Eduardo de Morais Barreto Campello.

O setor da Construção Civil, incluindo o de obras de infraestrutura, tem potencial para absorver grande quantidade dos rejeitos dos minérios de cobre e níquel (escórias) gerados pela empresa Vale S.A. Cresce a necessidade de acelerar o desenvolvimento de soluções economicamente viáveis capazes de minimizarem e mitigarem os impactos ambientais atrelados aos mesmos, o que denominamos como ?soluções ecoeficientes?. Soluções tecnológicas que integrem conceitos de economia circular e benefício ao meio ambiente constituem forte vetor de desenvolvimento sustentável. Para tanto, soluções que utilizam os rejeitos devem ser baseadas em critérios técnicos, de segurança, de produção, logísticos e ambientais, além de desempenho em uso ao longo do ciclo de vida, e de integração com os ecossistemas em que serão inseridas. Este projeto tem como objetivo propor e desenvolver aplicações ecoeficientes e inovadoras para os rejeitos, que sejam competitivas, econômica e ambientalmente, criando condições para geração de emprego e renda, inclusive na economia local. Em adição ao consumo interno pela Vale, as soluções a serem desenvolvidas devem ser comercializáveis no mercado em escala que possibilite consumir significativa fração desses resíduos, minimizando a necessidade de destinação em aterros. As características regionais do mercado de materiais e as questões ligadas à logística condicionam o sucesso dos produtos a serem desenvolvidos no mercado.

Este projeto se propõe a desenvolver pesquisa teórica, numérica e aplicada para a simulação computacional de materiais granulares, estruturas finas flexíveis (barras esbeltas, cascas e membranas) e a interação entre eles. Busca permitir a continuidade de projetos anteriores do pesquisador, com vistas a possibilitar o aprimoramento e a extensão dos desenvolvimentos até então empreendidos e a sua aplicação na simulação de problemas que envolvem tais materiais e estruturas ? tanto quando considerados isoladamente quanto quando interagindo entre si. Essa interação é observada uma miríade de fenômenos naturais e aplicações tecnológicas, e em diferentes escalas do comprimento: de partículas microscópicas impactando filmes finos ou membranas filtrantes a terra e rocha em deslizamento sobre encostas com obstáculos ou construções; de pós cerâmicos ou metálicos utilizados na manufatura aditiva e impressão 3D a grãos de alimentos ou pelotas de minério em contato com lâminas separadoras e fios flexíveis de peneiras industriais. Este projeto pretende aprimorar e estender os modelos desenvolvidos em projetos anteriores, referentes ao estudo isolado desses materiais e estruturas, e desenvolver métodos computacionais para acoplar, de forma cinemática e energeticamente consistente, o movimento dos materiais granulares com a deformação (dinâmica) das estruturas finas flexíveis quando postos em contato mecânico entre si. Os desenvolvimentos serão implantados em dois programas computacionais que o pesquisador vem desenvolvendo já há alguns anos. O projeto se insere nas temáticas prioritárias do MCTI relacionadas às áreas de tecnologias habilitadoras de materiais avançados e tecnologias de produção de infraestrutura (em particular, infraestrutura civil) e indústria. Como desdobramento futuro, tem potencial para contribuir também na área de tecnologias para o desenvolvimento sustentável de prevenção de desastres naturais e ambientais. A publicação de artigos em periódicos indexados e congressos científicos, e a transferência de conhecimento a recursos humanos nos níveis de graduação e pós-graduação no país, são alguns dos resultados esperados.

This project aims to estimate the potential environmental benefits (in terms of CO2 emisison and materials footprint) of reinforced concrete structures dematerialization, particularly by increasing steel rebar yield strenght, as well as to identify research needs and standardization barriers. Combining dematerialization with decarbonization is a challenge. However, it is known that the addition of small fractions (less than 500ppm) of niobium in steel suffices to deliver a significant increase on its yield strength without jeopardizing the ductility. Because the amount added is very small, we believe that dematerialization will translate into CO2 mitigation. The project seeks to quantify the potential for CO2 emission and materials footprint mitigation, when the rebars yiled strength is increased. It also seeks to identifiy design code barriers and research needs.

