Economy evaluation for different cistern capacity for a technical school of the brazilian federal network

O aproveitamento da água pluvial traz diversas vantagens do ponto de vista ambiental e econômico. Na concepção do projeto técnico pode-se destacar a determinação capacidade da cisterna. Esta deve ter uma eficiência (volume capaz atender a demanda ao longo do tempo) a um investimento inicial e custos operacionais compatíveis com a economia gerada. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo apresentar os resultados do monitoramento, em um ano, do consumo de água potável e pluvial de uma escola técnica da rede federal, localizada no município de Sapiranga/RS, após a implantação de melhorias no sistema existente (cisterna com 10 m3 ). Também é apresentada uma simulação comparativa (consumo e economia) para diferentes volumes de cisterna, considerando: (a) a situação antes da implantação das melhorias (metade da capacidade - 5 m3 ), e (b) um volume ideal obtido por diferentes metodologias (20 m3 ). Como resultado, verificou-se uma economia real em torno de um terço (32,06% em termos de consumo e 30,23% em termos financeiros) e uma eficiência real de 79,2%. Nas simulações obter-se-ia uma economia de consumo, respectivamente para 20 m3 e 5 m3 , de 38,90% e 25,79%; uma economia financeira de 36,47% e 24,77%; e uma eficiência de 100% e 61,2%.The use of rainwater brings several advantages from an environmental and economic point of view. In the design of the technical project we can highlight the capacity of the reservation tanks. This should have an efficiency (volume able to meet demand over time) to an initial investment and operating costs compatible with the generated economy. In this sense, the present article aims to present the results of the monitoring, in a year, of the drinking water and rainwater consumption of a technical school of the Brazilian federal network, located in the city of Sapiranga (south of Brazil), after the implementation of improvements in the existing system (cistern with capacity of 10 m3 ). A comparative simulation (consumption and economy) for different tank volumes is also presented, considering: (a) the situation before the implementation of the improvements (half the capacity - 5 m3 ), and (b) an ideal volume obtained by different methodologies 20 m3 ). As a result, there was a real economy around one third (32.06% in terms of consumption and 30.23% in financial terms) and a real efficiency of 79.2%. In the simulations, a consumption savings of 20 m3 and 5 m3 , of 38.90% and 25.79% respectively would be obtained; a financial savings of 36.47% and 24.77%; and an efficiency of 100% and 61.2%, respectively

Análise econômica do aproveitamento de água pluvial em uma escola técnica de rede federal

O uso racional da água potável tem sido motivo de preocupação na sociedade atual. Tem-se adotado diversas políticas com o propósito de conscientizar a população e criou-se dispositivos legais sobre o assunto, no sentido reduzir o desperdício e implementar a utilização de fontes alternativas para fins menos nobres que a ingestão. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é mostrar o projeto de otimização e de automação do aproveitamento de água pluvial e o efeito do monitoramento do consumo de água potável implantado em uma escola técnica da rede federal. Como resultado, verifica-se que o aproveitamento de água pluvial corresponde a um terço do consumo total de água no período investigado após a implementação do projeto. Aliado a isso, também se percebeu uma sensível redução no consumo de água potável, independente do aproveitamento da água pluvial. Do ponto de vista econômico, verificou-se uma considerável redução da fatura de consumo de água potável paga pela instituição após a implantação do projeto.The rational use of drinking water has been a cause of concern in today's society. A number of policies have been adopted with the purpose of raising awareness of the population and legal provisions have been created to reduce waste and implement alternative sources for purposes less noble than intake. In this sense, the objective of this work is to show the optimization and automation project of the use of rainwater and the effect of the monitoring of the consumption of drinking water implanted in a technical school of the federal network. As a result, it is verified that the utilization of rainwater corresponds to one third of the total water consumption in the period investigated after the implementation of the project. Allied to this, also a noticeable reduction in the consumption of drinking water, independent of the utilization of the rain water. From the economic point of view, there was a considerable reduction of the drinking water bill paid by the institution after the project was implemented

Analysis of different failure criteria to evaluate bauxite tailings mechanical behavior through numerical modelling

