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Dissertações |
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JÚLIO CÉZAR DE MENDONÇA UCHÔA
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ESTUDO DE DESEMPENHO DE CONCRETOS ESTRUTURAIS PRODUZIDOS COM AGREGADOS RECICLADOS
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Orientador : KAROLINE ALVES DE MELO MORAES
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MEMBROS DA BANCA :
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KAROLINE ALVES DE MELO MORAES
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WAYNE SANTOS DE ASSIS
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GIBSON ROCHA MEIRA
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Data: 24/02/2025
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Dada a grande quantidade de resíduos de construção e demolição (RCD) gerados no setor da construção civil, bem como a necessidade constante de extração de agregados naturais (AN) das jazidas no planeta (as quais vão ficando mais escassas a cada dia), é evidente que é necessário investir em alternativas eficientemente sustentáveis. Uma alternativa normalmente negligenciada é o uso de agregados reciclados mistos (ARM), uma vez que a maioria dos trabalhos brasileiros e internacionais se limita a aplicações em concretos não estruturais ou em argamassas. Entretanto, devido ao fato de que a maioria dos RCD produzidos são classificados como ARM, vê-se necessário estudos que analisem suas propriedades para fins estruturais, em especial o aspecto de durabilidade. Dessa forma, o objetivo geral do trabalho é avaliar a durabilidade de concretos produzidos com agregado reciclado misto graúdo (ARMg) frente à exposição de íons cloreto. Foram produzidos concretos com três diferentes dosagens, utilizando o método proposto pela ABCP, variando-se o percentual de substituição do agregado natural graúdo (ANg) por ARMg (20% e 50%) e adotando, em todas a misturas, a substituição de 20% do cimento CP V – ARI pela adição mineral metacaulim (MK). No estado fresco, o desempenho foi avaliado através do ensaio de abatimento (slump) e do ensaio de massa específica. A análise das propriedades no estado endurecido se deu por meio dos ensaios de resistência à compressão, bem como índices físicos dos concretos, a exemplo de absorção de água, índice de vazios e massa específica. Para a análise da durabilidade, foi feito o ensaio de determinação do teor de cloretos em corpos de prova curados no laboratório, bem como em amostras expostas à ação do ambiente, posicionadas a diferentes distâncias em relação ao mar (199 m e 881 m). Quanto ao uso de ARMg, os resultados de resistência à compressão tenderam a diminuir frente os concretos convencionais, embora essa redução foi menor nos concretos com uso de 20% de ARMg e maior nos com 50% de ARMg. O uso de MK melhorou os resultados de resistência à compressão nesses concretos, possibilitando que eles tivessem valores mais próximos do concreto convencional. Quanto a propriedade de absorção de água por capilaridade, os concretos com uso de ARMg absorveram mais água em relação ao convencional, o que já era esperado em função da alta porosidade desses materiais. O uso de MK melhorou essa propriedade em todos os concretos, em função do alto teor de finos desse material suplementar. E quanto à influência do tipo de cura nos concretos, foi encontrado que as médias dos resultados de resistência à compressão são estatisticamente iguais e as médias amostrais dos resultados de absorção de água por capilaridade são iguais, demonstrando que o tipo de cura não influenciou nos resultados no estado endurecido dos concretos. Quanto aos resultados de penetração de cloretos, todos os concretos analisados (convencional, 20% e 50% de ARMg) apresentaram valores dentro do limite normativo e o uso de MK não influenciou significativamente nos resultados; isso também foi observado com relação ao fator “distância da costa”, cujos resultados médios foram estatisticamente iguais, mostrando que esse fator não influenciou nos resultados. Com relação ao efeito isolado da penetração do teor de cloretos na resistência à compressão dos concretos, estatisticamente, as médias dos resultados foram iguais.
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Given the large amount of construction and demolition waste (CDW) generated in the construction industry, as well as the constant need to extract natural aggregates (NA) from deposits on the planet (which are becoming scarcer every day), it is clear that it is necessary to invest in efficiently sustainable alternatives. One alternative that is often overlooked is the use of mixed recycled aggregates (MRA), since most Brazilian and international studies are limited to applications in non-structural concrete or mortars. However, since most of the CDW produced is classified as MRA, studies are needed to analyze its properties for structural purposes, especially the durability aspect. Thus, the general objective of the work is to evaluate the durability of concrete produced with coarse mixed recycled aggregate (MRAc) when exposed to chloride ions. Concretes were produced with three different dosages, using the method proposed by ABCP, varying the percentage of replacement of the coarse natural aggregate (NAc) by MRAc (20% and 50%) and adopting, in all mixtures, the replacement of 20% of the CP V – ARI cement by the mineral addition metakaolin (MK). In the fresh state, the performance was evaluated through the slump test and the specific mass test. The analysis of the properties in the hardened state was carried out through the compressive strength tests, as well as physical indexes of the concretes, such as water absorption, void index and specific mass. To analyze the durability, the chloride content was determined in test specimens cured in the laboratory, as well as in samples exposed to the action of the environment, positioned at different distances in relation to the sea (199 m and 881 m). Regarding the use of MRAc, the compressive strength results tended to decrease compared to conventional concretes, although this reduction was smaller in concretes using 20% MRAc and greater in those using 50% MRAc. The use of MK improved the compressive strength results in these concretes, allowing them to have values closer to conventional concrete. Regarding the property of water absorption by capillarity, concretes using MRAc absorbed more water compared to conventional concrete, which was already expected due to the high porosity of these materials. The use of MK improved this property in all concretes, due to the high content of fines in this supplementary material. Regarding the influence of the type of curing in the concretes, it was found that the averages of the compressive strength results are statistically equal and the sample averages of the results of water absorption by capillarity are equal, demonstrating that the type of curing did not influence the results in the hardened state of the concretes. Regarding the chloride penetration results, all concretes analyzed (conventional, 20% and 50% MRAc) presented values within the normative limit and the use of MK did not significantly influence the results; this was also observed in relation to the “distance from the coast” factor, whose average results were statistically equal, showing that this factor did not influence the results. Regarding the isolated effect of chloride penetration on the compressive strength of concretes, statistically, the average results were equal.
