAPÍTULO 10
Valores de Índice de Suporte a California no Solo da Camada Superficial da Região de Londrina-PR
Natália Jorge Ribeiro*
Daiane Damim de Figueiredo* Ana Carolina Ciriaco Padilha**
Resumo Compactação de um solo é um processo manual ou mecânico que tem por finalidade reduzir o volume de seus vazios e, assim, aumentar sua resistência, tornando-o mais estável. Este processo é usado muito utilizado para a construção das bases, sub-bases e reforços de sub-base das pavimentações. Um dos métodos mais utilizados para o dimensionamento destes elementos em pavimentos flexíveis é baseado no valor do ISC que é obtido através do ensaio de CBR. O ensaio de CBR é realizado utilizando os valores obtidos no ensaio de compactação. O presente estudo tem como objeto verificar se o solo da superficial da cidade de Londrina/PR pode ser utilizado como subleito dos pavimentos flexíveis. Foram executados os ensaios de compactação na Energia Normal de Proctor, obtendo o ponto de máxima eficiência resultando em uma úmida ótima em torno de 35% e massa especifica seca de 1,39 g/cm³. O ensaio de CBR resultou em valores de ISC de 50% e de expansão de 0,2%. Portanto foi possível concluir que o solo estudado pode ser utilizado como sub-base de pavimentos flexíveis. Palavras-chave: Compactação. CBR. Pavimentação. Solo. 1 Introdução
Conforme Padilha (2014) o solo é um material oriundo da degradação pôr intemperismo
da rocha, é formado de partículas sólidas, líquidas e gasosas. A fase sólida é que caracteriza o
solo e pode ter tamanhos e formas distintas. A fase liquida e gasosa fazem parte do material que
presente nos poros do solo. Ou seja, o sistema formado pelas três fases que constitui os solos
são os agregados de partículas minerais juntas com o ar e a água.
Todas as obras de engenharia utilizam o solo como material de fundação, porem o mesmo
nem sempre oferece as condições para à implantação das construções, seja pela sua baixa
capacidade de suporte ou mesmo pela sua elevada compressibilidade. Muitas vezes a
construção de obras nessas condições implica em soluções caras, com elevada relação de custo-
benefício que podem vir a inviabilizar a mesma (MACHADO, 1997). Para viabilizar a
construção destes empreendimentos a solução mais empregada é a compactação do solo.
* Discente da Faculdade Pitágoras Londrina ** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. Email: [email protected]
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A compactação do solo é um processo mecânico que produz um material estruturado e
não saturado. É realizada em obras, como barragens, aterros e estradas pavimentadas, com a
finalidade de melhorar diversas propriedades do solo. Este processo tem como objetivos reduzir
a permeabilidade e recalques e também aumentar a rigidez e a resistência do solo.
Quando compactado a capacidade de suporte dos solos lateríticos se eleva, sendo por isso
muito empregado em pavimentação e em aterros (SOUSA PINTO, 2000). O solo estudado é da
região de Londrina/PR é formado por uma argila porosa laterítica, até cerca de 12 metros de
profundidade, e até 7 metros apresenta: baixo teor de umidade, elevada porosidade e
potencialmente colapsível (TEIXEIRA et al., 2004, 2008), sendo portanto, um excelente
material para o emprego em pavimentação.
O ensaio CBR (California Bearing Ratio) consiste na determinação da relação entre a
pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo de prova de solo, e a
pressão necessária para produzir a mesma penetração numa mistura padrão de brita estabilizada
granulometricamente. Os valores obtidos neste ensaio são utilizados para o dimensionamento
de pavimentos.
O presente trabalho tem como objetivo avaliar os valores obtidos no ensaio de CBR do
solo da cidade de Londrina/PR e verificar se o mesmo pode ser utilizado como subleito de
pavimentos flexíveis, pretende-se contribuir de forma satisfatória para os estudos quanto ao
emprego deste solo em projetos de pavimentação.
2 Desenvolvimento
Para iniciar o estudo foram extraídas amostras de solo na camada superficial (com
aproximadamente 50 cm de profundidade) em uma cava localizada ao lado do laboratório de
Solos e Pavimentação Pitágoras em Londrina/PR. Foram retiradas amostra deformadas como
orienta a NBR9604/86.
Na metodologia de trabalho foram realizados ensaios de compactação na energia normal
de Proctor, conforme a metodologia descrita na NBR 7182/86, para a determinação dos
parâmetros de compactação - teor de umidade ótimo (wotm) e massa especifica seca máxima
(gdmax).
Com os valores encontrados foram compactados amostras para a realização dos ensaios
de CBR como descreve a metodologia descrita na NBR 9895/87, com o objetivo de determinar:
O índice de suporte Califórnia (ISC) e a expansão (e).
71
A partir do ensaio de compactação do solo realizado na energia normal de Proctor foi
possível obter a curva de compactação do solo e obter os parâmetros de compactação deste solo.
O Gráfico 1 apresenta a curva de compactação do solo estudado e assim verificar que o mesmo
possui um teor de umidade ótimo de 35% e massa específica seca máxima de 1,39g/cm³.
Gráfico 1 - Curva de Compactação.
Fonte: Os autores.
Os valores obtidos na curva de compactação foram utilizados para moldar as amostras e
realizar os ensaios de CBR. Com o objetivo de determinar: a expansão (e) e o índice de suporte
Califórnia (ISC). Foram obtidos valores de expansão de 0,20% conforme mostra a o Quadro 1
e valores de ISC1=50% e ISC2=43% conforme mostra o Gráfico 2 e o Quadro 2.
Quadro 1 - Valores de Expansão Saturação do corpo de prova/ Altura do corpo de prova = 12,6cm
Dia Tempo (h) Leitura (mm) Expansão (%)
0 0 0 1º 24 14,5 0,13 2º 48 17,5 0,16 3º 72 18,5 0,17 4º 96 19,5 0,18 0,20
Fonte: Os autores.
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
25,00% 30,00% 35,00% 40,00% 45,00% 50,00%
MassaEspecíficaSeca(g
d)-g/cm
³
TeordeUmidade(w)
72
Quadro 2 - Valores de Pressão X Penetração Constante do anel = 22,66, área do pistão = 1963,5 mm² , Altura do corpo de prova = 12,6cm Penetração
(mm) Tempo (s) 1 Leitura (mm) Carga (N) Tensão (mPa)
0 0 0 0 0 0,635 30 0 0 0 1,27 60 125 2832,5 1,44 1,95 90 197 4464,02 2,27 2,54 120 305 6911,3 3,52
3,175 150 356 8066,96 4,11 3,81 180 370 8384,2 4,27
4,445 210 383 8678,78 4,42 5,08 240 391 8860,06 4,51 6,35 270 394 8928,04 4,55 Penetração (mm) Pressão (mPa) ISC (%) Valor corrigido.