Este projeto PIPE-FAPESP Fase 2 propõe o desenvolvimento de um sistema construtivo em madeira engenheirada para edificações de até 5 andares. Este sistema construtivo, chamado ArchFlex, acelera a substituição de materiais com alta pegada de carbono, como o concreto e o aço, por um material renovável que aprisiona CO2 ao longo de seu ciclo de vida, a madeira de reflorestamento. A solução desenvolvida é única no mercado por combinar sustentabilidade, um sistema modular rápido e a integração entre projeto, orçamento e compra online. Ao mesmo tempo em que o sistema ArchFlex oferece uma técnica construtiva que aprisiona carbono e demanda pouca água e energia, sua adoção resulta em tempo de construção até 4 vezes menor do que o de obras convencionais equivalentes. Além disso, ao projetar com o sistema é possível extrair orçamentos do arquivo de projeto com facilidade e comprar online todos os componentes construtivos necessários para a obra. A ArchFlex atende a dois segmentos de Clientes. Para as incorporadoras, oferece rapidez de obra, acelerando o retorno de investimentos em empreendimentos imobiliários, maior valor agregado e acesso ao mercado ecológico de nicho. Já os profissionais da área, oferece diferenciação resultante do uso de uma tecnologia sustentável, otimização do trabalho (visto que o sistema permite projetar e construir com maior eficiência), e a solução de orçamento e compra integrados ao projeto. As cartas de interesse de investidores, incorporadoras e profissionais, anexadas ao projeto, reforçam o alto potencial econômico da solução que está sendo desenvolvida. Tendo validado a viabilidade técnica e comercial da solução ao longo do PIPE Fase 1, nesta Fase 2 dá-se seguimento através de dois eixos de trabalho: (1) Desenvolvimento e Inovação, focado no detalhamento em nível executivo do sistema construtivo, na construção de protótipos e no desenvolvimento de um plugin para orçamento integrado a software de projeto; e (2) Comercialização, centrado no desenvolvimento da Plataforma Online ArchFlex, o canal de vendas voltado para profissionais da área. propõe-se uma integração entre projeto, orçamento e compra de componentes construtivos: após obter a lista de material através do nosso plugin para Sketchup, o profissional poderá fazer o upload da lista na plataforma online, fechar a compra e fazer o pagamento online. O escopo inicial de atuação são as regiões Sul e Sudeste do Brasil, onde estão concentradas as empresas nacionais do setor madeireiro. O mercado da construção civil dessas duas regiões é pujante e representa 5 do PIB nacional, ou R$344 bilhões por ano. Como meta a médio prazo, prevê-se uma atuação em escala internacional. Considerando que as florestas plantadas brasileiras alcançam taxas de produtividade de 2 a 10 vezes maiores do que as de outros países líderes na produção de madeira, há grande potencial comercial para exportação de componentes em madeira engenheirada com custo competitivo e desenhados como parte de um sistema construtivo eficaz e com excelente desempenho.

Este é um projeto temático internacional financiado conjuntamente pela FAPESP e pela ANR (Agence Nationale de la Recherche), da França. Com a busca por energias renováveis, a Comunidade Européia lançou o grande desafio de entrega de instalações de turbinas eólicas que podem fornecer 10MW de energia elétrica por ano, e duplicar a capacidade máxima atual na Europa. O principal objetivo deste projeto é permitir um aumento viável explorando o ponto de vista do sistema com as fazendas de turbinas eólicas e inovações tecnológicas de pás como estruturas flexíveis ou sistemas multicorpos. Busca-se melhorar significativamente o sistema atualmente dominante de turbinas eólicas com lâminas rígidas, desenvolvido para locais offshore (sobretudo na Dinamarca e no norte da Alemanha) que oferecem condições quase ideais de ventos constantes. Para muitos outros locais em terra, este sistema está longe de ter desempenho ótimo, principalmente porque fica ocioso esperando a velocidade do vento operacional. O objetivo de trazer o desempenho ótimo de turbinas eólicas para velocidades de vento variáveis em ambos os locais (terra e offshore) oferece benefícios claros com interesse direto tanto para a França quanto para o Brasil, dadas as suas longas linhas costeiras e grandes locais no interior dedicados à agricultura. Acelerar a inovação neste domínio requer o desenvolvimento de uma nova modelagem preditiva e ferramentas de validação para Estrutura e Mecânica dos Fluidos, juntamente com sua Interação, buscando sinergia entre métodos que vêm sendo desenvolvidos separadamente na França por duas comunidades, a de Mecânica e a de Matemática Aplicada. Além disso, propomos uma abordagem que depende de um domínio de excelência na Université de Technologie de Compiègne e que se refere ao sistema de sistemas, que possui um potencial significativo para o avanço no fornecimento de estimativas confiáveis de recursos eólicos em estrutura estocástica e controle correspondente de grande movimento geral devido a velocidades de vento variáveis. Este projeto busca acelerar as inovações em turbinas eólicas com tecnologia de pás flexíveis por meio do desenvolvimento de novas ferramentas preditivas que combinam a mecânica não-linear (grandes movimentos globais das pás), multi-escala, critérios de falha e avaria para pás de turbinas flexíveis, estimativas de erro e integração a longo prazo esquemas para FSI, quantificação estocástica de carregamentos através de solução de problemas Inferência Bayesiana e controle (estabilidade de movimento por controle passivo, otimizando parques de turbinas eólicas). No contexto particular, o desafio geral é projetar uma abordagem integrada para operação de uma turbina eólica e/ou parque, com vistas a melhorar o desempenho de novas plantas com controles centrados em turbinas que reduzem a taxa de falhas e diminuem a operação e custo de manutenção.

