Laboratórios - Eng. Fortificação e Construção - Graduação

A Seção de Ensino de Fortificação e Construção (SE/2) possui sete laboratórios, que apresentam infraestrutura para a realização de pesquisas de relevância nas áreas de estruturas de concreto, obras de terra, recursos hídricos, pavimentação rodoviária e ferroviária, e com forte componente inovador.

Além desses laboratórios específicos da SE/2, a eficiente sinergia existente entre os diversos laboratórios de outros Programas de Pós-graduação do IME tem permitido a realização de ensaios especiais em parceira com outros laboratórios, como os da Engenharia de Materiais, da Engenharia Química, da Engenharia Mecânica e da Engenharia Elétrica.

Anualmente, recursos da verba orçamentária do Ministério da Defesa são investidos nestes laboratórios, e a manutenção da infraestrutura das instalações é realizada pela Prefeitura do IME. Há também verbas oriundas de projetos de pesquisa e órgãos de fomento, permitindo a sua constante modernização, desencadeando a solicitação de outras universidades públicas para realização de parte de suas pesquisas nos mesmos, tais como a PUC-Rio, COPPE-UFRJ, UERJ e UFF. O PPGT compartilha os seguintes laboratórios com a SE/2:

Laboratório de Hidráulica

O laboratório realiza, há mais de meio século, atividades de pesquisa e de formação de recursos humanos para o EB e para a sociedade com o suporte das suas instalações, plenamente operacionais, além de apoios específicos, a seguir discriminados:

- aulas práticas, em complemento ao ensino teórico, para os alunos que cursam o PPGT nas áreas de Hidráulica Fluvial e de Obras Hidráulicas e Portuárias, além daqueles da SE/2, Engenharia Química, Engenharia Mecânica, Engenharia Cartográfica e Engenharia Elétrica, e da PUC-Rio e da UERJ.

- dissertações de mestrado em parceria com empresas e outras universidades, além de trabalhos de iniciação à pesquisa e projetos de final de curso para a graduação.

- 4 circuitos fechados para simularem aproveitamentos hidrelétricos completos, cada um deles com um tipo de turbina hidráulica: 1 com turbina Francis e caixa espiral, 1 com turbina Francis sem caixa espiral, 1 com turbina Pelton e 1 com turbina Michell-Banki.

- no campo das turbomáquinas hidráulicas, circuitos para a simulação de sistemas de bombeamento, utilizando turbo-bombas centrífugas de pequeno, médio e grande porte.

- 2 canais hidráulicos de declividade variável, 1 módulo hidrológico para simulação de chuvas e infiltração de água no solo e 1 equipamento para testes de trajetória de jatos de água. Destacam-se equipamentos para testes em hidrostática e propriedades dos fluidos, circuitos para estudo de perdas de carga de escoamentos em tubos, viscosímetros Saybolt, Engler e Höppler, bocais, vertedores, tubos de Pitot, molinetes, pluviômetros e estação de tratamento de água compacta.

- no campo da dinâmica dos fluidos computacional (CFD-Computational Fluid Dynamics), o laboratório utiliza os modernos softwares de CFD: ANSYS, CFX, Fluent e HEC-RAS para simulações, e desenvolve ferramentas computacionais próprias para aplicações específicas.

Os alunos militares do PPGT participam ativamente em atividades de projeto, manutenção e capacitação de recursos humanos em hidráulica e meio ambiente para o EB e o Ministério da Defesa.

Equipamentos do Laboratório de Hidráulica

Laboratório de Materiais de Construção e Concreto

Os alunos do PPGT utilizam o laboratório planejando e realizando experimentos quando desenvolvem trabalhos das diversas disciplinas e suas dissertações. Os alunos de graduação da SE/2 e os de pós-graduação em Engenharia de Materiais e de Defesa do IME, assim como os de graduação e pós-graduação em engenharia civil de outras instituições de ensino, a exemplo da UERJ e PUC-Rio realizam no laboratório, trabalhos de pesquisa complementares, desenvolvem dissertações e teses, atividades de iniciação à pesquisa e trabalhos de final de curso.