2,54 3,5 50 0 5,08 4,5 43 0
Fonte: Os autores.
Gráfico 2 - Curva de Pressão X Penetração.
Fonte: Os autores.
Segundo Brasil (2006, p. 142), o método utilizado pelo DNER recomenda as seguintes
características mínimas para os materiais a serem empregados em pavimentos flexíveis:
• Os materiais utilizados no subleito devem apresentar CBR ≥ 2% e expansão ≤ 2%;
• Os materiais utilizados para reforço de subleito devem ter um CBR maior que o do
subleito e expansão ≤ 1%. E recomenda-se utilizar CBR ≥ 10%;
• Os materiais utilizados como sub-base devem apresentar CBR ≥ 20%, expansão ≤1%
e IG=0;
• Os materiais utilizados como base devem apresentar CBR ≥ 80%, expansão ≤ 0,5%,
limite de liquidez (LL) ≤ 25% e índice de plasticidade (IP) ≤ 6%. Quando os limites
0
1
2
3
4
5
0 0,635 1,27 1,905 2,54 3,175 3,81 4,445 5,08 6,35
Pressão(m
Pa)
Penetração(mm)
73
de Liquidez e de plasticidade forem superiores aos permitidos, o material a ser
utilizado deve apresentar um equivalente de areia > 30%.
Neste estudo é possível somente afirmar que o material estudado pode ser utilizado como
um subleito, pois o valor de CBR é de 50% e a expansão foi de 0,2%.
3 Conclusão
É possível concluir por este estudo que o solo da região de Londrina compactado na
energia normal de Proctor produz um material com um teor de umidade ótimo de 35% e massa
específica seca máxima de 1,39g/cm³ que pode ser utilizado como material de subleito pois os
ensaios de CBR possuíram valores de CBR é de 50% e a expansão foi de 0,2%, estando estes
valores dentro dos parâmetros que garante a integridade do pavimento flexível.
Referências ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6457: Amostras de Solo - Preparação para Ensaios de Compactação e Ensaios de Caracterização. Rio de Janeiro, 1986. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7182: Ensaio de compactação. Rio de Janeiro, 1986. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 9895: Índice de Suporte a Califórnia. Rio de Janeiro, 1987. BRASIL. Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. Diretoria de Planejamento e Pesquisa. Coordenação Geral de Estudos e Pesquisa. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Manual de pavimentação. Rio de Janeiro, 2006. MACHADO, S.L.; MACHADO, M.F. Mecânica dos solos I: conceitos básicos. Salvador, 1997. PADILHA, A.C.C. O efeito do fluido de inundação no colapso do solo superficial da região de Londrina/PR. 182f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Edificações e Saneamento) -Universidade Estadual de Londrina. Londrina, 2014. SOUZA PINTO, C. Curso básico de mecânica dos solos: em 16 aulas. São Paulo: Oficina de Textos, 2006. TEIXEIRA, R.S. et al. Avaliação do colapso do solo da camada superficial da cidade de Londrina/PR. In: SOLOS NÃO SATURADOS, 5° SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SOLOS NÃO SATURADOS. 2004. São Carlos. Anais... São Carlos: Suprema, 2004. p.495-499. TEIXEIRA, R.S. et al. Avaliação de parâmetros geotécnicos por meio de correlações de resultados de SPT, CPT e DMT. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE MECÂNICA DO SOLOS E ENGENHARIA GEOTÉCNICA, ABMS, Búzios-RJ,. 2008.
74
CAPÍTULO 11
A Perspectiva Geotécnica Para Classificações De Solos Na Engenharia Ambiental
Guilherme Alves de Oliveira** João Carlos Dutra* Edson Henrique Gaspar Massi*
Mateus Avanço Santoro*
Resumo As análises morfológicas e taxonômicas estabelecem referências para a caracterização dos solos para a tomada de decisões na fase de planejamento do manejo. O objetivo desse trabalho foi a identificação do tipo de solo, lançando mão de técnicas de extração amostral em campo e posterior submissão à testes de laboratório com o escopo de integrar as condições obtidas pelo estudo com proposta de manejo. Para o desenvolvimento das análises geotécnicas de classificação dos solos fundamentou-se a descrição dos perfis e coletas de amostras ao longo dos horizontes pedogenéticos identificados com o direcionamento voltado para uma normatização pedogênica das variações estruturais e taxonômicas dos tipos de solo. Palavras-chave: Geotecnia Ambiental. Pedologia. Engenharia Ambiental. 1 Introdução
A Geotecnia é uma ciência que precisa de observação. De acordo com os ensinamentos
contidos no método observacional proposto por Peck (1969), ele destaca que a investigação é
fundamental, juntamente com o estabelecimento das condições mais prováveis e mais
desfavoráveis.
A investigação geotécnica contribui na identificação de características geométricas e
estruturais que podem condicionar determinadas soluções, ela ainda pode fornecer parâmetros
para projeto e análises.
No caso do estudo, foram observados os solos Latossolo e Nitossolo, validadas por
propriedades físicas mensuráveis analisadas. Tem-se com a gênesee a morfologia as bases da
taxonomia de solos, estas se encontram nos sistemas de abrangência geográfica mundial,o Soil
Taxonomy SoilTax (SOIL SURVEY STAFF, 1999), no que se refere a sistemas estritamente
nacionais, vislumbra-se oSistema Brasileiro de Classificação de Solos SiBCS (SANTOS et al.,
2006).
A variabilidade espacial das propriedades dos solos pode ocorrer tanto horizontal quanto
verticalmente, em decorrência de sua origem, localização, tipo ou manejo. Espera-se que,
** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. Email: [email protected] * Discente da Faculdade Pitágoras Londrina
75
propriedades físicas quantificáveis do solo guardem estreita associação com atributos
morfológicos, como estrutura e consistência.
O objetivo deste estudo foi tornar válido o uso de atributos morfológicos do solo, usados
na taxonomia, como as propriedades físicas mensuráveis e analisadas no laboratório,
particularmente aquelas que diferenciam horizontes níticos dos latossólicos.
2 Desenvolvimento
Não há dúvida que o sucesso dos resultados de ensaios de laboratório começa no campo
e depende fundamentalmente da amostragem. A amostragem, não somente no aspecto de
cuidados físicos com a amostra, mas também com relação à representatividade das amostras
obtidas. Logo, existe um vínculo entre esta fase da investigação e a fase anterior que deve
identificar as características a serem avaliadas.
A variabilidade das características dos solos é por si só um fator que deveria estimular a
investigação. Por não se conhecer completamente a natureza das coisas é que deve-se investigar
e observar. É necessário ter em mente que a variabilidade dos parâmetros de resistência e
condutividade hidráulica dependem de características bem estudadas pela mecânica dos solos.
Estas características sugerem que a variabilidade de resistência é menor do que a de
condutividade hidráulica (MARINHO, 2005).