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MATHEUS AMANCIO MIRANDA
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Contribuições para a otimização do posicionamento de suportes na mitigação de vibrações induzidas por vórtices em dutos rígidos submarinos em vãos livres
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Orientador : EDUARDO NOBRE LAGES
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MEMBROS DA BANCA :
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CARLOS DE OLIVEIRA CARDOSO
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ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
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EDUARDO NOBRE LAGES
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EDUARDO SETTON SAMPAIO DA SILVEIRA
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RICARDO AZOUBEL DA MOTA SILVEIRA
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Data: 21/03/2025
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Os dutos rígidos submarinos são essenciais para o escoamento de hidrocarbonetos na exploração offshore. Entretanto, a formação de vãos livres devido às irregularidades do leito marinho e às ações ambientais comprometem sua integridade estrutural, podendo levar a falhas por fadiga causadas por vibrações induzidas por vórtices (VIV). Para mitigar esses efeitos, inspeções periódicas avaliam a necessidade de intervenções, como a instalação de suportes. No entanto, a escolha da solução deve equilibrar custo e eficácia, o que demanda simulações numéricas baseadas no Método dos Elementos Finitos, alinhadas à recomendação prática DNV-RP-F105. Este trabalho propõe uma estratégia de otimização para o posicionamento de suportes em vãos livres de dutos submarinos, visando a mitigação de VIV. A abordagem utiliza uma função objetivo que representa o custo associado à inclusão de suportes, em que cada vão livre pode conter um fator de penalização distinto. Além disso, considera-se uma restrição baseada na primeira frequência natural de vibração da estrutura. A metodologia envolve o desenvolvimento e validação de um modelo numérico simplificado para análise das frequências e modos naturais de vibração, explorando diferentes modelagens do solo (bases elásticas discretas e contínuas) e condições de contorno. Além disso, um módulo de otimização discreta é integrado ao modelo, permitindo a aplicação de algoritmos metaheurísticos (algoritmo genético) ou determinísticos (método de ramificar e limitar, ou branch-and-bound). Os resultados evidenciam a eficiência da estratégia proposta, destacando o desempenho do método de ramificar e limitar, que alcança a solução ótima com um número reduzido de avaliações da função objetivo e sem aleatoriedade no processo de busca.
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Subsea rigid pipelines are essential for hydrocarbon flow in offshore exploration. However, forming free spans due to seabed irregularities and environmental actions compromises their structural integrity, potentially leading to fatigue failures caused by vortex-induced vibrations (VIV). To mitigate these effects, periodic inspections assess the need for interventions, such as the installation of supports. However, selecting a solution must balance cost and effectiveness, requiring numerical simulations based on the Finite Element Method, following the DNV-RP-F105 recommended practice. This study proposes an optimization strategy for positioning supports in free spans of subsea pipelines to mitigate VIV. The approach employs an objective function representing the cost associated with support installation, where each free span can have a distinct penalty factor. Additionally, a constraint based on the structure’s first natural frequency is considered. The methodology involves developing and validating a simplified numerical model for analyzing natural frequencies and vibration modes and exploring different soil modeling approaches (discrete and continuous elastic foundations) and boundary conditions. Additionally, a discrete optimization module is integrated into the model, applying metaheuristic (genetic algorithm) or deterministic (branch-and-bound algorithm) optimization techniques. The results highlight the efficiency of the proposed strategy, emphasizing the performance of the branch-and-bound algorithm, which achieves optimal support positioning with fewer objective function evaluations and without randomness in the search process.
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LUIZ ELIAS DA SILVA FILHO
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ANÁLISE EM REGIME TRANSIENTE DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM POÇOS DE PETRÓLEO
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Orientador : WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
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MEMBROS DA BANCA :
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CHARLTON OKAMA DE SOUZA
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EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
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LUCAS PEREIRA DE GOUVEIA
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WILLIAM IMAMURA
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WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
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Data: 04/04/2025
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O objetivo deste trabalho é realizar uma análise em regime transiente da transferência de calor em poços de petróleo verticais, sendo proposto um modelo matemático para prever o campo de temperatura transiente nessas estruturas. Tradicionalmente, a estratégia mais utilizada para modelar fenômenos térmicos em poços é a abordagem pseudopermanente, que considera a transferência de calor no poço em regime estacionário. No entanto, essa simplificação pode produzir erros significativos, principalmente em condições dinâmicas ou nos instantes iniciais da operação. Nessas situações, considerar o regime transiente pode melhorar a acurácia das previsões. Diante disso, este trabalho desenvolve um modelo matemático para a transferência de calor transiente em poços verticais, incorporando mecanismos frequentemente negligenciados, como a radiação nos anulares e a convecção na superfície do poço. Para alcançar esse objetivo, a metodologia adotada consiste em quatro etapas principais: a) revisão bibliográfica sobre modelagem térmica em poços de petróleo; b) desenvolvimento de um modelo matemático para previsão do campo de temperatura em poços verticais, composto pelas equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia; c) apresentação de uma estratégia numérica para a solução do modelo matemático descrito no item anterior; e d) aplicação do modelo proposto na determinação de distribuições de temperatura em poços de petróleo, comparando os resultados obtidos com dados de campo e com outros modelos da literatura, além da realização de estudos paramétricos. Os resultados mostraram que o modelo apresentou boa concordância com dados de sensores de um poço o!shore e com outros modelos disponíveis na literatura, com erros geralmente inferiores a 5%. Além disso, estudos paramétricos destacaram que a radiação tem impacto significativo em anulares preenchidos com gás, enquanto a convecção na superfície é crucial para prever o resfriamento do poço durante operações de fechamento. O modelo apresentou maior precisão em cenários dinâmicos, como partidas e fechamentos de poços, superando a abordagem pseudopermanente. Dessa forma, o estudo amplia a compreensão dos efeitos térmicos transientes em poços de petróleo, evidenciando a influência de mecanismos como radiação nos anulares e convecção na superfície. Sua aplicação pode contribuir para melhorar análises de integridade de poços de petróleo.
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The objective of this work is to conduct a transient analysis of heat transfer in vertical oil wells, proposing a mathematical model to predict transient temperature fields in these structures. Traditionally, the most widely used strategy for modeling thermal phenomena in wells is the pseudo-steady-state approach, which assumes steady state heat transfer in the wellbore. However, this simplification may lead to significant errors, particularly under dynamic conditions or during the initial stages of operation. In such scenarios, accounting for transient heat transfer can improve prediction accuracy. To address this, this study develops a mathematical model for transient heat transfer in vertical wells, incorporating frequently neglected mechanisms such as radiation in annuli and convection at the well surface. The methodology comprises four main steps: a) a literature review on thermal modeling in oil wells; b) development of a mathematical model to predict temperature profiles in oil wells, based on mass, momentum, and energy conservation equations; c) proposal of a numerical strategy to solve the aforementioned mathematical model; and d) application of the model to determine temperature distributions in oil wells, comparing results with field data and existing literature models, as well as conducting parametric studies. Results demonstrated that the model aligns well with sensor data from an onshore well and other literature models, with errors typically below 5%. Parametric studies further highlighted that radiation significantly impacts annuli filled with gases, while surface convection is critical for predicting well cooling during shut-in operations. The model exhibited higher accuracy in dynamic scenarios, such as well start-ups and shut-ins, outperforming the pseudo-steady-state approach. This study advances the understanding of transient thermal e!ects in oil wells, emphasizing the influence of mechanisms like annular radiation and surface convection. Its application may enhance the analysis of oil well integrity under dynamic operational conditions.