In recent years several dam failures have been reported throughout the world, generating a social concern on mine tailings. Along these lines, it became essential to understand the mechanical behavior of these materials in order to refine current design technologies and prevent more tragedies. In this context, this research had two main goals: (i) to analyze bauxite tailings mechanical behavior through isotropically consolidated-undrained triaxial tests and consolidation tests; and (ii) to compare triaxial tests and numerical simulations results. Confining stresses of 75kPa, 150kPa, and 300kPa were applied in the triaxial tests. Numerical modelling was performed through ABAQUS software, in which three different failure criteria were analyzed, Mohr-Coulomb Model (MCM), Drucker-Prager Model (DPM), and Modified Cam-Clay Model (MCCM). Results indicated that all studied criteria showed satisfactory results, however, DPM was the best criterion to simulate bauxite tailings mechanical behavior and respective strength parameters

Considerações a riscos geotécnicos em barragens de rejeito

Este trabalho visa abordar os riscos associados a barragens de rejeito da mineração quanto à influência de variações de parâmetros de projeto frente a estabilidade da estrutura e possíveis alternativas de projeto que visem a minimização de Riscos. Para tanto foi realizada por meio da estruturação de modelos computacionais de barragens hipotéticas, com parâmetros de projeto baseados em dados reais de caracterização de materiais disponíveis em bibliografia, a verificação do comportamento das estruturas frente a variações de parâmetros geotécnicos e de projeto, onde se verificou a sensibilidade do método construtivo frente a tais variações. Verificou-se que o método de alteamento a montante possui sensibilidade a variações, principalmente a critérios relacionados com a drenagem (interna e externa). Avaliou-se também o uso de análise probabilística como ferramenta para melhor entendimento dos riscos associados a um barramento e quais os parâmetros de entrada tem maior relevância. Viu-se que tal ferramenta possui grande potencial de aplicação. Quanto a minimização de riscos são apresentadas metodologias e premissas de projetos e de monitoramento que visam a gerência sobre os riscos associados a estrutura

Avaliação do comportamento de rejeitos de mineração através de modelagem numérica de ensaios Simple Shear

No contexto da engenharia de barragens mundial, o estudo do comportamento dos rejeitos de mineração vem sendo muito fomentado. No Brasil, um país com alta produção mineradora, a preocupação com o comportamento dos rejeitos ganhou ênfase após os desastres recentes. Uma das maneiras de analisar o comportamento destes materiais é por meio de ensaios de laboratório, sendo o equipamento de Simple Shear, uma ferramenta robusta para análises com o princípio das deformações planas. Este trabalho objetivou a reprodução de comportamento de um rejeito de mineração de bauxita a partir de modelagem numérica utilizando a versão estudantil do software ABAQUS®. Utilizou-se o modelo constitutivo CamClay Modificado para o material e comparou-se os resultados obtidos com os resultados experimentais apresentados por Gonçalves (2021) para as tensões confinantes efetivas de 50 e 100 kPa. O modelo apresentou boa adequação, convergindo para a tensão de confinamento efetiva média

Remediação de solo residual contaminado por hidrocarbonetos

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Determinação do comportamento carga-recalque de sapatas em solos residuais a partir de ensaios SPT

O comportamento carga-recalque de sapatas assentes em solos residuais é perfeitamente representado a partir da interpretação de provas de carga. No entanto, a execução de provas de carga em fundações reais ou em placa é indesejada pela maioria dos construtores e contratantes por razões de cronograma e custo. Por outro lado, sondagens de simples reconhecimento (SPT) são de rápida execução, exigidas pela normalização vigente de projeto e execução de fundações (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1996) e largamente utilizados na geotecnia nacional, sendo tal ensaio normalizado pela da norma NBR 6.484/2001. Deste modo, nesta pesquisa, pretende-se estabelecer uma metodologia semi-empírica para estimar o comportamento de sapatas assentes em solos residuais a partir de correlação estatística de resultados de sondagens de simples reconhecimento (NSPT) com a tensão admissível e os recalques sob tensão de trabalho, obtidos a partir de resultados de provas de carga em placa ou fundações reais assentes em solos residuais. Deste modo, a partir de retro-análise de um conjunto de resultados de provas de carga executados em diferentes solos residuais, encontrados na literatura, e o uso de conceitos de estatística, obteve-se diversas correlações que possibilitam estimar o comportamento tensão-recalque deste tipo de solo através dos resultados médios dos ensaios de SPT Como resultados destas correlações foram obtidas equações para a previsão de recalques e tensão admissível de fundações assentes sobre solos residuais, bem como do módulo de elasticidade de tais solos. As equações de estimativa de recalques são dependentes, além dos resultados de SPT, da geometria da fundação e da tensão aplicada. Já as equações para a estimativa da tensão admissível e módulo de elasticidade são dependentes somente dos valores médios do ensaio de SPT. E finalmente, para testar as equações desenvolvidas, foi realizada uma análise “Classe A” no comportamento carga-recalque de três provas de carga realizadas em locais diferentes, mostrando a eficiência da metodologia desenvolvida para a determinação da tensão admissível e dos recalques em sapatas sob a aplicação de carga de trabalho assentes em solos residuais