A partir do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (EMBRAPA, 2006), a nova
classificação, aplicada para Londrina, encontram-se os solos: Latossolo Vermelho Eutroférrico,
Distroférrico e Aluminoférrico; Nitossolo Vermelho Eutroférrico e Distroférrico; Chernossolos
e Litossolos (BARROS, 2009).
Segundo Santos (2003) a coloração típica vermelha escura na região deve-se ao fato do
material ser de origem basáltica, com grande quantidade de ferro hidratado. Outro aspecto
importante é que as características morfológicas deste tipo de solo apresentam poucas
variações, dificultando a classificação dos horizontes através da diferença de coloração.
De acordo com o Sistema Brasileiro de Classificação dos Solos (EMBRAPA, 2006) os
solos descritos acima podem ser caracterizados como:
- Latossolo: são os solos que estão em avançado estágio de intemperização, muito
evoluídos, como resultado de enérgicas transformações no material constitutivo. Os solos são
virtualmente destituídos de minerais primários ou secundários menos resistentes ao
intemperismo. São, em geral, solos fortemente ácidos, com baixa saturação por bases,
76
distróficos ou alumínicos. Solos típicos das regiões equatoriais e tropicais, ocorrendo também
em zonas subtropicais, são originados a partir das mais diversas espécies de rochas e
sedimentos, sob condições de clima e tipos de vegetação os mais diversos.
- Nitossolos: são os solos constituídos por material mineral, de textura argilosa ou muito
argilosa com estrutura em blocos subangulares ou angulares, ou prismática, com cerosidade
expressiva nas superfícies dos agregados. Os perfis devem apresentar aspecto característico de
fendilhamento, indicativo de alta expansão e contração pelo umedecimento e secagem do
material de solo, pelos altos teores de argila. São profundos, bem drenados, de coloração
variando de 24 vermelho a brunada, moderadamente ácidos a ácidos, com argila de atividade
baixa ou com caráter alítico.
- Neossolo: compreende solos constituídos por material mineral, ou por material
orgânico pouco espesso, que não apresentam alterações expressivas em relação ao material
originário devido à baixa intensidade de atuação dos processos pedogenéticos, seja em razão de
características inerentes ao próprio material de origem, como maior resistência ao intemperismo
ou composição químico mineralógica, ou por influência dos demais fatores de formação (clima,
relevo ou tempo), que podem impedir ou limitar a evolução dos solos.
O mapa de tipos de solo na área urbana de Londrina e a Quadro 1 revelam a distribuição
espacial dos solos na área urbana, permitindo apreciar a correspondência entre o substrato
geológico, a morfologia, a rede de drenagem e, os solos (BARROS, 2009).
Quadro 1 – Tipos de solo da região em Km2
Tipo de Solo Km2 Nitossolos 140,5
Latossolos 97,92 Chernossolos e Neossolos 7,10
Total das Classes 245,52 Fonte: Barros (2009).
Segundo Celligoi et al. (2001) pode-se considerar que através dos processos de
intemperismo do basalto, rochas formadoras de toda a estrutura da Formação Serra Geral, que
possuem uma estrutura vesicular propícia para a medição da condutividade hidráulica do solo.
O solo pode ser entendido como um corpo natural da superfície terrestre, constituído de
materiais minerais e orgânicos, que são resultantes das interações dos fatores de formação. São
cinco os principais fatores de formação: clima, organismos, material de origem, relevo e tempo.
As classes de solos desenvolvidas na paisagem refletem ainda a ação de 4 processos
77
combinados, adições, translocações, transformações e perdas (VIEIRA, 1995).
2.1 Metodologia e Procedimentos Experimentais
Foram abertas duas trincheiras na Universidade Estadual de Londrina, o clima segundo a
classificação de Köppen Geiger, é do tipo Cfa, ou seja, clima subtropical úmido. O solo da
região é de origem basáltica, entretanto, conforme a sua localização, em topografia mais plana
e acidentada, apresenta tipos de solos diferentes, consequentemente, de fertilidade variável.
Amostras de solo foram coletadas por horizonte genético, a Figura 1-A elucida a primeira
trincheira, a Figura 1-B a segunda trincheira dos solos retirados para realização de análises
físicas e químicas. Os solos foram classificados no Sistema Brasileiro de Classificação de Solos,
conforme Santos et al. (2006).
Figura 1 - Categorização de Latossolo(a) e Nitossolo(b)
Fonte: Massi (2016)
2.2 Resultados e Discussão
Entre o horizonte B latossólico e o B nítico dos solos estudados, o que pode observar em
uma diferença na retenção de água são, principalmente, a estrutura e a distribuição
granulométrica. Os maiores teores de silte no B nítico podem também exercer pequena
influência na retenção de água, como observou-se quando a presença de luz, o silte cintilando
no solo.
Os ensaios de permeabilidade e análise granulométrica permitem o conhecimento das
78
propriedades geotécnicas dos solos, e dessa forma é possível controlar o fluxo contínuo
hidráulico, a compactação e a deterioração do solo pela erosão (MIGUEL; E PINESE, 2004).
De acordo com Fernandes (2006) o coeficiente de permeabilidade dos solos é um dos
parâmetros físicos e mecânicos associados às obras de Engenharia Civil que exibe uma gama
mais alta de valores: oito a nove de grandeza, para os solos correntes. Deste modo, a
granulometria é o fator mais relevante para a permeabilidade, e depende de outros aspectos
referentes ao solo, como o índice de vazios, a estrutura e a composição mineralógica (em
particular para os solos mais finos).
A textura do solo permite classificar os componentes sólidos em classes de acordo com a
porcentagem dos materiais constituintes do solo. Desse modo é possível identificar se o solo é
composto por areia, silte e argila dentro de determinadas amplitudes de variação e englobando
material com diferentes composições e características.
A obtenção dos dados físicos dos solos é de extrema importância para prever o
comportamento dos solos perante a presença de umidade, além disso, num solo, só parte do
volume total é ocupado pelas partículas sólidas, que se acomodam formando uma estrutura. O
volume restante costuma ser chamado de vazios, embora esteja ocupado por água ou ar. Deve-
se reconhecer, portanto, que o solo é constituído de três fases: partículas sólidas, água e ar.
O estudo da densidade do solo somado ao estudo da densidade das partículas oferece
diversas relações sobre o comportamento deste solo diante do uso e ocupação do mesmo.
Drenagem, porosidade, condutividade hidráulica, permeabilidade, arejamento e capacidade de
retenção de água podem ser avaliados a partir da densidade aparente do solo (EMBRAPA,
1997).