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GLEIDE KAROLAYNE MELO LINS
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ANÁLISE TERMO-POROELÁSTICA DA INTEGRIDADE ESTRUTURAL DE BAINHAS DE CIMENTO EM POÇOS DE PETRÓLEO
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Orientador : WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
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MEMBROS DA BANCA :
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WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
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EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
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JOAO PAULO LIMA SANTOS
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LUCAS PEREIRA DE GOUVEIA
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EMÍLIO CÉSAR CAVALCANTE MELO DA SILVA
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Data: 29/04/2025
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Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência do comportamento poroso da bainha de cimento na distribuição de tensões no sistema revestimento–cimento–formação e na integridade estrutural da própria bainha. A bainha de cimento exerce papel essencial na manutenção da integridade de poços de petróleo, atuando como uma das principais barreiras de segurança ao assegurar a vedação hidráulica entre o revestimento e a formação rochosa. Para garantir seu desempenho ao longo do ciclo de vida do poço, é indispensável um dimensionamento mecânico adequado. Tradicionalmente, modelos termoelásticos têm sido amplamente utilizados para o dimensionamento da bainha de cimento. Contudo, estudos recentes indicam que o comportamento poroso do cimento pode afetar de forma significativa sua resposta mecânica, especialmente em condições térmicas variáveis. Para investigar essa influência, este estudo propõe uma metodologia estruturada em cinco etapas: (i) formulação de um modelo matemático do sistema revestimento–cimento–formação com relações constitutivas termoelástica e termo-poroelástica; (ii) obtenção da solução analítica; (iii) avaliação da integridade estrutural da bainha por critérios de falha; (iv) comparação entre os resultados das abordagens termoelástica e termo-poroelástica; e (v) modelagem numérica e verificação com base nos resultados analíticos. Os resultados indicam que a abordagem termo poroelástica representa de forma mais realista o estado de tensão na bainha de cimento. A análise termoelástica, embora resulte em maiores valores de tensões efetivas, pode gerar percepções equivocadas de segurança ao afastar o estado de tensão da região crítica de falha. A comparação entre os resultados numéricos e analíticos apresenta excelente concordância, com erros relativos inferiores a 2% na maior parte dos pontos analisados. Embora simplificada, a modelagem numérica adotada demonstra-se eficaz, permitindo sua extensão para estudos mais sofisticados e de difícil representação analítica. Assim, o trabalho contribui com subsídios técnicos relevantes para o dimensionamento da bainha de cimento, apoiando o aprimoramento das práticas de projeto na indústria de petróleo e gás. Os resultados aqui apresentados fornecem base sólida para investigações futuras envolvendo geometrias irregulares, materiais com comportamentos não lineares e carregamentos não uniformes.
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This study aims to evaluate the influence of the porous behavior of the cement sheath on the stress distribution within the casing–cement–formation system and on the structural integrity of the sheath itself. The cement sheath plays a key role in maintaining the integrity of oil wells, acting as one of the main safety barriers by ensuring hydraulic sealing between the casing and the surrounding formation. To ensure adequate performance throughout the well’s service life, appropriate mechanical design is essential. Traditionally, thermoelastic models have been widely used for cement sheath design. However, recent studies indicate that the porous behavior of cement can significantly affect its mechanical response, especially under variable thermal conditions. To investigate this influence, a five-step methodology is proposed: (i) formulation of a mathematical model of the casing–cement formation system, incorporating thermoelastic and thermo-poroelastic constitutive relations; (ii) analytical solution of the model; (iii) structural integrity assessment of the sheath based on failure criteria; (iv) comparison between thermoelastic and thermo-poroelastic results; and (v) numerical modeling and verification using the analytical solutions. The results indicate that the thermo-poroelastic approach provides a more realistic representation of the stress state in the cement sheath. Although the thermoelastic analysis yields higher effective stresses, it may lead to misleading perceptions of safety by distancing the stress state from critical failure conditions. The comparison between numerical and analytical results showed excellent agreement, with relative errors below 2% in most evaluated points. Although simplified, the adopted numerical modeling proved effective and serves as a foundation for more advanced studies with complex analytical representation. Therefore, this work provides relevant technical insights for cement sheath design and supports the enhancement of well design practices in the oil and gas industry. The results presented herein establish a solid basis for future investigations involving irregular geometries, nonlinear material behavior, and non-uniform loading conditions.
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THAYSE CAMILA SOUZA DE LIMA
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IDENTIFICAÇÃO DE PADRÕES DE REDUÇÃO DE VAZÃO EM POÇOS DE PETRÓLEO EM CAMPOS MADUROS ONSHORE
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Orientador : JOAO PAULO LIMA SANTOS
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MEMBROS DA BANCA :
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JOAO PAULO LIMA SANTOS
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LUCAS PEREIRA DE GOUVEIA
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CLÁUDIA JÉSSICA DA SILVA CAVALCANTI
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Data: 30/04/2025
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O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para modelar os tempos de ciclagem do método de elevação por gás lift intermitente (GLI) em poços de petróleo onshore, utilizando dados de ajuste de ciclos e aplicando métodos que otimizem a injeção de gás no sistema de elevação artificial. A abordagem busca manter ou aumentar o fator de recuperação de óleo, ao mesmo tempo em que atende aos critérios de resistência mecânica das estruturas envolvidas. Modelos baseados em dados vêm sendo amplamente empregados em diversas áreas da engenharia, especialmente na indústria de petróleo e gás, onde a crescente complexidade operacional tem impulsionado a demanda por soluções tecnológicas mais avançadas. A metodologia proposta neste trabalho visa apoiar o processo de tomada de decisão na modelagem dos tempos de ciclagem, contribuindo para a redução da necessidade de intervenções manuais por parte dos operadores no poço e para o aprimoramento do gerenciamento da integridade estrutural das instalações de produção. Os resultados obtidos demonstraram que o modelo desenvolvido é capaz de prever com precisão os tempos ideais de ciclagem. Além disso, foi observada uma redução significativa na variabilidade operacional dos ciclos, o que favorece a estabilidade da produção e o uso eficiente do gás injetado. Tais resultados indicam que a metodologia representa uma alternativa viável, eficaz e sustentável para aumentar a confiabilidade e a eficiência dos sistemas de produção onshore.
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The objective of this work is to develop a methodology to model the cycling times of the intermittent gas lift (IGL) method in onshore oil wells, using cycle adjustment data and applying methods that optimize gas injection in the artificial lift system. The approach aims to maintain or increase the oil recovery factor while meeting the mechanical strength criteria of the involved structures. Data-driven models have been widely employed across various engineering fields, especially in the oil and gas industry, where increasing operational complexity has driven the demand for more advanced technological solutions. The methodology proposed in this work is intended to support the decision-making process in the modeling of cycling times, contributing to the reduction of the need for manual interventions by well operators and to the improvement of the structural integrity management of production facilities. The results obtained demonstrated that the developed model is capable of accurately predicting the optimal cycling times. Moreover, a significant reduction in the operational variability of the cycles was observed, which favors production stability and the efficient use of injected gas. These results indicate that the methodology represents a viable, effective, and sustainable alternative to enhance the reliability and efficiency of onshore production systems.