Os equipamentos necessários ao controle tecnológico permitem tanto a avaliação das características físicas e mecânicas dos materiais empregados na construção civil, como madeira, concreto, aço e materiais compósitos, quanto do comportamento de elementos estruturais, por meio de modelos reduzidos. Os principais equipamentos são 4 máquinas universais de ensaio (capacidades de 1000 kN, 500 kN, 300 kN e 250 kN), 3 prensas (capacidades de 5000 kN, 1000 kN e 100 kN) e 4 atuadores hidráulicos (capacidades de 1000 kN (dois), 250 kN e 50 kN), além de sensores para medição de deslocamento, da aceleração e da deformação dos elementos estruturais.

Convém ressaltar que a prensa de 5000 kN é uma das poucas existentes no país, sendo muito utilizada para a realização dos ensaios com concreto de alta resistência, inclusive por outras instituições de ensino; a máquina universal de 300 kN apresenta todos os dispositivos para ensaios de peças de madeira segundo a NBR 7190, e a prensa de 100 kN e os 4 atuadores possibilitam a realização de ensaios com carregamentos estáticos e dinâmicos.

Para os ensaios de tração, compressão, flexão e cisalhamento de diferentes materiais de construção utilizam-se as outras máquinas universais, além de uma laje de reação de 4,0m x 3,5m para ensaios com os atuadores.

Empresas privadas apoiam o laboratório com materiais para a LP Materiais e Estruturas para Infraestrutura de Transportes. Evidências desse apoio são as empresas LafargeHolcim (cimento para concreto), MC Bauchemie Brasil e Basf Construction Chemical Brasil (adições e aditivos para concreto), Rogertec (adesivos, aditivos e fibras), Maccaferri (fibras de aço), Stratus Compostos Estruturais e Cogumelo (barras longitudinais, a primeira, e estribos pultrudados de material compósito de fibra de vidro e resina, as duas), Geobrugg (fibras de poliolefina) e Premag Sistema de Construções (disponibiliza o pátio da fábrica, materiais e mão-de-obra para a concretagem de vigas com dimensões maiores do que 2m de comprimento).

A verba orçamentária do EB e o apoio financeiro de órgãos de fomento, tais como a FAPERJ garantem a manutenção dos equipamentos.

Equipamentos do Laboratório de Materiais de Construção e Concreto

Laboratório de Solos

Os alunos do PPGT da área de INFRA, tanto das LPs Infraestrutura dos Sistemas de Transportes e Materiais e Estruturas para Transportes desenvolvem pesquisas, por exemplo, do comportamento resiliente de solos tropicais em pavimentação rodoviária, agregados artificiais de argila calcinada, comportamento de misturas asfálticas e lastros ferroviários.

O laboratório dispõe de todos os equipamentos necessários à realização dos ensaios de caracterização completa, compactação, CBR, adensamento, permeabilidade, cisalhamento direto, compressão triaxial estático e compressão triaxial com carga repetida.

O equipamento triaxial dinâmico permite não somente a programação de ciclos de carga com velocidade controlada para estudos e pesquisas relativos ao comportamento resiliente de solos tropicais brasileiros utilizados em pavimentação rodoviária, principalmente na região amazônica, quanto à avaliação automatizada da vida de fadiga de corpos de prova de misturas asfálticas. Esse equipamento insere o IME no restrito rol de universidades que o possuem. Em 2021 foram adquiridos dois novos equipamentos triaxiais dinâmicos.

Um moderno sistema de aquisição de dados, com oito canais de entrada para células de carga, transdutores de pressão e sensores de deformação, permite a automatização da maioria dos equipamentos de ensaios convencionais.