Devido às boas condições físicas e aos relevos mais suaves, os latossolos apresentam um
alto potencial para uso agrícola, principalmente na produção de grãos como soja, milho e arroz,
e também costumam ser resistentes ao processo de erosão, embora o uso constante de
maquinários agrícolas tem ocasionado a compactação dos mesmos, tornando-os mais
suscetíveis à erosão. Tem-se como fator limitante relacionado aos latossolos: a menor
fertilidade verificada na maioria; sendo comum a necessidade da correção de acidez, adubação
e quando em climas mais secos e de acordo com a cultura, a irrigação; e a baixa retenção de
umidade, quando os mesmos apresentam texturas mais grosseiras e estão presentes em climas
mais secos (EMBRAPA, 2016).
79
Os nitossolos podem apresentar alta ou média fertilidade natural e acidez ligeiramente
elevada, apresentando alto potencial agrícola, principalmente os de alta fertilidade natural,
maior profundidade e em áreas mais planas. Como fator limitante, apresentam o fato da
necessidade da correção de acidez, adubação de acordo com a cultura, suscetibilidade a erosão
e restrição ao uso da mecanização nos locais de relevos mais declivosos (EMBRAPA, 2016).
Segue o Quadro 2 com os dados e resultados das porções de solos retirados para realizar
o levantamento.
Quadro 2 – Dados/Resultados das Amostras
Latosolo Nitosolo
Horizonte B Horizonte AB Horizonte B Horizonte AB Massa Sólidos 90g 154,77g 87g 168,62g Massa Umida 110g 200g 100g 200g Teor de Umidade 11,11% 29,22% 14,95% 18,61%
Fonte: Dados da pesquisa (2016).
3 Conclusão
Tendo em vista a necessidade e a obrigação que temos de definir causas, evitar as
consequências de processos erosivos, realizar classificações e categorizações do substrato
fazem-se necessárias investigações geotécnicas pautadas em técnicas pedológicas.
Com o estudo, foi possível colocar em prática as normas vigentes, de estudo geotécnico
e concomitantemente analisar princípios empíricos para a classificação dos tipos de solos que
compõe em suma maioria a região londrinense.
Todavia, faz-se necessário a coleta de mais dados em diferentes locais para uma melhor
aproximação dos resultados à modo que é passível uma análise acerca das variações
características eutroférricas e distroférricas no ambiente de estudo.
Referências ARCHELA, R.S.; BARROS, M.V.F. Atlas urbano de Londrina. Londrina: EDUEL, 2009. CELLIGOI, A.; SANTOS, M.M.; VIANA, T.R. Análise e interpretação do gradientehidráulico do aquífero freático em uma área na região sul de Londrina – PR. Geografia Rev. Depart. Geoc., v.10, n.1, p.79-87, 2001. EMBRAPA - Centro Nacional de Pesquisa de Solos (CNPS). Manual de métodos de análise de solo. Rio de Janeiro: EMBRAPA - CNPS, 1997. EMBRAPA. Agência Embrapa de informação tecnológica. Latossolos. Disponível em: <http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/solos_tropicais/arvore/CONTAG01_11_22122
80
00611540.html>Acesso em: 1 set. 2017. EMBRAPA. Agência Embrapa de informação tecnológica. Nitossolos. Disponível em: <http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/solos_tropicais/arvore/CONTAG01_17_2212200611543.html> Acesso em: 2 set. 2016. EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos (CNPS). Sistema brasileiro de classificação de solos. 2. Rio de Janeiro: EMBRAPA-SPI, 2006. LEMOS, R.C.; SANTOS, R.D. Manual de descrição e coleta de solo no campo. Campinas: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 1996. MARINHO, F.A.M Investigação geotécnica para quê? 2005. Disponível em: <https://disciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/222204/mod_resource/content/0/Marinho%20-%20Investiga%C3%A7%C3%A3o%20-%20COBRAE2005-Final.pdf> Acesso em: 25 nov. 2017 MIGUEL, M.G., PINESE, J.P.P. Breve panorama sobre a Geotecnia Ambiental. Bol. Geog., v.22, n.1, p.75-85, 2004. PECK, R.B. Advantages and limitations of the observational method in applied soil mechanics. Geotechnique, v.19, n.2, p.171-187, 1969. SANTOS, H.G. et al.. Sistema brasileiro de classificação de solos. 2.ed. Rio de Janeiro, 2006. SANTOS, M.M.; CELLIGOI. A. Avaliação Hidrogeológica nas adjacências do antigo Lixão de Rolandia-PR. Rev. Águas Subterrâneas, p.195-204, 2003. SOIL SURVEY STAFF. Soil taxononmy A basic system of soil classification for making and interpreting soil survey. Washington: United States Department of Agriculture, 1999. VIEIRA S.A. Manual da ciência do solo. São Paulo: Agronômica Ceres LTDA., 1995.
81
CAPÍTULO 12
Reconstrução do Telhado de uma Residencia Unifamiliar no Residencial Vista Bela – Londrina/PR
Amauri Aparecido dos Santos*
Dandara Lohana Fink*
Igor Lima Cunha*
Luciano Brazão da Silva*
Luiz Henrique Costa*
Renato Canedo Oliveira*
Ronald Tiziane Pivotto* Ana Carolina Ciriaco Padilha**
Resumo Ana Paula Luiza de Andrade apresenta deficiência física neuromotora e faz uso de cadeira de rodas motorizada, adquirida por meio de ação do Ministério Público do Estado do Paraná. Ela nasceu prematura de seis meses, fez várias cirurgias para correção da deficiência, porem os nervos foram se atrofiando, o que provocou a redução dos seus movimentos superiores e inferiores. O laudo médico apresenta Encefalopatia Crônica Não Evolutiva com perfil Displegico, o que exige o uso de cadeira de rodas para sua locomoção. Hoje com 32 anos, Ana Paula mora sozinha, sobrevive com um salário mínimo do auxílio doença e da ajuda de amigos em uma casa adquirida pelo projeto “Minha Casa Minha Vida”, construída aparentemente adaptada para a pessoa com deficiência, ou seja, é acessível para quem usa cadeira de rodas, contudo ao seu redor tem grama e muitas ondulações que não permitem à mesma, usufruir de todo o espaço físico de seu terreno. Em 2016, o telhado de sua casa sofreu serias avarias decorrentes de um forte vendaval, seguido de chuvas torrenciais que provocaram o alagamento da casa e consequentemente perda dos seus moveis. Na ocasião, profissionais da educação da escola CEEBJA Herbet de Souza (onde Ana Paula estuda) se mobilizaram para cobrir com lona toda a casa, numa solução provisória, até ser possível uma reforma adequada. Por tanto, torna-se necessária uma reforma urgente de sua casa, com isso a causa ganhou grandes apoios e foi desenvolvido a reforma da casa de Ana Paula, que está situada Residencial Vista bela, em Londrina. Palavras-chave: Projeto Social. Reforma. Construção civil.