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ALINE RAIMUNDA DOS SANTOS
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ESTUDO DO USO DE AGREGADO RECICLADO DE RESÍDUO DA CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO EM SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO AGREGADO MIÚDO NA PRODUÇÃO DE ARGAMASSA ESTRUTURAL
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Orientador : KAROLINE ALVES DE MELO MORAES
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MEMBROS DA BANCA :
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CASSIA VANESSA ALBUQUERQUE DE MELO
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KAROLINE ALVES DE MELO MORAES
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PAULO CESAR CORREIA GOMES
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SHEYLA KAROLINA JUSTINO MARQUES
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Data: 05/05/2025
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A construção civil é responsável e de grande importância para o desenvolvimento econômico do país devido à posição de destaque que ocupa na economia, com geração de emprego, viabilização de moradias, renda e infraestrutura. No entanto, também é responsável por graves problemas ambientais, sendo grande consumidora de recursos naturais e geradora de resíduos sólidos. Sendo assim, pensando em sustentabilidade e como maneira de mitigar os impactos ambientais, a reciclagem de resíduos da construção e demolição (RCD) é muito importante. Além disso, os resíduos reciclados podem ser usados para aplicações na própria construção civil, reduzindo o consumo de recursos naturais. O reconhecimento das restrições nas extrações de agregados naturais e o reconhecimento da utilidade dos resíduos de construção e demolição como recursos valiosos para a produção de agregados reciclados despertaram um interesse crescente na sua utilização como alternativas totais ou parciais aos agregados naturais em materiais cimentícios. O presente trabalho visa investigar o uso de agregado miúdo gerado a partir de resíduos de demolição e passando por diferentes processos de beneficiamento (britagem e peneiramento), para produção de argamassas, analisando-se diferentes composições granulométricas entre agregados miúdos reciclados e naturais. A metodologia da pesquisa envolveu a caracterização dos agregados miúdos, análise de suas propriedades e estudo de empacotamento de partículas. Em seguida, foram produzidas argamassas estruturais, as quais foram analisadas em relação ao comportamento nos estados fresco e endurecido. As argamassas com misturas de agregados naturais e recicladas apresentaram desempenho satisfatório, destacando-se resultados de resistência à compressão consideráveis. Embora as misturas com maior proporção de agregados reciclados tenham mostrado uma menor consistência e maior absorção de água, ajustes nas proporções dos agregados permitiram obter materiais com boa trabalhabilidade e resistência. As misturas idealizadas alcançaram resistência à compressão de até 35,51 MPa aos 28 dias, sugerindo que a combinação adequada de agregados naturais e reciclados pode fornecer uma alternativa viável para diferentes aplicações na construção civil.
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The construction industry is responsible for and of great importance to the country's economic development due to its prominent position in the economy, generating jobs, housing, income and infrastructure. However, it is also responsible for serious environmental problems, being a major consumer of natural resources and generator of solid waste. Therefore, thinking about sustainability and as a way to mitigate environmental impacts, recycling construction and demolition waste (CDW) is very important. In addition, recycled waste can be used for applications in the construction industry itself, reducing the consumption of natural resources. The recognition of restrictions on the extraction of natural aggregates and the recognition of the usefulness of construction and demolition waste as valuable resources for the production of recycled aggregates have sparked a growing interest in their use as total or partial alternatives to natural aggregates in cementitious materials. This study aims to investigate the use of fine aggregate generated from demolition waste and undergoing different beneficiation processes (crushing and screening) for the production of mortars, analyzing different granulometric compositions between recycled and natural fine aggregates. The research methodology involved the characterization of fine aggregates, analysis of their properties and study of particle packing. Then, structural mortars were produced, which were analyzed in relation to their behavior in the fresh and hardened states. Mortars with mixtures of natural and recycled aggregates showed satisfactory performance, highlighting considerable compressive strength results. Although mixtures with a higher proportion of recycled aggregates showed lower consistency and greater water absorption, adjustments in the proportions of aggregates allowed obtaining materials with good workability and strength. The idealized mixtures reached compressive strength of up to 35.51 MPa at 28 days, suggesting that the appropriate combination of natural and recycled aggregates can provide a viable alternative for different applications in civil construction.
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YURI DE OLIVEIRA LIMA
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Aplicações do método de interferometria de radar de abertura sintética multitemporal para o monitoramento de deslocamentos em pontes.
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Orientador : WAYNE SANTOS DE ASSIS
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MEMBROS DA BANCA :
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ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
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CHRISTIAN KOHLER
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WAYNE SANTOS DE ASSIS
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Data: 01/08/2025
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Com o aumento do tempo de operação e exposição às condições ambientais, muitas pontes têm sofrido com o surgimento de manifestações patológicas, o que enfatiza a importância de realizar inspeções e manutenções periódicas com o propósito de garantir a segurança estrutural. Nesse contexto, a adoção de práticas sustentáveis e tecnologias avançadas ajudam na identificação precoce de problemas estruturais, o que resulta na redução nos custos de reparo e manutenção. O Monitoramento da Saúde Estrutural (Structural Health Monitoring − SHM) permite acompanhar e avaliar continuamente o comportamento e as condições de estruturas, auxiliando na tomada de decisões relacionadas à necessidade de manutenção e reparo. A maioria dos métodos tradicionais de SHM requer a aplicação de sensores diretamente à estrutura para obter informações sobre o desempenho estrutural, onde, em determinados casos, devido aos custos envolvidos e às condições do ambiente, a aplicação dessas técnicas torna-se inviável. Dessa forma, o uso de imagens satélite surge como uma alternativa adequada para o SHM tradicional, permitindo medir deslocamentos na estrutura e no seu entorno ao longo do tempo, sem a necessidade de contato direto. O presente trabalho busca aplicar e avaliar o método de Interferometria de Radar de Abertura Sintética Multitemporal (MTInSAR) como ferramenta de apoio ao processo de inspeção e monitoramento de deslocamentos em pontes. Para isso, realizou-se a extração dos deslocamentos na ponte sobre o Rio São Francisco que integra os municípios de Propriá no estado de Sergipe e Porto Real do Colégio no estado de Alagoas, e na Ponte São Francisco, localizada na cidade de São Luís, no estado do Maranhão. O conjunto de imagens utilizado foi adquirido pela missão Sentinel-1A. Os resultados se mostraram promissores para o uso do método como ferramenta de apoio à inspeção e gestão de pontes. Os deslocamentos obtidos indicam que as duas pontes apresentam movimentação pouco expressiva, sem indícios de danos estruturais. No entanto, ao analisar os deslocamentos no entorno da Ponte São Francisco, foram observados indícios de subsidência próximo a um dos encontros da ponte, alertando a necessidade de uma investigação geotécnica detalhada. Além disso, ao avaliar o fluxograma de inspeção e gerenciamento de Obras de Arte Especiais (OAEs) da NBR 9452 (ABNT, 2023a), foi apresentada uma proposta de incorporação do monitoramento por satélite como uma ferramenta para obtenção de informações preliminares da estrutura e do seu entorno, auxiliando no direcionamento mais eficiente de inspeções.
