Análise dinâmica de uma estrutura: estudo numérico e experimental

Com o presente trabalho pretende-se estudar e compreender o comportamento dinâmico de estruturas de engenharia civil, de forma a permitir a elaboração de algumas metodologias para o estudo e análise de problemas de dinâmica de estruturas. Apresenta-se uma revisão dos principais fundamentos da modelação matemática do comportamento dinâmico, com o estudo de sistemas de 1 grau de liberdade e posterior generalização para sistemas de múltiplos graus de liberdade. Apresentam-se também as formulações para análises de identificação modal no domínio do tempo e no domínio da frequência. Atendendo que a resolução do problema dinâmico deve cumprir duas etapas: integração no Espaço, e integração no tempo. Para a 1a etapa abordam-se os fundamentos dos métodos numéricos de integração no espaço (em particular, o método dos elementos finitos) com vista á implementação da sua formulação na ferramenta computacional freeFEM++. Para a 2a etapa abordam-se os métodos numéricos de integração no domínio do tempo (em particular, o método de Newmark), de forma a determinar a resposta de uma estrutura quando submetida a acções dinâmicas. Adicionalmente são introduzidos alguns conceitos essenciais ao estudo de resultados experimentais obtidos através da realização de ensaios de vibrações. Por último, estuda-se um modelo físico de um edifício de dois pisos, com base na análise de resultados de um ensaio de vibração ambiental e no desenvolvimento de dois modelos numéricos (em freeFEM++ e em SAP2000) para comparação e análise dos resultados obtidos e validação da ferramenta computacional desenvolvida. Após a calibração dos modelos numéricos aos resultados obtidos experimentalmente, procede-se a uma análise dinâmica dos modelos numéricos sujeitos a uma acção sísmica, com a posterior comparação e análise de resultados obtidos.

Desenvolvimento de modelos para análise dinâmica de estruturas: Aplicação a barragens de betão e estruturas auxiliares

Com este trabalho mostra-se a importância da utilização integrada de modelos numéricos e de resultados da observação do comportamento dinâmico com vista ao controlo de segurança de grandes estruturas, particularizando para o caso da barragem do Cabril e da respectiva torre das tomadas de água. Descrevem-se os fundamentos da dinâmica de estruturas sob a perspectiva da realização de estudos no domínio do tempo e no domínio da frequência, e referem-se os princípios em que se baseiam as metodologias de identificação modal, utilizadas na interpretação e análise de resultados de ensaios de vibração ambiental. Apresentam-se os fundamentos do método dos elementos finitos na perspectiva da sua implementação computacional para análise dinâmica de estruturas, e apresenta-se sumariamente o programa MEFDIN3D, desenvolvido em MATLAB no âmbito deste trabalho, o qual permite a análise estática e dinâmica de estruturas utilizando elementos finitos de placa e tridimensionais. Analisam-se os parâmetros dinâmicos da torre, em termos de frequências naturais e configurações modais, utilizando modelos numéricos 2D (MEFDIN3D e SAP 2000) e um modelo 3D em SAP 2000. Os resultados destes modelos numéricos são comparados com resultados experimentais obtidos a partir de: i) ensaios de vibração ambiental com medição de acelerações no topo da torre e no corpo da barragem e; ii) de um sistema de observação em contínuo do comportamento dinâmico da barragem do Cabril, recentemente instalado em obra pelo LNEC. Após a calibração dos modelos numéricos, apresenta-se um estudo de previsão do comportamento dinâmico da torre sob acções sísmicas, efectuando a análise no domínio do tempo e por espectro de resposta. Por fim, apresentam-se resultados de um cálculo sísmico 3D da barragem do Cabril com o MEFDIN3D.

Propostas de desenvolvimento dos modelos clássicos de valoração da depreciação física na avaliação imobiliária

A presente dissertação constitui uma proposta de desenvolvimento e melhoria dos modelos de valorização da depreciação física no domínio da avaliação de imóveis. Com o mercado imobiliário a atravessar um período de quebras significativas, são exigidas melhorias e desenvolvimentos na análise das perdas de valor respeitantes às características físicas dos imóveis, nomeadamente ao nível do rigor e transparência. Para tal, nesta dissertação são analisados os métodos tradicionais de avaliação de imóveis e os modelos contabilísticos de valoração da depreciação física, afim de constatar sobre que pontos devem incidir as propostas de desenvolvimento e melhoria. À apresentada uma proposta que visa essencialmente trazer rigor à forma como actualmente são depreciados fisicamente os imóveis, associando o processo que permite valorar essa depreciação à consideração de estruturas de custo de contrução. A associação que é feita tem por objectivo tornar esta actividade não tanto dependente da experiência de quem pratica mas sim baseada em análises mais concretas, rigorosas e bem definidas, conferindo-lhe assim condições para que se torne mais acessível o seu estudo. A proposta é aplicada a dois casos de estudo que permitem retirar conclusões sobre os erros que actualmente são cometidos nesta matéria e as possibilidades de desenvolvimento pela via considerada. Como consequência desses erros surgem informações desviadas da realidade que podem inclusivamente resultar em perdas significativas para os utilizadores da informação. Do trabalho desenvolvido obtêm-se resultados que demonstram a falta de rigor com que actualmente é valorada a depreciação física dos imóveis, nomeadamente com base na comparação entre a metodologia actual e a proposta nesta dissertação e também através da constatação de que na maior parte dos casos não são tidos em conta os aspectos mais significativos para a valoração da depreciação física - as características físicas intrínsecas. Os desenvolvimentos deste tema são de significativo interesse para o mercado imobiliário, uma vez que através deles se diminuem os desvios existentes na valorização de activos.