O laboratório dispõe de uma sala para ensaios à temperatura controlada, onde são realizados os ensaios de adensamento e ensaios triaxiais com controle de temperatura. Dispõe também de equipamentos para instrumentação e monitoramento de campo, tais como o GPR (Ground Penetration Radar) com 2 antenas, uma leitora de fibra ótica e uma sonda inclinométrica.

O laboratório atende ao curso de graduação da SE/2, bem como ao curso de especialização dos sargentos que atuam nos 9 Batalhões de Engenharia de Construção, 2 Batalhões Ferroviários e uma Companhia de Engenharia de Construção, espalhados pelo país.

Laboratório de Ligantes e Misturas Betuminosas

Os alunos do PPGT têm à sua disposição os mais modernos equipamentos de análise dos materiais empregados em pavimentação asfáltica, em mais de 200 m2 de área construída, que atendem aos alunos de graduação e atraem parcerias para pesquisas e cooperação acadêmica, como as atuais como PUC/Rio, COPPE/UFRJ e UFOP.

Entre os principais, destacam-se o viscosímetro rotacional, a estufa de filme fino rotativo (RTFOT), os ductilômetros, os fornos, os extratores de betume, os destiladores, os penetrômetros para classificação de solos, o aparelho simulador de tráfego LWT, o aparelho de abrasão por via úmida WTAT, os compactadores Marshall, o compactador giratório, a prensa de fadiga por compressão diametral, os extratores de amostra, os banhos-maria, o Light Weight Deflectometer (LWD), aqueles para ensaio Bailey de análise de granulometria de agregados e o conjunto tipo Abson para recuperação de ligantes asfálticos. Convém ressaltar que a empresa Angloamerican doou um conjunto completo do equipamento Soxlet com capacidade de 4.000 ml.

Para caracterização de ligantes asfálticos e de comportamento de misturas betuminosas, o laboratório tem um moderno sistema de ensaios triaxiais de carga repetida, com o qual se realizam estudos relativos à resiliência de materiais usados nas diversas camadas do pavimento, bem como de comportamento à fadiga de misturas asfálticas nos revestimentos. Os equipamentos não convencionais para estudo de envelhecimento e de caracterização de asfaltos modificados por polímeros permitem pesquisas relativas ao comportamento de ligantes e de revestimentos asfálticos brasileiros.

Neste laboratório é possível realizar estudos relativos à manutenção e à restauração de pavimentos asfálticos, bem como toda a caracterização de agregados pétreos convencionais e alternativos para pavimentação; entre os materiais alternativos citam-se: borracha moída de pneu, cinzas volantes, escória de aciaria, escória de ferroníquel, escória de manganês, resíduos de produção de ardósia e fibras de coco.

Em 2020, o PPGT adquiriu um compactador de misturas asfálticas do tipo giratório, ou por amassamento, ao custo de US$ 30.000,00, permitindo utilizar o método Superpave, considerado o mais moderno método de dosagem de misturas asfálticas do mundo, tornando o Laboratório um dos poucos a dominar, no Brasil, essa nova tecnologia.

No momento em que o PPGT passou a integrar a Rede Temática de Tecnologia em Asfalto, da qual fazem parte as mais importantes universidades brasileiras, a Petrobras, por meio de um convênio de cooperação técnica, garantiu a viabilização financeira da aquisição de equipamentos e realização das obras no laboratório, que se tornou capaz para realizar todos os ensaios de caracterização dos diversos tipos de ligantes asfálticos (cimento asfáltico de petróleo, emulsão asfáltica e asfalto diluído), além de desenvolver estudos e projetos relativos à dosagem e ao comportamento mecânico de misturas asfálticas, a frio e a quente, pelo método Marshall. Atualmente, encontra-se na terceira fase de pesquisa da Rede Temática em Tecnologia de Asfalto, cujo objetivo é o estudo e a modelagem da deformação permanente em pavimentos.