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With increased operating time and exposure to environmental conditions, many bridges have suffered from the appearance of pathological manifestations, which emphasizes the importance of carrying out periodic inspections and maintenance to guarantee structural safety. In this context, the adoption of sustainable practices and advanced technologies helps in the early identification of structural problems, which results in a reduction in repair and maintenance costs. Structural Health Monitoring (SHM) makes it possible to continuously monitor and evaluate the behavior and condition of structures, helping to make decisions regarding the need for maintenance and repair. Most traditional SHM methods require the application of sensors directly to the structure to obtain information on structural performance, where, in certain cases, due to the costs involved and the environmental conditions, the application of these techniques becomes unfeasible. Thus, the use of satellite images has emerged as a suitable alternative to traditional SHM, making it possible to measure displacements in and around the structure over time, without the need for direct contact. This study aims to apply and evaluate the Multitemporal Synthetic Aperture Radar Interferometry (MTInSAR) method as a tool to support the process of inspecting and monitoring displacements in bridges. To this end, displacements were extracted from the bridge over the São Francisco River, which joins the municipalities of Propriá in the state of Sergipe and Porto Real do Colégio in the state of Alagoas, and from the São Francisco Bridge, located in the city of São Luís, in the state of Maranhão. The set of images used was acquired by the Sentinel-1A mission. The results showed promises for using the method as a tool to support bridge inspection and management. The displacements obtained indicate that the two bridges show little movement, with no signs of structural damage. However, when analyzing the displacements around the São Francisco Bridge, signs of subsidence were observed near one of the bridge abutments, alerting us to the need for a detailed geotechnical investigation. Furthermore, when evaluating the inspection and management flowchart for Special Structures (SSOs) presented by NBR 9452 (ABNT, 2023a), a proposal was made to incorporate satellite monitoring as a tool for obtaining preliminary information on the structure and its surroundings, helping to target inspections more efficiently.
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EVILLY RAQUEL HENRIQUE DA SILVEIRA
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Estudo numérico dos fatores de concentração de tensão em elos de amarras para sistemas offshore sem e com barreiras geométricas
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Orientador : EDUARDO NOBRE LAGES
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MEMBROS DA BANCA :
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EDUARDO NOBRE LAGES
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FABRÍCIO NOGUEIRA CORRÊA
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LUCIVAL MALCHER
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Data: 29/10/2025
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O desenvolvimento de atividades offshore, especificamente a exploração de petróleo e gás, tem aumentado significativamente. Como consequência, há uma demanda crescente por tecnologias e conceitos de ponta para aumentar a produtividade neste setor. Um dos componentes essenciais das plataformas flutuantes é o sistema de ancoragem, cujo projeto requer considerações rigorosas, devido aos custos substanciais de reparo associados a falhas inesperadas nas linhas de ancoragem. Embora diversos estudos tenham sido conduzidos nesta área, o impacto do contato entre elos de amarras e barreiras geométricas, como superfícies curvas — responsáveis por guiar ou restringir a extremidade superior das linhas de ancoragem — permanece um tanto negligenciado no contexto da avaliação do comportamento dos elos. Esta dissertação tem como objetivo principal avaliar os efeitos da interação entre elos e superfícies curvas não ranhuradas na distribuição de tensões, na localização dos pontos críticos de tensão e nos fatores de concentração de tensão (Stress Concentration Factors - SCFs) dos elos. A investigação é conduzida por meio de uma modelagem tridimensional baseada no método dos elementos finitos, realizada no software comercial Abaqus®, considerando o efeito da tração de operação, flexão, torção, interação entre elos e interação entre elos e o aparato geométrico. Os resultados obtidos evidenciam que a superfície curva influencia a distribuição de tensão e a localização do hotspot, enquanto os SCFs permanecem próximos aos observados na situação de elos livres. Conclui-se que a interação entre elos e superfícies curvas influencia o histórico de deformação plástica dos elos, evidenciando a necessidade de empregar metodologias de fadiga que considerem efeitos não lineares, como as baseadas em fadiga de alto ciclo ou mecânica da fratura. Adicionalmente, verifica-se que ignorar as tensões residuais obtidas do teste de carga de prova leva a análises não representativas e avaliações de fadiga imprecisas. Essas descobertas têm implicações práticas importantes para a análise de linhas de ancoragem de plataformas offshore.
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The development of offshore activities, specifically the exploration of oil and gas, has significantly increased. As a consequence, there is a growing demand for advanced technologies and concepts to enhance productivity in this sector. One of the essential components of floating platforms is the mooring system, whose design requires rigorous considerations due to the substantial repair costs associated with unexpected failures in the mooring lines. Although several studies have been conducted in this area, the impact of the contact between mooring chain links and geometric barriers, such as curved surfaces—responsible for guiding or restricting the upper end of the mooring lines— remains somewhat neglected in the context of link behavior assessment. The main objective of this dissertation is to evaluate the effects of the interaction between chain links and ungrooved curved surfaces on stress distribution, the location of critical stress points, and Stress Concentration Factors (SCFs) of the links. The investigation is conducted through three-dimensional modeling based on the finite element method, in the commercial software Abaqus®, and considers the effects of operational tension, bending, torsion, link-to-link interaction, and link-to-geometry interaction. The results show that the curved surface influences stress distribution and hotspot location, while SCFs remain close to those observed in the case of free links. It is concluded that the interaction between links and curved surfaces influences the plastic strain history of the links, highlighting the need to employ fatigue methodologies that account for nonlinear effects, such as those based on high-cycle fatigue or fracture mechanics. Furthermore, neglecting residual stresses obtained from proof load testing leads to non-representative analyses and inaccurate fatigue assessments. These findings have important practical implications for the analysis of mooring lines in offshore platforms.