Desenvolvimento e estudo de modelos de FACTS para o trânsito de energia: aplicação ao estudo das condições técnicas de ligação de linhas MAT

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Modelos de risk based inspection e risk based inspection and maintenance aplicados a sistemas de produção de energias renováveis

A utilização de recursos energéticos renováveis apresenta-se como um caminho vital para a humanidade alcançar um desenvolvimento sustentável. Nesta campanha, a energia eólica surge como um dos principais vectores de orientação tendo evoluído de forma quase exponencial nos últimos anos. No entanto, apesar da sua relativa maturidade, esta tecnologia enfrenta ainda alguns problemas e desafios. Não obstante a experiência empírica da indústria eólica, adquirida nos últimos trinta anos e dos esforços para melhorar a fiabilidade operacional das turbinas, as taxas de falha ainda se apresentam elevadas. Face às correntes práticas de Manutenção das turbinas e parques eólicos e às características de falha, (por vezes catastróficas), existe a necessidade de optimizar as estratégias de manutenção das turbinas eólicas e reduzir os custos durante o ciclo de vida, de modo a maximizar o retorno do investimento. Descreve-se neste trabalho o estado do conhecimento actual face ao objectivo pretendido, a recolha de dados reais da operação e Manutenção, a aplicabilidade dos modelos escolhidos para obtenção da probabilidade de falha, e as consequências e avaliação do risco. Assim, desenvolveu-se uma ferramenta de apoio à decisão, baseada em Modelos de RBI (Risk Based Inspection) e RBIM (Risk Based Inspection and Maintenance) aplicados a turbinas eólicas.

Desenvolvimento da prótese biomecânica do joelho

Este trabalho teve como objectivo o desenvolvimento em computador de uma prótese transfemural para amputados acima do joelho. A prótese desenvolvida replica a geometria conhecida do movimento de rotação no joelho, possui também um cilindro de amortecimento hidráulico, de modo a proporcionar um movimento mais próximo do fisiológico natural. Deste modo garante-se mais estabilidade nas fases de apoio, e maior segurança e conforto aos amputados durante a sua marcha no dia-a-dia. Para desenvolver a prótese realizou-se a modelação computacional da prótese transfemural no SolidWorks 2008. Para obtenção do movimento humano utilizou-se valores de deslocamentos lineares e angulares dos membros inferiores obtidos no Laboratório da biomecânica “MovLab” da Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias. Para captura do movimento utilizou-se o sistema Vicon de captura de imagem e processamento da cinemática do movimento. Foram registados os valores da força de contacto na passada, através do uso de uma plataforma de forças. Com base no modelo desenvolvido foram realizadas várias simulações de dinâmica inversa, sendo criado dois modelos biomecânico correspondentes a uma pessoa com e sem amputação. Utilizando o movimento capturado por vídeo de uma pessoa a Andar Normal, a Correr e a Saltar, comparou-se os resultados obtidos nas simulações com os valores medidos em laboratório. Para as diferentes simulações os valores obtidos de picos máximos das forças tiveram magnitudes bastantes próximas dos valores obtidos em laboratório, o que indica que a metodologia desenvolvida durante este trabalho representa um bom modelo para estudo e desenvolvimento de próteses.