Outras empresas tornaram-se também parceiras do laboratório nas pesquisas de utilização de materiais alternativos em pavimentação: SENAI/Votorantim Metais, para utilização da cinza da caldeira a coque; Samarco, para utilização de resíduos arenosos da mineração de ferro; Ternium e Harsco, ambas para utilização de escória de aciaria da CSN.

Para o EB, por meio do Sistema de Obras de Cooperação, os trabalhos do laboratório contribuíram para garantir a qualidade da pavimentação do Caminho das Neves em Santa Catarina, da restauração da BR-135 MA e da reconstrução da BR-319/AM, da BR-317/RO e da BR-101/PE.

Laboratório de Ensino e Pesquisa em Engenharia Ferroviária (LABFER)

Os alunos do PPGT utilizam os recursos do LABFER (Laboratório de Ensino e Pesquisa em Engenharia Ferroviária) para a aquisição de conhecimentos na área ferroviária, relacionados à via permanente, notadamente o principal software de simulação, o Arena, empregado para aumentar a eficiência da operação dos pontos críticos do sistema, como estações e pátios.

O EB tem uma grande tradição na implantação de obras ferroviárias por meio dos Batalhões Ferroviários, um dos possíveis destinos dos Oficiais egressos.

Para o levantamento da situação de vias permanentes, principalmente visando a análise e a prevenção de descarrilamentos, o LABFER possui Régua de Bitola, GPS de Precisão, Nível Digital, Voidmeter, Versine e Miniprof, cujos dados de levantamentos são analisados pelo software Vampire (Dynamic Vehicle Design and Evaluation).

O LABFER define tecnicamente os materiais e equipamentos compatíveis com novos esforços solicitantes, além de pesquisar e ensinar modos eficientes de operá-los para ampliar a capacidade de carga, otimizando o sistema, o que requer ampliação de pátios de cruzamento e de terminais, aumento da capacidade por eixo, reforço das obras-de-arte e da superestrutura ferroviária, estudo de ligas especiais para aparelhos de choque e tração, além de trilhos, rodas e mancais.

Os discentes do PPGT, como atividade suplementar, podem frequentar o Curso de Especialização em Transporte Ferroviário de Carga e o Curso de Análise e Prevenção de Descarrilamento, promovidos pelo LABFER.

Laboratório de Meteorologia Aplicada e Redução de Riscos e Prevenção de Desastres Naturais (LAMP)

O Laboratório de Meteorologia Aplicada e Redução de Riscos e Prevenção de Desastres Naturais (LAMP) foi criado em 2020 voltado para ensino e pesquisa na área de Meteorologia Aplicada a Redução de Riscos e Prevenção de Desastres Naturais.

O LAMP desenvolve conhecimento científico em temas como: hidrometeorologia; previsão de chuva a curto prazo; redução de riscos e desastres; análise e comparação de dados pluviométricos oriundos de redes de pluviômetros e de radares meteorológicos; análise da variabilidade espaço-temporal de dados meteorológicos; gestão integrada de recursos hídricos e serviços ecossistêmicos; meteorologia aeronáutica; entre outros.

Os discentes do PPGT têm à sua disposição computadores de alto desempenho, que possibilitam o desenvolvimento de pesquisa em modelagem numérica a nível internacional.

Em suas pesquisas, o LAMP utiliza (principalmente) dados oriundos de sensores e radares meteorológicos, redes de pluviômetros e/ou pluviógrafos, redes de drenagem locais, ensaios de campo, e algumas outras fontes. Nesse contexto, parcerias nacionais e internacionais possibilitam a troca de dados e conhecimento, contribuindo para o desenvolvimento científico. Dentre elas, pode-se citar as parcerias com: École Nationale des Ponts et Chaussées (França), Pukyong National University (Coreia do Sul), INEA (Rio de Janeiro), Corpo de Bombeiros do Estado do Rio de Janeiro (Rio de Janeiro), e Censipam (Amazônia). Além dessas, o LAMP mantém contatos com CPTEC/INPE, Defesas Civis de diversos estados e municípios, e CPRM.