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LUCAS GOUVEIA OMENA LOPES
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Open-World Learning Aplicado a Poços de Petróleo Utilizando Clusterização Baseada em Autoencoder
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Orientador : WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
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MEMBROS DA BANCA :
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SERGIO LIMA NETTO
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EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
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JOAO PAULO LIMA SANTOS
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RICARDO EMANUEL VAZ VARGAS
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THALES MIRANDA DE ALMEIDA VIEIRA
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WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
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Data: 31/01/2025
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Esse trabalho foca na aplicação dos pricípios de Open-World Learning para o monitoramento de anomalias em poços de petróleo. A detecção e classificação de anomalias são essenciais para garantir a segurança operacional e a eficiência na produção de petróleo e gás. Embora métodos tradicionais de IA tenham avançado significativamente na identificação de anomalias conhecidas, a detecção e classificação de anomalias desconhecidas em ambientes operacionais dinâmicos e em evolução permanecem desafios importantes. Esta tese apresenta uma nova estratégia de Aprendizado de Mundo Aberto voltada para a indústria de petróleo e gás, permitindo a detecção, classificação e integração de anomalias desconhecidas em dados de poços de petróleo. A estratégia proposta utiliza redução de dimensionalidade baseada em autoencoders, classificadores binários e uma metodologia híbrida de agrupamento para identificar padrões em representações latentes de anomalias até então não detectadas. As anomalias desconhecidas detectadas são organizadas em clusters significativos, validadas por meio de um processo humano interativo e integradas ao pipeline de aprendizado por meio da atualização e reentreinamento dos classificadores. Experimentos de validação utilizando o conjunto de dados 3W e dados reais de poços de petróleo demonstram a capacidade do sistema de detectar anomalias conhecidas com mais de 99% de acurácia e classificar eventos desconhecidos com uma acurácia geral de agrupamento de 80,8%, superando 95% para tipos específicos de anomalias. Os resultados destacam o potencial de estratégias adaptativas de IA para aprimorar a segurança, a eficiência e a tomada de decisão em aplicações de monitoramento industrial.
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This work focuses on the application of Open-World Learning strategies to monitor oil well anomalies. The detection and classification of anomalies are crucial for maintaining operational safety and efficiency in oil and gas production. Although traditional AI methods have significantly advanced the identification of known anomalies, the detection and classification of unknown anomalies in dynamic and evolving operational environments remain key challenges. This thesis introduces a novel Open-World Learning strategy applied to the oil and gas industry that enables the detection, classification, and integration of unknown anomalies in oil well data. The proposed strategy uses autoencoder-based dimensionality reduction, binary classifiers, and a hybrid clustering methodology to identify patterns in latent representations of previously unseen anomalies. Detected unknown anomalies are organized into meaningful clusters, validated through a human-in-the-loop process, and integrated into the learning pipeline by updating and retraining classifiers. Validation experiments using the 3W dataset and real-world oil well data demonstrate the system’s ability to detect known anomalies with over 99% accuracy and classify unknown events with 80.8% overall clustering accuracy, exceeding 95% for specific anomaly types. The findings show the potential of adaptive AI strategies to improve safety, efficiency, and decision-making in industrial monitoring applications.
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VINICIUS COSTA CORREIA
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CONTRIBUIÇÃO AO DIMENSIONAMENTO DE PÓRTICOS DE CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS DE AÇO A PARTIR DE ANÁLISE NUMÉRICA
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Orientador : ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
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MEMBROS DA BANCA :
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ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
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EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
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PAULA MANICA LAZZARI
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ROMEL DIAS VANDERLEI
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THOMAZ EDUARDO TEIXEIRA BUTTIGNOL
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Data: 13/02/2025
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As fibras são conhecidas por melhorarem o desempenho do concreto no comportamento pós- fissuração, particularmente em termos de propriedades mecânicas, como resistência à tração, capacidade à flexão e tenacidade. O efeito de ponte de transferência de tensões das fibras de aço e o confinamento provocado por elas, alteram a redistribuição de momentos nos pórticos. Nesse contexto, este trabalho objetiva contribuir com o dimensionamento de pórticos de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) a partir de análise numérica, por meio da aplicação da ABNT NBR 16935 (2021). A representação do modelo constitutivo do CRFA é feita por meio do modelo de dano plástico Concrete Damaged Plasticity (CDP), um modelo que é capaz de reproduzir o comportamento não linear do compósito. Para garantir a aplicabilidade do modelo, realiza-se uma validação numérica, reproduzindo no ABAQUS os ensaios de vigas e pórticos testados experimentalmente. Inicialmente, a validação numérica foi realizada a partir da simulação das vigas de CRFA testadas experimentalmente por Conforti et al. (2018) e Buttignol et al. (2017). Em seguida, foi realizada a simulação dos pórticos de concreto armado testados experimentalmente por Cranston (1965) e por Li et al. (2022). Posteriormente, os mesmos pórticos foram analisados com a adição de fibras de aço. Por fim, foram analisados numericamente pilares de concreto armado e de CRFA submetidos à compressão centrada e compressão excêntrica. De modo geral, os resultados numéricos indicam uma boa correlação com os resultados experimentais, validando a metodologia proposta neste trabalho. Nos pórticos de CRFA, as fibras de aço aumentaram a rigidez da ligação viga-pilar, o que levou a uma mudança na redistribuição de momentos. Os nós de pórtico de CRFA passaram a resistir a um momento fletor maior, e com uma rotação menor, em comparação com o pórtico de concreto armado. A adição das fibras de aço também permitiu a redução da armadura longitudinal da viga e melhorou o desempenho do pilar, principalmente em relação aos esforços de tração. No entanto, a adição das fibras não resultou em aumento da capacidade de carga e ductilidade dos pilares. Já em relação ao comportamento ao cisalhamento das vigas, para os dois volumes de fibras estudados, foi confirmada a possibilidade de substituição parcial ou integral da armadura transversal. Também foi evidenciada a importância do uso de uma armadura mínima de flexão nas vigas de CRFA, apesar da ABNT NBR 16935 (2021) permitir a substituição total da armadura convencional.
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Fibers are known to improve the performance of concrete in post-cracking behavior, particularly in terms of mechanical properties such as tensile strength, flexural capacity, and toughness. The stress transfer bridging effect of the steel fibers and the confinement caused by them alter the moment redistribution in the frames. In this context, this study aims to contribute to the design of steel fiber-reinforced concrete (SFRC) frames based on numerical analysis by applying the ABNT NBR 16935 (2021). The constitutive relationship of SFRC is made by means of the plastic damage model Concrete Damaged Plasticity (CDP), when a nonlinear behavior of the composite is adopted. To validate the applicability of the model, a numerical validation was performed, reproducing in ABAQUS the beams and frames tested experimentally. Initially, the numerical validation was carried out by simulating the SFRC beams tested experimentally by Conforti et al. (2018) and Buttignol et al. (2017). Next, the reinforced concrete frames tested experimentally by Cranston (1965) and Li et al. (2022) were simulated. Subsequently, the same frames were analyzed with the addition of steel fibers. Finally, reinforced concrete and SFRC columns subjected to centric and eccentric compression were analyzed numerically. In general, the numerical results indicate a good correlation with the experimental results, thus validating the methodology proposed in this work. In the SFRC frames, the steel fibers increased the stiffness of the beam-column joint, leading to a change in the moment redistribution. The SFRC frame nodes began to resist a higher bending moment, and with a smaller rotation, compared to the reinforced concrete frame. The addition of steel fibers also allowed for the reduction of longitudinal reinforcement in the beam and improved the performance of the column, especially regarding tensile forces. However, the addition of fibers did not increase the load capacity and ductility of the columns. Regarding the shear behavior of the beams, for the two volumes of fibers studied, the possibility of partially or totally replacing the transverse reinforcement was confirmed. The importance of using a minimum amount of flexural reinforcement in SFRC beams was also highlighted, even though the ABNT NBR 16935 (2021) allows the total replacement of conventional reinforcement.