Modelo de especificação e controlo de execuções paralelas e distribuídas

O desenvolvimento actual de aplicações paralelas com processamento intensivo (HPC - High Performance Computing) para alojamento em computadores organizados em Cluster baseia-se muito no modelo de passagem de mensagens, do qual é de realçar os esforços de definição de standards, por exemplo, MPI - Message - Passing Interface. Por outro lado, com a generalização do paradigma de programação orientado aos objectos para ambientes distribuídos (Java RMI, .NET Remoting), existe a possibilidade de considerar que a execução de uma aplicação, de processamento paralelo e intensivo, pode ser decomposta em vários fluxos de execução paralela, em que cada fluxo é constituído por uma ou mais tarefas executadas no contexto de objectos distribuídos. Normalmente, em ambientes baseados em objectos distribuídos, a especificação, controlo e sincronização dos vários fluxos de execução paralela, é realizada de forma explicita e codificada num programa principal (hard-coded), dificultando possíveis e necessárias modificações posteriores. No entanto, existem, neste contexto, trabalhos que propõem uma abordagem de decomposição, seguindo o paradigma de workflow com interacções entre as tarefas por, entre outras, data-flow, control-flow, finite - state - machine. Este trabalho consistiu em propor e explorar um modelo de execução, sincronização e controlo de múltiplas tarefas, que permita de forma flexível desenhar aplicações de processamento intensivo, tirando partido da execução paralela de tarefas em diferentes máquinas. O modelo proposto e consequente implementação, num protótipo experimental, permite: especificar aplicações usando fluxos de execução; submeter fluxos para execução e controlar e monitorizar a execução desses fluxos. As tarefas envolvidas nos fluxos de execução podem executar-se num conjunto de recursos distribuídos. As principais características a realçar no modelo proposto, são a expansibilidade e o desacoplamento entre as diferentes componentes envolvidas na execução dos fluxos de execução. São ainda descritos casos de teste que permitiram validar o modelo e o protótipo implementado. Tendo consciência da necessidade de continuar no futuro esta linha de investigação, este trabalho é um contributo para demonstrar que o paradigma de workflow é adequado para expressar e executar, de forma paralela e distribuída, aplicações complexas de processamento intensivo.

Consumo energético e eficiência da marcha com dois modelos de joelhos protésicos: estudo de caso

Introdução – Os componentes protésicos têm um papel fundamental na eficiência energética da marcha dos indivíduos amputados. Esta é uma área de conhecimento ainda em desenvolvimento, onde a investigação desempenha um papel central. Objectivos – Comparar e analisar o efeito de dois joelhos protésicos, 3R34, monocêntrico modular, de fricção constante, com auxiliar de extensão incorporado (A) e 3R92, monocêntrico modular, com travão de fricção e controlo pneumático da fase de balanço (B) no consumo energético e eficiência da marcha. Metodologia – Um indivíduo do sexo masculino de 27 anos, com amputação transfemural longa, foi sujeito a um protocolo submáximo de avaliação da resposta ao exercício em passadeira rolante (H/P/Cosmos(R) Mercury), através de um sistema de análise de gases breath‑by‑breath (Cosmed Quark PFT Ergo). Foi efetuado o mesmo protocolo com intervalo de dois dias, primeiro utilizando o joelho A e depois o B. As variáveis analisadas foram o consumo de O2 (VO2), o equivalente metabólico (MET) e a eficiência energética da marcha (Quociente de VO2 esperado de um individuo saudável e o VO2 do individuo em estudo). O esforço percecionado foi medido com a escala RPE de Borg. Resultados – O consumo energético com o joelho A (24,2 ml O2/kg/min; 6,9 MET) foi inferior ao obtido com o joelho B (28,68 ml O2/kg/min; 8,2 MET). A eficiência energética da marcha foi mais elevada para o joelho A (43%) do que para o joelho B (39%). Conclusão – A utilização do joelho A na prótese do indivíduo em estudo resulta numa marcha de menor consumo energético e maior eficiência. No entanto, este valor poderá estar influenciado pelo curto período de adaptação ao joelho B, sendo necessários mais estudos para confirmar os resultados do estudo e a influência deste fator. ABSTRACT - Background – Prosthetic components have a crucial role in the energy efficiency of amputee’s gait. This is an area of knowledge still in development, where research plays a central role. Objective – The purpose of this case study is to compare the impact in energy consumption of two prosthetic knees, titanium single‑axis constant friction knee joint with internal extension assist, 3R34 (A) and a single‑axis pneumatic swing phase control, 3R92 (B). Methodology – The participant was a transtibial amputee, male, with 27 years old, with no other clinical or functional impairments. To measure the energy expenditure a submaximal treadmill (H/P/Cosmos(R) Mercury) exercise stress test combined with a breath‑by‑breath analysis system (Cosmed Quark PFT Ergo) was used. The same test was applied to both knees, separated by two days. The analyzed variables were O2 consumption (VO2), metabolic equivalent (MET) and gait efficiency (VO2 ratio expected from a healthy individual and the studied individual). A rate of perceived exertion (Borg’s Scale) was used. Results – The results were favorable to knee A (24.2 ml O2/kg/min; 6.9 MET, 43% efficiency) compared with knee B (28.68 ml O2/kg/min; 8.2 MET, 39% efficiency). Conclusion – In this case, a less energy consumption gait corresponds to the prosthesis with knee A. These values may be influenced by the short adaptation period with knee B, so it’s necessary to perform more studies to confirm the previous results and to understand the truly impact of correct adaptation factor to the best prosthetics components for different patients.