1 Introdução
No dia 22 de abril de 2017 foi realizada uma vistoria na residência de Ana Paula Luiza
de Andrade, única proprietária. A residência está localizada na Rua Oribes Frigeri, 13,
Cresidencial Vista Bela; observando-se em sua residência o aparecimento de manchas de
umidade nas paredes localizadas próximas ao rodapé e quando ocorrem chuvas existe a entrada
* Discente da Faculdade Pitágoras Londrina ** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. Email: [email protected]
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de água pelo telhado dentro de sua residência. Devido a estas patologias a proprietária também
perdeu moveis e mantimentos. Por este motivo a mesma contatou a engenheira Ana Carolina
Ciriaco Padilha e solicitou um parecer técnico quanto a este sinistro e para relatar as possíveis
causas para a patologia apresentadas nessa residência unifamiliar.
A edificação original em Alvenaria de Blocos cerâmicos, com reboco externo e interno e
pintura hidrofugante nas paredes externas e com tinta PVA nas paredes internas, cobertura em
telhas cerâmicas, sem laje e com forro em PVC, piso com contrapeso de concreto e
assentamento cerâmico, um banheiro com revestimento cerâmico somente na área molhada até
1,5 metros, dois quartos, sala e cozinha. Contornando a residência existia uma calçada de
cimento que rodeava a casa com uma largura de 50 centímetros, sendo o resto do lote gramado.
Existe também um talude íngreme gramado próximo à entrada principal da casa. O banheiro
foi entregue adaptado para cadeirante.
Com a visita técnica foram detectadas várias patologias pela engenheira Ana Carolina, as
quais originaram por falha na execução da obra. Foi decidido com o apoio da Faculdade
Pitágoras Londrina, do coordenador do curso, e com a professora e engenheira Ana Carolina
Ciriaco Padilla que se faria a reforma e o concerto da residência unifamiliar da Ana Paula Luiza
de Andrade. O objetivo é concertar as patologias que foram encontradas da melhor maneira
possível. Contou-se com a ajuda de várias doações, assim como; pisos, madeiramento, cimento,
dinheiro (para a compra do que faltava), e etc., para a realização desse projeto social. Realizou-
se a troca do telhado troca de pisos, a construção de uma pequena área, normatização para a
ABNT 9050 das janelas, e alguns ajustes no quintal da mesma.
2 Desenvolvimento
Durante a vistoria foram encontradas fissuras pequenas, manchas de mofo e umidade na
parte inferior das paredes externas e internas, manchas de entrada de água nos cantos das
paredes na sua parte superior, também foram encontradas telhas amarradas – segundo relato da
proprietária em um dia de muita chuva e vento as telhas se soltaram e sua casa ficou
completamente destelhada, a pessoa que arrumou o telhado as amarrou e avisou a proprietária
que o madeiramento deveria ser trocado, além de amarrar ele colocou uma lona preta pra
impedir a entrada de água da chuva na casa, também foi observado manchas de ferrugem nas
esquadrias metálicas. Algumas das anomalias apresentadas foram relatadas por meio de
fotografias que são:
83
Figura 1 - Visão geral da residência unifamiliar. É possível observar a
lona que foi colocada para impedir a entrada da água de chuva na
residência e as manchas de umidade na parte inferior das paredes
Fonte: Os autores.
Figura 2 - Fissuramento e umidade na parte inferior da parede voltada para
a Rua Oribe Frigeri. Calçada externa que rodeia a residência com a
presença de umidade.
Fonte: Os autores.
84
Figura 3 - Fissuramento e umidade, manchas brancas e fissuramento na parte inferior da parede voltada para a face posterior. Calçada externa que rodeia a residência com a presença de umidade
Fonte: Os autores.
Figura 4 - Fissuramento na abertura de janela e manchas de ferrugem
na mesma, localizado na parede voltada para a face posterior a Rua
Oribe Frigeri.
Fonte: Os autores.
Figura 5 - Telhados protegidos por lona e com telhas amarradas
Fonte: Os autores.
85
Depois de verificar a inclinação do telhado que estava totalmente correta foram analisadas
as distancias dos caibros e verificou-se que as galgas estavam eradas (NBR 15310). A solução
encontrada foi destelhar a casa e arrumar as distancias dos caibros e retelhar a casa. As figuras
e a 8 mostram o trabalho realizado e depois de pronto.
Figura 6 - Destelhamento e realinhamento dos caibros.
Fonte: Os autores.
Figura 7 - Momento onde ocorre a colocação das telhas.
Fonte: Os autores
Figura 8 - Telhado pronto.
Fonte: Os autores.
86
3 Conclusão
Conclui-se por fim que o erro estava na execução das galgas que tinham distanciamentos
errados e distintos ao longo de todo o telhado. Durante o processo viu-se que as tesouras
estavam bem executadas e conservadas mesmo depois de molhadas pela chuva, portanto foram
preservadas e somente se trocou os caibros e as telhas. No final se conseguiu um telhado que
cumpre a sua função de proteção.
Referência ABNT - Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR 15310: Componentes cerâmicos — Telhas — Terminologia, requisitos e métodos de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2005.
87
CAPÍTULO 13
Reforma da Casa de uma Deficiente Fisica no Resicencial Vista Bela –
Londrina/PR – Projeto Ana Paula Adam Ferreira do Nascimento*
Arthur Galafassi Martim*
Gleicy Oliveira Silva*
Gabriel Aliotti*
Gabriel Galli*
Vitor Banzatto Mussi*
Iascara Bronco Ferreira*
Kimberly Palugan* Ana Carolina Ciriaco Padilha**
Resumo Foi realizada neste semestre uma ação social juntamente com o escritório (Torres e Padilha Arquitetura e Engenharia) onde se teve como objetivo reformar a casa da Ana Paula, moradora humilde do Residencial Vista Bela, que vive com seu salário mínimo referente ao seu Auxilio Doença, sua casa adquirida pelo Plano “Minha Casa Minha Vida” apresentou diversas patologias e manchas de umidade nas paredes por este motivo juntamente com a Professora e Engenheira Ana Padilha foi identificado as causas das patologias, tendo em vista esses problemas, atua-se em ação na correção, preenchimento e impermeabilização das paredes, também se trocou toda a parte do telhado, galgas, todo madeiramento que estava podre e através de doações foi trocada as telhas da residência. Foi trocada também os pisos e azulejos, uma parte de seu quintal foi concretada para dar maior acessibilidade a moradora que tinha muita dificuldade para transitar pelo seu quintal, tudo isso para maior conforto da moradora, não só por estar concluindo uma matéria universitária, mas também por poder proporcionar através de nosso curso o bem-estar a outras pessoas que precisam. Palavras-chave: Reforma de Melhoria, Acessibilidade Residencial, Patologias.
1 Introdução
O trabalho refere-se a uma ação social, proposta pela Faculdade Pitágoras de Londrina
e que foi colocada em práticas pelos alunos inscritos nesta disciplina. Não só querendo concluir
o trabalho semestral, mas fazendo que essa proposta se torne uma realidade para ajudar as
pessoas.