Este projeto se propõe a desenvolver pesquisa teórica e numérica para o estudo de materiais granulares e estruturas finas flexíveis (barras, cascas e membranas), e possivelmente a interação entre eles. Busca permitir a continuidade de projetos anteriores do pesquisador, em que tais materiais e estruturas foram considerados isoladamente, mas que agora poderão, eventuamente, também interagir entre si. Essa interação é observada em uma miríade de fenômenos naturais e aplicações por parte do homem, e em diversas escalas do comprimento: de pós particulados impactando filmes finos e membranas biológicas a pós tecnológicos para jateamento na manufatura aditiva e impressão 3D; de solos e grãos de alimentos atravessando lâminas separadoras e barras de peneiras industriais a blocos de rocha e minério depositados sobre esteiras transportadoras; de processos de deposição de revestimentos granulares sobre chapas metálicas (geralmente para proteção térmica e abrasiva) à impressão de circuitos eletrônicos sobre substratos flexíveis. Este projeto de pesquisa pretende aprimorar os modelos teóricos e numéricos desenvolvidos anteriormente pelo pesquisador para o estudo isolado desses materiais e estruturas, e possivelmente desenvolver métodos para integrar, de forma cinemática e numericamente consistente, o movimento dos materiais granulares com a deformação das estruturas finas flexíveis, quando postos em contato entre si. Os desenvolvimentos serão implantados em um programa computacional que o pesquisador desenvolve já há alguns anos. A publicação de artigos científicos em periódicos indexados, de textos técnicos e didáticos, e a transferência de conhecimento a recursos humanos nos níveis de iniciação científica e pós-graduação no país, são alguns dos resultados esperados.

Aços microligados estão sendo desenvolvidos e utilizados com maior frequência em todo o mundo, principalmente em aplicações de elevado desempenho. Na maioria das vezes, essas aplicações utilizam microadições de elementos de liga que sejam fortes formadores de carbonitretos, como o nióbio e o vanádio, para que o ganho de resistência mecânica aconteça pelos mecanismos de precipitação e refino de grão. A melhoria das propriedades mecânicas pode ser considerada bastante sensível à adição desses elementos microligantes, sendo que teores centesimais podem garantir uma significativa modificação das propriedades mecânicas, incluindo o seu desempenho a altas temperaturas. As aplicações mais comuns dessa classe de aços incluem, em sua maioria, os componentes automotivos e os aços estruturais - esses últimos utilizados na indústria da construção civil na forma de perfis, chapas, trilhos e vergalhões, dentre outors. O objetivo deste projeto é desenvolver, a partir de projeto de liga inovador e processamento termomecânico controlado, novo aço estrutural resistente ao fogo ligado ao nióbio com uma combinação entre custo de produção e desempenho em serviço que implique redução do custo de execução de edificações em aço na comparação com a situação atual.