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LEONARDO ANDRADE BISPO SILVA
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CONTRIBUIÇÕES À MECÂNICA DO DANO CONCENTRADO PARA ANÁLISES DE PÓRTICOS PLANOS
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Orientador : DAVID LEONARDO NASCIMENTO DE FIGUEIREDO AMORIM
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MEMBROS DA BANCA :
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ARTHUR ÁLAX DE ARAÚJO ALBUQUERQUE
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DAVID LEONARDO NASCIMENTO DE FIGUEIREDO AMORIM
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EDSON DENNER LEONEL
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JULIO FLÓREZ-LÓPEZ
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WAYNE SANTOS DE ASSIS
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Data: 15/07/2025
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O crescente interesse em projetos econômicos e inovadores tem impulsionado o desenvolvimento de novos materiais e concepções de projeto que buscam estruturas mais complexas e esbeltas. Nesse cenário, o uso de métodos computacionais mais eficientes tornase essencial para o projeto e análise estrutural. Geralmente, tais métodos utilizam a formulação clássica em elementos finitos com não linearidade geométrica associada à teoria geral da plasticidade. No entanto, essas análises costumam usar malhas refinadas, resultando em elevadas demandas computacionais. Como alternativa, a Mecânica do Dano Concentrado (MDC) foi introduzida no início dos anos noventa para obter resultados mais realistas e eficientes na análise de estruturas mais complexas. Na MDC, os efeitos não lineares e de dano de um elemento finito são concentrados em rótulas inelásticas localizadas nas suas extremidades. Essa simplificação reduz significativamente a demanda computacional, permitindo sua aplicação em diversas situações práticas, especialmente em análises de confiabilidade estrutural. Diante disso, o principal objetivo deste trabalho foi desenvolver novos modelos e aplicações para análises de pórticos planos via MDC. Nesse contexto, propõe-se um modelo de dano concentrado para avaliar a flambagem local em seções quadradas vazadas de aço estrutural, considerando uma evolução de dano não linear. A formulação desse modelo exige a definição de alguns parâmetros, tradicionalmente obtidos por calibração experimental ou numérica. Para superar essa necessidade, este trabalho também propõe novas equações que permitem estimar esses parâmetros a partir das propriedades físicas e geométricas do elemento estrutural, dispensando ensaios experimentais. Além disso, foi desenvolvido um modelo de dano para tirantes de concreto armado e um modelo simplificado de dano concentrado para analisar a resistência ao colapso progressivo em estruturas de concreto armado. A precisão dos modelos foi avaliada por meio da comparação entre resultados numéricos e dados experimentais disponíveis na literatura técnica. De maneira geral, os resultados indicaram que os modelos apresentam comportamentos semelhantes aos resultados experimentais. Dessa forma, as formulações propostas não apenas reproduzem de forma adequada o comportamento dos elementos estruturais em diferentes condições, mas também se destacam por sua formulação simplificada e baixa demanda computacional, tornando-as adequadas para análises de confiabilidade estrutural.
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The growing interest in economical and innovative designs has driven the development of new materials and design approaches aimed at achieving more complex and slender structures. In this context, the use of more efficient computational methods becomes essential for structural design and analysis. Usually, such methods adopt the classical finite element formulation with geometric nonlinearity associated with general plasticity theory. However, these analyses often require refined meshes, resulting in high computational demands. As an alternative, Lumped Damage Mechanics (LDM) was introduced in the early 1990s to obtain more realistic and efficient results in the analysis of complex structures. In LDM, the nonlinear and damage effects of a finite element are lumped in inelastic hinges located at its ends. This simplification significantly reduces computational demand, allowing its application in various practical scenarios, especially in structural reliability analyses. Therefore, the main objective of this work was to develop new models and applications for the analysis of planar frames using LDM. In this context, a lumped damage model is proposed to evaluate local buckling in square hollow sections of structural steel, considering a nonlinear damage evolution. The formulation of this model requires the definition of certain parameters, traditionally obtained through experimental or numerical calibration. To overcome this need, this work also proposes new equations to estimate these parameters based on the physical and geometric properties of the structural element, eliminating the need for experimental testing. Additionally, a damage model was developed for reinforced concrete ties, as well as a simplified lumped damage model to analyze the progressive collapse resistance of reinforced concrete structures. The accuracy of the models was assessed through comparisons between numerical results and experimental data available in technical literature. Overall, the results indicated that the models exhibit behavior consistent with experimental observations. Thus, the proposed formulations not only adequately reproduce the behavior of structural elements under different conditions, but also stand out to their simplified formulation and low computational demand, making them suitable for structural reliability analyses.