O objetivo neste trabalho acadêmico foi solucionar os problemas da Residência da
Moradora Ana Paula única proprietária da residência unifamiliar localizada na Rua Oribes
* Discente da Faculdade Pitágoras Londrina ** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. Email: [email protected]
88
Frigeri, N° 13, Residencial Vista Bela, da qual é primeira proprietária; observou em sua
residência o aparecimento de manchas de umidade nas paredes localizadas próximas ao rodapé
e quando ocorrem chuvas existe a entrada de água pelo telhado dentro de sua residência
Durante a vistoria foram encontradas fissuras pequenas, manchas de mofo e umidade na
parte inferior das paredes externas e internas, manchas de entrada de água nos cantos das
paredes na sua parte superior, também foram encontradas telhas amarradas – segundo relato da
proprietária em um dia de muita chuva e vento as telhas se soltaram e sua casa ficou
completamente destelhada, a pessoa que arrumou o telhado as amarrou e avisou a proprietária
que o madeiramento deveria ser trocado, além de amarrar ele colocou uma lona preta pra
impedir a entrada de água da chuva na casa. Também foi observado manchas de ferrugem nas
esquadrias metálicas.
2 Desenvolvimento
Foi feito um levantamento dos materiais necessários para realização da obra, dos quais
estão representados no Quadro 1.
Quadro 1- Materiais Utilizados na reforma Tipo de Material Quantid
ade Unidade
Aditivo impermeabilizante - Sikatop 44 Kg Areia lavada tipo média 15 m³ Cimento Portland CP-II E-32 12 sacos Argamassa pré fabricada de cimento colante para assentamento de peças cerâmicas 13 sacos Argamassa pré fabricada para rejuntamento cerâmico 2,5 sacos Argamassa pré fabricada de cimento colante para assentamento de peças cerâmicas - AC III
6 sacos
Impermeabilização betuminosa externa de alvenaria - 11,88m² 01 galão Pintura interna - Tinta Acrílica - 126,00 m² 03 galões Pintura externa - Textura - 60,00 m² 05 barricas Vaso sanitário apropriado para deficiente físico 01 unidade Lastro de brita 1 e 2 apiloado manualmente 7 m³ Concreto Usinado - R$ 2100,00 10 m³ Prego 18 x 24 5 kg Prego 17 x 21 5 kg Prego 19 x 36 5 kg
Fonte: Dados da pesquisa.
Também foi realizada a troca de todo o telhado da residência, as madeiras que já estavam
podres foram trocadas e então telhas novas foram colocadas. Toda a obra ainda não foi
concluída, ainda há reformas para serem feitas na residência da Ana Paula, mas até agora os
resultados nos impressionaram bastante e deixaram a proprietária satisfeita.
89
Os resultados até agora são esses representados abaixo.
No dia 30/09/2017 – No período da manhã realizou-se a visita na casa da Ana Paula,
nesse dia foi trabalhado somente a vistoria da casa e o que iria precisar ser feito. Foi observado
a casa toda, por dentro e por fora.
No dia 14/10/2017 - No sábado os alunos passaram o dia todo na casa e foi realizado a
retirada de todas as telhas da casa, começou-se a trocas as Galgas do telhado, pois o
madeiramento estava podre e as galgas colocadas de forma errada. Nesse dia também foi
realizado a fundação e a concretagem de dois pilares para puxar uma cobertura para uma área
na frente da casa
No dia 21/10/2017 – Nesse sábado foi dada a continuidade as trocas de todas as Galgas e
telhamos a casa toda novamente. As figuras de 1 a 7 apresentam os resultados realizados até o
momento na residência.
Figura 1 - Retirada das telhas.
Fonte: Os autores.
Figura 2 - Remoção do piso para nivelamento.
Fonte: Os autores.
90
Figura 3 - Telhado totalmente destelhado.
Fonte: Os autores.
Figura 4 - Telhado pronto
Fonte: Os autores.
Figura 5 - Rebaixo do peitoril das janelas.
Fonte: Os autores.
91
Figura 6 - Regularização do contra piso e instalação de novo piso.
Fonte: Os autores.
Figura 7 - Instalações de novas portas e janelas.
Fonte: Os autores.
Durante a execução da reforma verificou-se que as janelas estavam com peitoril muito
alto para a moradora que abria as mesmas com um cabo de vassoura, o piso tinha desníveis de
dois centímetros e que as portas abriam para dentro isto tudo estava totalmente fora do que
descreve a NBR 9050, portanto foram feitos os reparos.
3 Conclusão
Conclui-se que após as mudanças realizadas na residência da Ana Paula, sua residência
ficou mais resistente a umidade, as paredes agora estão protegidas e impermeabilizadas contra
a chuva e a umidade que entrava por baixo.
Com a troca dos telhados, toda a parte de infiltração que entrava por cima foi solucionada,
ocasionando assim maior confiança e tranquilidade durante as chuvas.
Referência ABNT - Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR 9050: Acessibilidade a edificações, mobiliário, espaços e equipamentos urbanos. Rio de Janeiro: ABNT, 2015.
92
CAPÍTULO 14
Concreto Pilar
Alécio Marques*
Fabiano Moreno Peres*
Lucas Fernando Gomes da Silva* Silas José Viana da Costa** Resumo Pilares são elementos estruturais lineares de eixo reto, normalmente na vertical, onde atuam predominantemente forças de compressão. Juntamente com as vigas, formam os pórticos, responsáveis por resistir às cargas verticais e horizontais e garantir a estabilidade global da estrutura. O objetivo deste trabalho é desenvolver um traço de concreto segundo o método da ABCP para aplicação em pilares e testá-lo quantos aos quesitos de trabalhabilidade e resistência à compressão. Para isso foram utilizados dois tipos de misturas. Os valores médios de resistência à compressão a 28 dias das misturas preparadas satisfazem a resistência mínima especificada no projeto, os abatimentos das duas misturas preparadas satisfazem os requisitos de trabalhabilidade definidos no projeto. O resultado de resistência à compressão a 28 dias obtido com a mistura de brita 1 e brita ½ foi superior em relação à mistura utilizando somente brita 1. Palavras-chave: Pilar. Resistência a Compressão. Concreto.
1 Introdução
Pilares são elementos estruturais lineares de eixo reto, normalmente na vertical, onde
atuam predominantemente forças de compressão. Função básica: receber as cargas atuantes nos
diversos níveis e conduzi-las até as fundações.
Juntamente com as vigas, formam os pórticos, responsáveis por resistir às cargas
verticais e horizontais e garantir a estabilidade global da estrutura.
* Discente da Faculdade Pitágoras Londrina ** Docente da Faculdade Pitágoras Londrina. Email:[email protected]
93
Figura 1 - Esqueleto da estrutura
Fonte: Adaptado de https://www.clubedaestrutura.com.br/single-
post/2016/05/19/DIME-10-M%C3%B3dulo-Concreto-1-e-2,
.