The uplift performance of footings embedded in cement stabilized backfill

Engenheiros geotécnicos, defrontam-se frequentemente com solos de baixa capacidade de suporte. Para viabilizar projetos nestes materiais, pode-se utilizar fundações com grandes dimensões e/ou melhorar a propriedades mecânicas destes solos. Fundações de grandes dimensões podem ser extremamente onerosas e gerar impactos ambientais indesejáveis provocados por grandes movimentações de solo. Em contrapartida, o melhoramento das propriedades mecânicas do solo pode ser obtido por meio de tratamento com agentes cimentantes. Esta técnica tem-se mostrado bastante promissora nas diversas subáreas da geotecnia, como por exemplo, leito e subleito de pavimentação, estabilidade de taludes e terrenos para assentamento de fundações à compressão. A utilização desta técnica em fundações escavadas submetidas à tração ainda é incipiente. Até meados dos anos 1950, os métodos de previsão de desempenho consideravam somente o peso do solo contido em uma superfície ruptura somado ao peso da fundação, como contribuindo na capacidade de carga ao arrancamento. Estudos recentes passaram a incluir uma terceira parcela de resistência devido à resistência ao cisalhamento do solo. A partir de então diversos autores passaram a estudar técnicas de melhoramento e reforços dos reaterros. Num primeiro momento, foi estudada a influência das técnicas de compactação do reaterro e a substituição do material por outro com melhores propriedades. Atualmente, os estudos concentram-se no reforço dos reaterros com geossintéticos e adição de agentes cimentícios. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo avaliando os benefícios gerados pelo aumento da capacidade de carga, de fundações escavadas e reaterradas com areia fina e homogênea (proveniente da cidade de Osório/RS), cimentada, avaliando sua influência em termos das propriedades geométricas (diâmetro das fundações, profundidade de assentamento e diâmetro de tratamento) e geotécnicas (coesão, ângulo de atrito e módulo de elasticidade, influenciados pelo teor de cimento). Para tanto foram realizadas provas de carga à tração, variando-se o diâmetro (30 e 45 cm), profundidades de embutimentos (entre 0,5 e 2,0), e teores de cimento (0%, 3% e 7%). Através das provas de carga, verificou-se que o aumento do teor de cimento e da profundidade de assentamento aumentam a capacidade de carga à tração. Os resultados experimentais foram reproduzidos pelo método de elementos finitos por meio de retroanálise. A partir do modelo numérico gerado pela retroanálise, foram executadas duas análises paramétricas. Na primeira foram definidos os parâmetros significativos – coesão e embutimento – e determinada uma equação adimensional para determinação da carga máxima para tratamento de uma camada infinita. Na segunda análise foram definidos ábacos para determinação da perda de carga em função da redução do diâmetro de tratamento, para três níveis de cimentação – baixa, média e alta.Geotechnical engineers frequently have to deal with soils that have reduced strength. In order to carry out the design of footings in such materials, their base has to be quite large and/or mechanical properties of the soils have to be improved. Shallow foundations of large dimensions can be extremely expensive and generate undesirable environmental impacts due to large soil movements. As an alternative, the improvement of mechanical properties of the local soil can be obtained by treating it with cementitious agents. Such technique has been used with success in several earthworks such as the improvement of base and sub-base of pavements, slope stability and particularly as a soil-cement mixture of a compacted layer over a low bearing capacity soil. The use of such technique in footings subjected to pullout forces is still insipient. Until middle 1950’s, pullout design methodologies of shallow foundations embedded in soil backfills considered only the weight of the soil contained inside a specific failure surface plus the foundation self-weight as the pullout failure load. Further studies included the shear strength of the soil at the failure surface. Since then several authors considered several techniques to improve and/or reinforce the backfills. At first the influence of backfill compaction and material substitution to improve soil properties were considered. Nowadays, studies concentrate in the reinforcement of backfills with geosynthetics and in the addition of cementitious agents. In such context, the main aim of present work is to carry out a research evaluating the benefits towards the improvement of uplift performance of footings embedded in cemented stabilized backfill, analyzing the influence of the geometrical characteristics of the problem (diameter of the footings, depth of embedment and size of the improved area) and geotechnical properties of the backfill (cohesion intercept, friction angle and Young’s modulus), the latter influenced by the amount of cementitious agents inserted on the soil. For doing so, several pullout tests were carried out varying foundation diameter (0.30 and 0.45 m), embedment depth according foundation diameter (ranging from 0.5 e 2.0) and cement contents (0%, 3% and 7%) in the stabilized backfill. Results of pullout tests have shown that the increase of cement content and embedment depth of the backfill increased uplift capacity. Field results were reproduced through a back-analysis using the finite element technique. In the sequence, two distinct parametrical analyses were also carried out. In the first analysis the parameters that show significance were cohesion intercept and embedment depth – a non-dimensional equation determining the failure pullout load (considering infinite horizontal improvement) was determined. In the second analysis distinct abacus were produced to allow considering reduction of horizontal treatment area for three cementation levels – low, medium e high