Este projeto visa qualificar o curso de graduação em Engenharia Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo através do provimento de programas computacionais para a modelagem paramétrica de estruturas e equipamentos necessários para a análise experimental de estruturas. A última reforma curricular do curso (EC3) buscou modernizar os conteúdos programáticos, porém não foram alocados recursos para a implantação das novas disciplinas. As disciplinas correlatas do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil (PPGEC) da EPUSP também serão beneficiadas. O grupo de professores que compõe a equipe do projeto reúne competências diversas e complementares ligadas a essas disciplinas, envolvendo os Departamentos de Engenharia de Estruturas e Geotécnica (PEF) e de Construção Civil (PCC) da EPUSP, e também da FAUUSP.

Este projeto busca desenvolver sistemas estruturais eficientes e altamente industrializáveis para construções modulares de aço baseadas no conceito de light steel framing. Atualmente, as construções de aço em light steel framing são parcialmente executadas no canteiro de obras, o que vai de encontro ao conceito de construção industrializada. O presente projeto busca desenvolver um sistema construtivo que permita o amplo uso do conceito de edificação modular, i.e., edificações constituídas por módulos inteiramente pré-fabricados que possam ser justapostos no canteiro de obras. Essa ideia permite explorar todas as potencialidades do conceito de construção indusitrializada. Este projeto é conduzido no âmbito da unidade EMBRAPII Poli/USP "Materiais para Construção Ecoeficiente", em parceria com a empresa CMC Módulos Construtivos.

Este projeto busca o desenvolvimento de dois arranjos experimentais para estudar a resposta de estruturas de barras esbeltas a excitações dinâmicas. O primeiro é um cilindro flexível lançado em catenária sujeito à excitação paramétrica por meio de movimentos impostos ao topo, incorporando efeitos de torção e contato. O segundo é um pórtico sujeito à excitação de suporte com absorvedores não lineares de vibração (NVA). Dentre os absorvedores a serem estudados estão os rotativos e os de impacto. Os resultados experimentais serão obtidos monitorando-se os deslocamentos com equipamentos disponíveis na EPUSP. Serão desenvolvidos modelos numéricos para planejamento dos experimentos, bem como para posterior correlação de resultados, utilizando-se os programas GIRAFFE e PSY desenvolvidos pelos docentes envolvidos. Trata-se de um projeto multidisciplinar que envolve dois departamentos da Escola Politécnica da USP, e que também prevê a participação de alunos de iniciação científica e pós-graduação.

Este projeto se propõe a desenvolver atividades de pesquisa em dois temas distintos e aparentemente desconexos, mas que serão interligados: o das estruturas finas e o dos materiais granulares. Propõe-se inicialmente a desenvolver essas atividades em paralelo e de forma separada, com vistas a uma etapa futura em que se deseja estudar o comportamento das estruturas finas flexíveis quando sujeitas ao bombardeamento por jatos de materiais granulares. As estruturas finas (barras esbeltas, cascas e membranas) constituem sistemas estruturais com diversas aplicações nas engenharias. No âmbito das mesmas, este projeto pretende dar continuidade a projetos anteriores do pesquisador no que se refere ao desenvolvimento de formulações numéricas para a sua simulação computacional, com especial interesse nas estruturas finas muito flexíveis, isto é, que estão sujeitas a grandes deformações acompanhadas de grandes deslocamentos e rotações. Busca aprimorar as teorias cinemáticas geometricamente exatas que descrevem o comportamento dessas estruturas e efetuar implementações numéricas correspondentes no programa computacional de elementos finitos que o pesquisador desenvolve já há vários anos. Já no âmbito dos materiais granulares, este projeto pretende dar continuidade a atividades recentes do pesquisador nessa área, iniciadas em meados de 2012. Dede então o pesquisador vem desenvolvendo um programa computacional para a simulação de materiais dessa natureza, com base no método dos elementos discretos e em técnicas de dinâmica molecular. Este projeto busca, dessa forma, contribuir para a consolidação de uma nova subárea de pesquisa no Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica da USP, qual seja, a de modelagem computacional de materiais granulares e meios discretos e sua interação com estruturas finas flexíveis.