Sob a ação do carregamento, o pilar apresenta uma deformação que, por sua vez, gera nas
seções um momento incremental Nd.y, provocando novas deformações e novos momentos. Se
as ações externas (Nd e Md) forem menores que a capacidade resistente da barra, essa interação
continua até que seja atingido um estado de equilíbrio para todas as seções da barra. Tem-se,
portanto, uma forma fletida estável (figura central). Caso contrário, se as ações externas forem
maiores que a capacidade resistente da barra, o pilar perde estabilidade (direita). A verificação
que se deve fazer é quanto à existência da forma fletida estável.
Figura 2 - Tipos de Deformação dos Pilares
Fonte: http://www.gdace.uem.br/romel/MDidatico/EstruturasConcretoII/16%20Pilares.pdf,
94
Quadro 1 - Estruturas Típicas Estruturas Típicas Características
Concreto Índice de esbeltez Armadura longitudinal Excentricidades Estribos Resistência mecânica
Fonte: Os autores.
O objetivo deste trabalho é desenvolver um traço de concreto segundo o método da ABCP
para aplicação em pilares e testá-lo quantos aos quesitos de trabalhabilidade e resistência à
compressão.
2 Desenvolvimento
O cálculo de uma estrutura de concreto é feito com base no projeto arquitetônico e no
valor de algumas variáveis, como o fck (resistência à compressão característica) do concreto
que será utilizado. A resistência média prevista para a dosagem não é diretamente o fck e sim a
resistência média de dosagem -fc28dias.Para a determinação fc28dias adota-se a recomendação da
ABNT NBR 12655:2006 (método da ABCP): 28 1,65.dias dfc fck S= + (equação 01), sendo que Sd
depende do controle tecnológico do processo.
Objetivos de um projeto de mistura é obter um concreto resistente, durável, trabalhável e
mais econômico possível. A proporção dos ingredientes e preparo da mistura deve ser feita
considerando-se tanto o estado plástico (estado fresco) como o estado endurecido: resistência à
compressão mínima requerida, relação (fator) A/C, trabalhabilidade (slump), escolha dos
agregados (tamanho máximo agregado graúdo), controle do processo (variabilidade), proporção
dos materiais, outros (aditivos e adições), adensamento e cura, procedimento de mistura, etc).
O traço do concreto expressa a proporção entre os componentes e afeta fortemente as
propriedades do concreto tanto no estado fresco como no estado endurecido:
• Resistência: aumenta com o aumento da proporção de cimento, mantidas as demais
condições, e depende do adensamento, do fator A/C, tipo e qualidade dos agregados,
cura e idade.
• Peso específico: varia com o peso específico dos componentes, com o traço e com o
adensamento
• Porosidade/permeabilidade: depende da dosagem, do adensamento, da % de água e do
uso de aditivos.
• Desgaste: varia inversamente com a resistência.
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O fator A/C expressa a quantidade de água na mistura, medida em relação à massa de
cimento. O cimento misturado com a água forma a pasta. No cimento fresco a pasta tem a
função de envolver os agregados, preencher os vazios entre os agregados e proporcionar certa
mobilidade (fluidez) à mistura à trabalhabilidade. No estado endurecido, a pasta tem a função
de aglutinar os agregados, proporcionando impermeabilidade, resistência mecânica e
durabilidade. A escolha dos agregados afeta a resistência mecânica e a trabalhabilidade do
concreto. A resistência tende a aumentar com o uso de agregados mais finos, mas a
trabalhabilidade tende a diminuir. Ideal à usar agregados de granulometria controlada e
misturá-los para que os agregados menores envolvam os maiores, sem deixar vazios.
Quanto as patologias: segregação dos materiais e bicheira (vazio de concretagem) são os
problemas mais comuns em pilares, lançamento de alturas altas ® risco de segregação: evitar
a “queda livre” (usar funil, calha ou canalheta, janelas intermediárias, etc), grão grande de
agregado “enrosca” no caminho da fôrma à bicheira à controle do tamanho máximo do
agregado.
Para a determinação do traço as características exigidas foram: fck 40, B1, Slump 10 à
2 cm; desvio padrão adotado: Sd = 3 Mpa; Fc28dias = 45 Mpa; Fato A/C = 0,458; Cimento
utilizado: CPII-Z40. Para o preparo do concreto foram realizadas as seguintes etapas: 1º Adição
dos agregados + cimento, 2º Homogenização, 3º Adição de 70% água + homogeneização, 4º
Adição restante 30% água, 5º Aferição do slump.
96
Figura 3 - Determinação da Mistura 1.
Fonte: Os autores.
O Slump obtido foi de 11 centímetros. Observação: clima seco nos dias que antecederam
a mistura; não foi medida nem descontada a umidade da areia, disposta em ambiente externo.
Para a mistura 2 o traço foi o mesmo, porem houve alterações na composição, com essa
alteração o slump foi de 9,5 cm. Foram realizados ensaios: a 7, 14 e 28 dias, com 2 amostras
para cada tempo (prova e contra-prova), e seguindo as orientações estabelecidas na NBR 5739.
Os resultados obtidos estão expressos Figura 5.
Figura 4 - Determinação da Mistura 2.
Fonte: Os autores.
97
Figura 5 - Resultados Obtidos de resistência a compressão.
Fonte: Os autores.
3 Conclusão
Os valores médios de resistência à compressão a 28 dias das misturas preparadas
satisfazem a resistência mínima especificada no projeto (40 MPa).
Os abatimentos das duas misturas preparadas satisfazem os requisitos de trabalhabilidade
definidos no projeto.
O resultado de resistência à compressão a 28 dias obtido com a mistura de brita 1 e brita
½ (46,6 MPa) foi superior em relação à mistura utilizando somente brita 1 (44,7 MPa).
Referências SCADELAI, M.A.; PINHEIRO, L.M. Estruturas de concreto. 2003. Disponível em: <http://www.gdace.uem.br/romel/MDidatico/EstruturasConcretoII/16%20Pilares.pdf>. Acesso em: 23 nov. 2017. FERREIRA, E.M. et al. Concepção de pilares em concreto armado e de pilares de aço. In: ENCONTRO LATINO AMERICANO DE PÓS-GRADUAÇÃO. 2006. Anais.... Universidade do Vale do Paraíba, 2006. BASTOS, P.S.S. Estruturas de concreto II: pilares de concreto armado. Bauru: UNESP, 2017. PINHEIRO, L.M.; MUZARDO, C.D.; SANTOS, S.P. Estruturas de concreto: características do concreto. São Carlos: EESC, 2010. COSTA, S.J.V. Dosagem de concreto. Londrina: Pitágoras, 2017. ENGENHARIA CIVIL BLOG. Traços do concreto: propriedades e influência. Disponível em: https://engciv.wordpress.com/2012/08/31/traco-do-concreto-propriedades-cimento-economia/. Acesso em: 23 nov. 2017. ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland. Projeto: estrutura de concreto
98
racionalizada e revestimento em argamassa – Relação A/C. Disponível em: http://www.comunidadedaconstrucao.com.br/upload/ativos/75/anexo/2relac.pdf. Acesso em: 23 nov. 2017. TUTIKIAN, B.F.; HELENE, P. Dosagem dos concretos de cimento portland. In ISAIA, G.C. Concreto: ciência e tecnologia. São Paulo: Ibracon, 2011.