Determinação do comportamento carga-recalque de sapatas em solos residuais a partir de ensaios SPT

O comportamento carga-recalque de sapatas assentes em solos residuais é perfeitamente representado a partir da interpretação de provas de carga. No entanto, a execução de provas de carga em fundações reais ou em placa é indesejada pela maioria dos construtores e contratantes por razões de cronograma e custo. Por outro lado, sondagens de simples reconhecimento (SPT) são de rápida execução, exigidas pela normalização vigente de projeto e execução de fundações (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1996) e largamente utilizados na geotecnia nacional, sendo tal ensaio normalizado pela da norma NBR 6.484/2001. Deste modo, nesta pesquisa, pretende-se estabelecer uma metodologia semi-empírica para estimar o comportamento de sapatas assentes em solos residuais a partir de correlação estatística de resultados de sondagens de simples reconhecimento (NSPT) com a tensão admissível e os recalques sob tensão de trabalho, obtidos a partir de resultados de provas de carga em placa ou fundações reais assentes em solos residuais. Deste modo, a partir de retro-análise de um conjunto de resultados de provas de carga executados em diferentes solos residuais, encontrados na literatura, e o uso de conceitos de estatística, obteve-se diversas correlações que possibilitam estimar o comportamento tensão-recalque deste tipo de solo através dos resultados médios dos ensaios de SPT Como resultados destas correlações foram obtidas equações para a previsão de recalques e tensão admissível de fundações assentes sobre solos residuais, bem como do módulo de elasticidade de tais solos. As equações de estimativa de recalques são dependentes, além dos resultados de SPT, da geometria da fundação e da tensão aplicada. Já as equações para a estimativa da tensão admissível e módulo de elasticidade são dependentes somente dos valores médios do ensaio de SPT. E finalmente, para testar as equações desenvolvidas, foi realizada uma análise “Classe A” no comportamento carga-recalque de três provas de carga realizadas em locais diferentes, mostrando a eficiência da metodologia desenvolvida para a determinação da tensão admissível e dos recalques em sapatas sob a aplicação de carga de trabalho assentes em solos residuais