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IVA EMANUELLY PEREIRA LIMA
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ASPECTOS DE DIMENSIONAMENTO À FLEXÃO DE VIGAS DE CONCRETO FLUIDO PARCIALMENTE REFORÇADAS COM FIBRAS
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Orientador : ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
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MEMBROS DA BANCA :
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RODRIGO DE MELO LAMEIRAS
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ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
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ANA ELISABETE PAGANELLI GUIMARAES DE AVILA JACINTHO
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LEANDRO MOUTA TRAUTWEIN
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PAULA MANICA LAZZARI
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Data: 07/08/2025
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A utilização do concreto reforçado com fibras (CRF) com finalidade estrutural vem aumentando gradativamente e esse crescimento resultou no surgimento de diversas normatizações. Ao que se refere ao Brasil, embora o CRF tenha sido utilizado na construção ao longo dos últimos 15 anos, a primeira norma relacionada ao projeto de estruturas de CRF somente foi publicada em 2021. Nessa normativa, estão representados os aspectos de cálculo que devem ser considerados para dimensionar elementos estruturais de CRF, no entanto, não estão ilustradas em sua totalidade as etapas de dimensionamento. A partir dessa problemática, o presente trabalho tem como objetivo estabelecer aspectos de cálculo para o dimensionamento à flexão de vigas de concreto fluido parcialmente reforçadas com fibras (CFRF) e de vigas de concreto fluido de alta resistência parcialmente reforçadas com fibras (CFARRF). Para esse estabelecimento, realizou-se um estudo numérico via método dos elementos finitos de vigas de CFRF e de vigas de CFARRF, e através de conceitos da mecânica do dano e das relações constitutivas, fez-se a análise das vigas para situações de seção reforçada com fibras e armadura e de seção reforçada somente com fibras. Assim, fez-se o estabelecimento de um roteiro de dimensionamento à flexão de vigas de CRF, considerando que a hipótese central desse roteiro é baseada no possível modo de falha da estrutura. Baseado nisso, e com o intuito de avaliar essa metodologia, fez-se um estudo comparativo dos resultados provenientes do roteiro proposto nesse trabalho em relação com algumas normativas de CRF. Com isso, para a seção reforçada com fibras e armadura, verificou-se que a maior dispersão verificada é em torno de 16%, e o resultado pelo fib Model Code 2020 (FIB, 2024) e pela NBR 16935 (ABNT, 2021) resultam em valores menores e o estabelecido pelo ACI 544.8R (ACI, 2016) resulta em um valor maior, se comparados com o roteiro proposto. E para a seção reforçada somente com fibras, a maior variação observada entre o roteiro proposto e as normativas foi em torno de 2% e observou-se que o comportamento das variações se assemelha com a análise anterior. Portanto, apesar das diferenças de hipóteses das metodologias, as variações observadas nesta análise foram bem menores e os resultados semelhantes, o que mostra o potencial desse trabalho em contribuir para o estabelecimento dos aspectos de dimensionamento de vigas reforçadas com fibras.
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The use of fiber reinforced concrete (FRC) for structural purposes has been gradually increasing and this growth has resulted in the emergence of several standards. As far as Brazil is concerned, although FRC has been used in construction over the last 15 years, the first standard related to the design of FRC structures was only published in 2021. This standard represents the calculation aspects that must be considered when designing FRC structural elements, however, the design steps are not fully illustrated. Based on this issue, this work aims to establish calculation aspects for the flexural design of fluid concrete beams partially reinforced with fibers (FCRF) and fluid concrete beams high strength partially reinforced with fibers (FCHSRF). For this purpose, a numerical study was carried out using the finite element method of FCRF beams and FCHSRF beams, and through concepts of damage mechanics and constitutive relations, the beams were analyzed for situations of section reinforced with fibers and reinforcement and of section reinforced only with fibers. Thus, a flexural dimensioning guide for FRC beams was established, considering that the central hypothesis of this guide is based on the possible failure mode of the structure. Based on this, and with the aim of evaluating this methodology, a comparative study of the results from the guide proposed in this work was carried out in relation to some FRC standards. Thus, for the section reinforced with fibers and reinforcement, it was found that the largest dispersion verified is around 16%, and the result by the fib Model Code 2020 (FIB, 2024) and by NBR 16935 (ABNT, 2021) result in lower values and the one established by ACI 544.8R (ACI, 2016) results in a higher value, when compared to the proposed guide. And for the section reinforced only with fibers, the largest variation observed between the proposed guide and the regulations was around 2% and it was observed that the behavior of the variations is similar to the previous analysis. Therefore, despite the differences in the hypotheses of the methodologies, the variations observed in this analysis were much smaller and the results similar, which shows the potential of this work to contribute to the establishment of the design aspects of fiber reinforced beams.
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THEMISSON DOS SANTOS VASCONCELOS
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MODELAGEM TERMOMECÂNICA DO TESTE DE ABSORÇÃO (LOT) EM POÇOS DE PETRÓLEO NA PRESENÇA DE EVAPORITOS
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Orientador : JOAO PAULO LIMA SANTOS
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MEMBROS DA BANCA :
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EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
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EMÍLIO CÉSAR CAVALCANTE MELO DA SILVA
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JOAO PAULO LIMA SANTOS
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JOSÉ RICARDO PELAQUIM MENDES
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WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
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Data: 18/09/2025
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Este estudo investiga a dinâmica das rochas salinas associada à simulação numérica do Teste de Absorção (Leak-off Test – LOT) em poços de petróleo, com foco em ambientes de pré-sal. Foi desenvolvido um modelo termomecânico axissimétrico e multicamadas baseado no método dos elementos finitos, que integra a fluência viscoelástica das rochas salinas, a injeção controlada de fluidos e a propagação de fraturas (modelos PKN, KGD e Penny-shaped), além da interação entre os elementos estruturais do poço (revestimento, cimentação e formação elástica-linear). O modelo também incorpora a compressibilidade e a expansão térmica dos fluidos, acoplando efeitos térmicos, mecânicos e hidráulicos por meio do princípio da superposição. A abordagem foi validada com dados de campo de três poços do pré-sal, demonstrando elevada precisão na previsão das pressões de fratura, com destaque para o modelo PKN, que apresentou erros de apenas 0,23%, 0,006% e 0,38% em diferentes cenários estratigráficos. Os resultados evidenciam a relevância da modelagem para compreender o comportamento do poço e da formação durante o LOT, incluindo efeitos sobre anulares contíguos. Este trabalho contribui diretamente para o planejamento de poços em regiões de pré-sal, permitindo a definição antecipada da janela operacional de perfuração, o posicionamento adequado dos revestimentos e a mitigação de riscos associados ao APB e à integridade do poço. Embora restrita a poços verticais e sem considerar dissolução salina, a metodologia proposta oferece uma base robusta para futuras extensões e aplicações em contextos geológicos dos ambientes do pré-sal.
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This study investigates the dynamics of salt rocks associated with the numerical simulation of the Leak-off Test (LOT) in petroleum wells, with a focus on pre-salt environments. An axisymmetric, multilayer thermomechanical model based on the finite element method was developed, integrating the viscoelastic creep of salt rocks, controlled fluid injection, and fracture propagation (PKN, KGD, and Penny-shaped models), in addition to the interaction between well structural elements (casing, cement, and linear-elastic formations). The model also incorporates fluid compressibility and thermal expansion, coupling thermal, mechanical, and hydraulic effects through the principle of superposition. The approach was validated using field data from three pre-salt wells, demonstrating high accuracy in predicting fracture pressures, particularly with the PKN model, which yielded errors of only 0.23%, 0.006%, and 0.38% across different stratigraphic scenarios. The results highlight the relevance of the proposed modeling approach for understanding wellbore and formation behavior during LOTs, including effects on contiguous annuli. This work directly contributes to well planning in pre-salt regions by enabling the early definition of the operational drilling window, optimal casing placement, and mitigation of risks associated with annular pressure build-up (APB) and well integrity. Although currently limited to vertical wells and excluding salt dissolution effects, the proposed methodology provides a robust foundation for future extensions and applications in the complex geological contexts characteristic of pre-salt environments.
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