99
CAPÍTULO 15
Implementação de Fonte DC com Uso de Retificadores Leandro Rodrigues Campos Viana* José Eduardo Barbosa de Macedo*
Yuri Mendes Mostagi** André Eduardo Pirolla Sena**
Robledo Fernandes Carazzai**
Resumo O projeto da fonte consistiu na realização de um circuito retificador de onda completa em ponte com 3 diferentes tensões de saída (12, 5 e -12 V). Este incluiu desde a parte de simulação do circuito proposto, roteamento e confecção da placa e a construção da caixa final para apresentação do mesmo, com objetivo de se aprender na pratica o conteúdo envolvido e também auxiliando no desenvolvimento de projetos acadêmicos, alimentação de circuitos eletrônicos nas aulas e outras aplicações. Palavras-chave: Fonte. Circuito retificador. Ponte. 1 Introdução
Uma das principais aplicações de diodos é a construção de circuitos retificadores, entre
eles o retificador de onda completa. Ele se utiliza das duas metades da entrada senoidal. Para
que possa forma uma saída com apena um sinal, o retificador inverte a parte negativa da onda
senoidal [1]. Para melhor visualização, a seguir é dado um retificador de onda completa com
tap central.
Durante o primeiro sem-ciclo positivo, apenas o diodo D1 ira conduzir, onde sua corrente
fluirá pelo resistor e irá voltar pelo tap central, ou seja, a saída vista será idêntica ao caso do
retificador de meia onda. Já no semi-ciclo negativo ambas as tensões vs serão negativas, logo,
o diodo D1 será um aberto e o diodo D2 conduzira´. A corrente que passa por D2 fluirá pelo
resistor e voltara pelo tap central. O comportamento também é de um retificador de meia onda,
porém, a corrente que passa por R sempre tem o mesmo sentido, logo a saída terá apenas um
sinal. O circuito e o gráfico estão mostrados na Figura 1.
* Discente pela Faculdade Pitágoras Londrina **Docente pela Faculdade Pitágoras Londrina. E-mail:[email protected]
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Figura 1 – Retificador de Onda Completa
Fonte: Sedra e Smith (2004)
O circuito retificador de onda completa em ponte tem o funcionamento similar ao de tap
central, pois produz uma onda completa na saída.
Figura 2 – Retificador em Ponte
Fonte: Malvino e Bates.(2007)
Durante o semi-ciclo positivo apenas os diodos D1 e D2 irão conduzir. Já no semi-ciclo
negativo, D3 e D4 irão conduzir, produzindo uma corrente retificada na carga durante os dois
ciclos, onda a tensão também terá a mesma polaridade.
O retificador possibilitou a mudança de uma tensão CA para CC pulsante na carga. A
vantagem deste retificador se comparado ao de tap central é que é possível utilizar a tensão total
no enrolamento secundário. É possível calcular através da expressão:
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Figura 3 – Cálculo do retificador
Fonte: Autor
Este filtro produz uma tensão CC de saída igual ao valor de pico da tensão retificada. Este tipo de
filtro é amplamente utilizado em fontes de alimentação.
Figura 4 – Filtro Capacitivo
Fonte: Malvino e Bates.(2007)
Inicialmente o capacitor está descarregado. No primeiro quarto de ciclo, o diodo está
diretamente polarizado. Com isso, irá conduzir, carregando o capacitor até igualar a tensão da
fonte, sendo igual a Vp.
Após alcançar a tensão de pico, o capacitor começa a descarregar. Assim que a tensão de
entrada se torna menor que Vp, o diodo desliga. Durante os ciclos restantes, o capacitor
permanece totalmente carregado e o diodo permanece aberto, deixando a tensão constante na
saída.
Com uma carga acoplada na saída, é possível calcular o valor do capacitor com a seguinte
formula: VR=1/(fC ) Onde VR é a tensão de pico, I a corrente de carga, f a frequência de
ondulação e C o compacitor .
2 Desenvolvimento O projeto proposto foi um retificador de onda completa para que gerasse 3 diferentes
tensões na saída: 12; 5 e -12 volts. Para isto, foi necessário o uso de 3 reguladores de tensão,
LM7812CT, LM7805CT e LM7912CT respectivamente para que fosse possível estas diferentes
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tensões. Assim como os regula- dores, os componentes utilizados para a realização do projeto
estão listados abaixo.
• LM7912CT, LM7805CT e LM7812CT;
• 5 capacitores (1000 µF) de 25 V;
• 4 diodos N4007;
• Transformador 127/220 V para +12 +12 V.
Os capacitores têm a função de filtro capacitivo como mostrado anteriormente. Além
destes, o Trafo foi utilizado para gerar as tensões necessárias para o pleno uso do retificador.
Com isso, O primeiro esquemático pode ser mostrado na Figura 5, juntamente com sua
simulação no software Proteus.
Figura 5 – Simulação esquemática do Circuito
Fonte: Os autores.
Como é possível perceber, os valores obtidos foram condizentes com os esperados. Com
isso, partiu-se para o roteamento da placa com o auxílio do software Eagle, como o mostrado
na Figura 6.
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Figura 6 – Roteamento da Placa
Fonte: Os autores.
Dessa forma, geraram-se os fotolitos para a confecção da placa de circuito impresso, que está mostrada na Figura 7.
Figura 7 – Placa do Circuito Impresso
Fonte: Os autores.
Para finalização do protótipo da Fonte DC, confeccionou-se uma caixa para a alocação
de todos os componentes, como o mostrado na Figura 8.
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Figura 8 – Finalização do Projeto
Fonte: Os autores.
3 Conclusão
Pode-se concluir a respeito da abrangência do uso de diodos, onde este possui inúmeras
aplicações, entre elas o uso em circuitos retificadores, como o utilizado para a confecção da
fonte. Juntamente com isso, a possibilidade de que é possível fazer uma fonte de baixo custo e
boa precisão, auxiliando estudantes com o seu uso em laboratórios, dando suporte para a área
acadêmica.
Referências SEDRA, A.S.; SMITH, K.C. Microelectronic Circuits. Oxford: Oxford University Press, 2004. MALVINO, A.; BATES, D.J. Eletrônica. São Paulo: Bookman, 2007.