The uplift performance of footings embedded in cement stabilized backfill

Engenheiros geotécnicos, defrontam-se frequentemente com solos de baixa capacidade de suporte. Para viabilizar projetos nestes materiais, pode-se utilizar fundações com grandes dimensões e/ou melhorar a propriedades mecânicas destes solos. Fundações de grandes dimensões podem ser extremamente onerosas e gerar impactos ambientais indesejáveis provocados por grandes movimentações de solo. Em contrapartida, o melhoramento das propriedades mecânicas do solo pode ser obtido por meio de tratamento com agentes cimentantes. Esta técnica tem-se mostrado bastante promissora nas diversas subáreas da geotecnia, como por exemplo, leito e subleito de pavimentação, estabilidade de taludes e terrenos para assentamento de fundações à compressão. A utilização desta técnica em fundações escavadas submetidas à tração ainda é incipiente. Até meados dos anos 1950, os métodos de previsão de desempenho consideravam somente o peso do solo contido em uma superfície ruptura somado ao peso da fundação, como contribuindo na capacidade de carga ao arrancamento. Estudos recentes passaram a incluir uma terceira parcela de resistência devido à resistência ao cisalhamento do solo. A partir de então diversos autores passaram a estudar técnicas de melhoramento e reforços dos reaterros. Num primeiro momento, foi estudada a influência das técnicas de compactação do reaterro e a substituição do material por outro com melhores propriedades. Atualmente, os estudos concentram-se no reforço dos reaterros com geossintéticos e adição de agentes cimentícios. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo avaliando os benefícios gerados pelo aumento da capacidade de carga, de fundações escavadas e reaterradas com areia fina e homogênea (proveniente da cidade de Osório/RS), cimentada, avaliando sua influência em termos das propriedades geométricas (diâmetro das fundações, profundidade de assentamento e diâmetro de tratamento) e geotécnicas (coesão, ângulo de atrito e módulo de elasticidade, influenciados pelo teor de cimento). Para tanto foram realizadas provas de carga à tração, variando-se o diâmetro (30 e 45 cm), profundidades de embutimentos (entre 0,5 e 2,0), e teores de cimento (0%, 3% e 7%). Através das provas de carga, verificou-se que o aumento do teor de cimento e da profundidade de assentamento aumentam a capacidade de carga à tração. Os resultados experimentais foram reproduzidos pelo método de elementos finitos por meio de retroanálise. A partir do modelo numérico gerado pela retroanálise, foram executadas duas análises paramétricas. Na primeira foram definidos os parâmetros significativos – coesão e embutimento – e determinada uma equação adimensional para determinação da carga máxima para tratamento de uma camada infinita. Na segunda análise foram definidos ábacos para determinação da perda de carga em função da redução do diâmetro de tratamento, para três níveis de cimentação – baixa, média e alta.Geotechnical engineers frequently have to deal with soils that have reduced strength. In order to carry out the design of footings in such materials, their base has to be quite large and/or mechanical properties of the soils have to be improved. Shallow foundations of large dimensions can be extremely expensive and generate undesirable environmental impacts due to large soil movements. As an alternative, the improvement of mechanical properties of the local soil can be obtained by treating it with cementitious agents. Such technique has been used with success in several earthworks such as the improvement of base and sub-base of pavements, slope stability and particularly as a soil-cement mixture of a compacted layer over a low bearing capacity soil. The use of such technique in footings subjected to pullout forces is still insipient. Until middle 1950’s, pullout design methodologies of shallow foundations embedded in soil backfills considered only the weight of the soil contained inside a specific failure surface plus the foundation self-weight as the pullout failure load. Further studies included the shear strength of the soil at the failure surface. Since then several authors considered several techniques to improve and/or reinforce the backfills. At first the influence of backfill compaction and material substitution to improve soil properties were considered. Nowadays, studies concentrate in the reinforcement of backfills with geosynthetics and in the addition of cementitious agents. In such context, the main aim of present work is to carry out a research evaluating the benefits towards the improvement of uplift performance of footings embedded in cemented stabilized backfill, analyzing the influence of the geometrical characteristics of the problem (diameter of the footings, depth of embedment and size of the improved area) and geotechnical properties of the backfill (cohesion intercept, friction angle and Young’s modulus), the latter influenced by the amount of cementitious agents inserted on the soil. For doing so, several pullout tests were carried out varying foundation diameter (0.30 and 0.45 m), embedment depth according foundation diameter (ranging from 0.5 e 2.0) and cement contents (0%, 3% and 7%) in the stabilized backfill. Results of pullout tests have shown that the increase of cement content and embedment depth of the backfill increased uplift capacity. Field results were reproduced through a back-analysis using the finite element technique. In the sequence, two distinct parametrical analyses were also carried out. In the first analysis the parameters that show significance were cohesion intercept and embedment depth – a non-dimensional equation determining the failure pullout load (considering infinite horizontal improvement) was determined. In the second analysis distinct abacus were produced to allow considering reduction of horizontal treatment area for three cementation levels – low, medium e high