Obetivos principales: Desarrollar un modelo multiescala que describa el fenómeno de hidratación del hormigón y aplicar este modelo al análisis de los distintos tipos de hormigones producidos en el Paraguay, mediante la utilización de un Modelo de Partículas para modelar el volumen representativo del material y además mediante un Método de Homogenización estimar las propiedades efectivas del material. El problema a ser analizado será multifísico, ya que considera tanto campos mecánicos (posiciones y velocidades de las partículas, en contacto mecánico entre ellas) y térmicos (temperatura de cada partícula y cambio de fase).
Objetivos específicos: 1) Proponer e implementar un modelo computacional de partículas para el estudio del proceso de hidratación de los compuestos en estructuras de hormigón, utilizando el Método de los Elementos Discretos. 2) Discretizar los agregados y el agua del hormigón mediante la utilización de partículas y modelar la evolución del fraguado en el tiempo. 3) Incluir en el modelo las variables mecánicas y térmicas. 4) Modelar el cambio de fase del agua de su estado líquido a su estado gaseoso. 5) Obtener las propiedades macroscópicas del hormigón (módulo elástico, conductividad térmica, calor específico, temperatura del compuesto).

As membranas finas e os materiais granulares podem interagir em diversos fenômenos, naturais ou provocados pelo homem, como por exemplo no bombardeamento de jatos de grãos sobre substratos flexíveis. Isso ocorre em vários processos industriais de revestimento e pintura, em diversas técnicas de transporte de partículas através de membranas, em métodos de tratamento de superfície, e em vários processos de manufatura aditiva, como a sinterização a laser, a impressão 3D e a impressão de circuitos eletrônicos. Este projeto de pesquisa tem por objetivo permitir o início do desenvolvimento de modelos computacionais para a simulação de problemas que envolvem a interação de membranas finas com materiais granulares. É a continuidade de uma pesquisa anterior iniciada em 2012 sob a coordenação do docente, já então em colaboração com a UC Berkeley, intitulada ?Formulações multifísicas para a modelagem computacional de membranas?, que contou com auxílio da FAPESP (proc. no. 2012/04009-0).

Este projeto pretende desenvolver e implementar estratégias numéricas em programação paralela utilizando uma arquitetura computacional heterogênea composta de CPUs e GPUs, objetivando aumentar a eficiência no que diz respeito à solução de sistemas lineares, obtenção de autovalores e autovetores, cálculo de transformadas e montagem de matrizes de rigidez de problemas estáticos e dinâmicos da mecânica dos sólidos e dos fluidos. Os avanços alcançados serão implementados no sistema computacional PEFSYS, desenvolvido pelo grupo de pesquisa do qual o pesquisador faz parte, para a análise não linear estática e dinâmica de sólidos e estruturas por meio do método dos elementos finitos. Além de no PEFSYS, as implentações serão utilizadas em outros programas que estão sendo desenvolvidos pelo grupo para problemas de fluidos e de interação fluido-estrutura. Este projeto busca também fortalecer o intercâmbio científico já estabelecido com grupos de pesquisa do exterior, em particular da Universidade de Hannover, da Universidade de Stuttgart, da Universidade Técnica de Lisboa e da Universidade da Califórnia em Berkeley.

Esta pesquisa se propôs a utilizar abordagens multiescalas e métodos modernos de discretização de equações diferenciais para formular estratégias numéricas para a modelagem computacional de membranas e filmes finos, em especial tecidos estruturais e alguns tipos de membranas biológicas. Essa combinação de abordagem e método conduz a ferramentas numéricas que podem ser muito úteis no desenvolvimento de novos materiais para sistemas de superfície tais quais membranas e filmes finos. Essas ferramentas podem ser utilizadas para substituir parte dos experimentos físicos inevitavelmente necessários a esse fim. Experimentos físicos são muitas vezes dispendiosos e demorados, e o número de parâmetros que podem ser ajustados a um custo acessível e a um tempo factível é muito limitado quando comparado a experimentos computacionais. Métodos computacionais baseados em sistemas de partículas foram utilizados, conduzindo ao desenvolvimento do software MPSY (Multiphysics Particulate Systems). A pesquisa foi conduzida na Universidade da Califórnia em Berkeley, EUA.

Desenvolvimento de formulações e estratégias numéricas para a análise não linear de sólidos, fluidos e estruturas. Estabelecimento de teorias cinemáticas geometricamente exatas nessas áreas. Desenvolvimento de sistema computacional em FORTRAN 95 para a análise não linear estática e dinâmica por meio do método dos elementos finitos, do método dos elementos de contorno e de métodos sem malha.