Para o ano de 2021, já estão em processo de compra (com verba orçamentária) dois pluviógrafos de báscula e dois pluviômetros Ville de Paris, que serão instalados sobre o IME, possibilitando utilização direta dos alunos do PPGT e da Graduação. E, ainda, planeja-se a aquisição (através de verba orçamentária) de um radar meteorológico banda-X para desenvolvimento de conhecimento científico e aplicação à sociedade.

A importância de uma melhor abordagem e de maior domínio de dados meteorológicos, em particular oriundos de radares meteorológicos, para o EB, Ministério da Defesa e demais Forças é evidenciada pela criação da COMETMIL (Comissão Militar de Meteorologia), que tem por finalidade a coordenação das atividades de meteorologia de interesse militar em território nacional. A COMETMIL atualmente é composta por membros do Ministério da Defesa (Chefia de Logística e Mobilização, Subchefia de Inteligência Operacional, Centro Gestor e Operacional do Sistema de Proteção da Amazônia), dos Comandos da Marinha, Exército e Aeronáutica. Portanto, a própria constituição da COMETMIL já sinaliza o interesse do EB na área meteorológica. E, como sinal de reconhecimento da importância do tema abordado e da notoriedade do IME, do PPGT, e de seu laboratório, o LAMP (através de seu Chefe, Professor Cap Igor PAZ) foi convidado a colaborar científica e tecnicamente com a COMETMIL, o que já tem sido realizado desde a criação do laboratório.

Laboratório de Informática

O PPGT dispõe de um laboratório de informática com 20 estações de trabalho e um Smartboard. Os computadores possuem o sistema operacional Windows com o software VMware Workstation para a virtualização de outros sistemas operacionais, o qual possibilita a compatibilidade com softwares compilados em outras plataformas, incluindo o Linux. Desse modo, permite-se o desenvolvimento e a utilização de sistemas livres sem prescindir da utilização de aplicativos comerciais. O laboratório possui controle de acesso por biometria e é disponibilizado pelo Coordenador de Informática da SE/2 aos discentes da graduação, pós-graduação e demais pesquisadores.

O PPGT tem um portal próprio: http://transportes.ime.eb.mil.br, onde se encontram as informações do curso, e os textos de todas as dissertações em formato PDF.

Destaque-se o acervo de programas dedicados à solução dos problemas de Engenharia de Transportes:

a) PO

ARENA: simulação

AIMMS: modelagem matemática e otimização

HICAP: engenharia de tráfego

LINDO e WinQSB: otimização

MATLAB: cálculo numérico, simulação e visualização científica

QGIS: geoprocessamento

TRANSCAD: planejamento dos transportes

b) INFRA

ANSYS e DIANA: modelagem de problemas da Eng. Civil

AutoCAD, AutoCAD Civil 3D e Revit: projetos de Eng. Civil

SAP e EBERICK: Análise e dimensionamento de estruturas de concreto armado

GEOSLOPE, ROCSCIENCE e PLAXIS: modelagem geotécnica

TOPOGRAPH: projeto geométrico avançado de estradas

A Rede do IME, ligada à Rede Rio, proporciona o acesso à Internet, principalmente aos periódicos científicos, proporcionado pela CAPES, facilitando as pesquisas bibliográficas, que resultam em dissertações de nível internacional. A interligação dos computadores permite o uso compartilhado de laboratórios, salas de estudos, salas de aula (com projetor multimídia e conexão sem fio), impressoras, copiadoras e scanners. Em 2020, devido à pandemia, todos os alunos e professores tiveram acesso às informações, bibliotecas digitais e aos programas do laboratório via VPN do IME.

Na parte administrativa, a ligação com a Secretaria pela Intranet facilita a matrícula e o acompanhamento da vida acadêmica do aluno, além de facilidade de comunicação de informações sobre o calendário escolar e normas em vigor.