Análise do desempenho da tecnologia 4G LTE

O objectivo deste trabalho passa pelo desenvolvimento de uma ferramenta de simulação dinâmica de recursos rádio em LTE no sentido descendente, com recurso à Framework OMNeT++. A ferramenta desenvolvida permite realizar o planeamento das estações base, simulação e análise de resultados. São descritos os principais aspectos da tecnologia de acesso rádio, designadamente a arquitectura da rede, a codificação, definição dos recursos rádio, os ritmos de transmissão suportados ao nível de canal e o mecanismo de controlo de admissão. Foi definido o cenário de utilização de recursos rádio que inclui a definição de modelos de tráfego e de serviços orientados a pacotes e circuitos. Foi ainda considerado um cenário de referência para a verificação e validação do modelo de simulação. A simulação efectua-se ao nível de sistema, suportada por um modelo dinâmico, estocástico e orientado por eventos discretos de modo a contemplar os diferentes mecanismos característicos da tecnologia OFDMA. Os resultados obtidos permitem a análise de desempenho dos serviços, estações base e sistema ao nível do throughput médio da rede, throughput médio por eNodeB e throughput médio por móvel para além de permitir analisar o contributo de outros parâmetros designadamente, largura de banda, raio de cobertura, perfil dos serviços, esquema de modulação, entre outros. Dos resultados obtidos foi possível verificar que, considerando um cenário com estações base com raio de cobertura de 100 m obteve-se um throughput ao nível do utilizador final igual a 4.69494 Mbps, ou seja, 7 vezes superior quando comparado a estações base com raios de cobertura de 200m.

Modelos de análise de acessibilidade rodoviária em SIG: aplicação ao caso de Moçambique

A presente dissertação analisa o conceito da acessibilidade e como ela pode ser implementada no planeamento de transporte. O principal objectivo deste trabalho é o estudo das acessibilidades rodoviárias regionais em Moçambique, através da utilização de um Sistema de Informação Geográfica (SIG). Acessibilidade refere-se à capacidade para alcançar bens e serviços, bem como actividades. Existem muitos factores que afectam a acessibilidade, incluindo a mobilidade (movimento físico), a qualidade da acessibilidade, as opções de transporte, a conectividade do sistema de transporte e os padrões de uso dos solos e de localização das próprias actividades. A acessibilidade pode ser avaliada sob várias perspectivas, como por exemplo tendo em conta o modo, a localização ou a actividade; hoje em dia, muitas vezes o planeamento convencional tende a esquecer e a depreciar alguns desses factores e perspectivas. Deste modo, uma análise mais abrangente da acessibilidade no planeamento alarga o âmbito das possíveis soluções para os problemas de transporte. Moçambique é um país com grande potencial de desenvolvimento a nível socioeconómico, nos anos vindouros. Para salvaguardar esse potencial de desenvolvimento necessita de garantir acessibilidades adequadas, com níveis de qualidade ajustados a esse desenvolvimento futuro. Para a realização das Análises de Acessibilidades, construiu – se um Modelo da Rede Rodoviária de Moçambique, que passou por muitas fases desde acertos na Topologia da Rede bem como a sua correcta calibração. As análises de acessibilidade efectuadas e as respectivas apresentações de resultados foram desenvolvidas com base num Sistema de Informação Geográfica (SIG). Para a elaboração das análises utilizou – se a população e o PIB. Com base nisto, foi possível determinar alguns Indicadores de Acessibilidade tais como: a Velocidade Equivalente Recta (VER), Indicador de Sinuosidade, Indicador de Gutierrez, e entre outros. Nos dias em que vivemos, ter uma acessibilidade geográfica aos serviços é importante. Por exemplo, ter uma escola ou um mercado próximos é um indício de uma adequada qualidade de vida, a qual pode ter sido baseada num adequado planeamento, de modo a proporcionar uma boa acessibilidade aos vários serviços. O modelo de Rede criado poderá eventualmente ser muito útil a longo prazo, pois contribuirá como uma base de apoio à decisão para a análise de alternativas de investimento rodoviário em função de objectivos associados a melhoria de acessibilidade. No entanto, este foi um dos valores cruciais do modelo criado, que infelizmente não foi possível desenvolver e explorar.

Perspetivas dos professores do 1º ciclo sobre a supervisão no processo de avaliação de desempenho e os seus efeitos no desenvolvimento profissional

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Ciências da Educação, especialização Supervisão em Educação

O desenvolvimento da leitura em função de diferentes métodos

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa no âmbito do Mestrado em Ensino Especial

Formação contínua e supervisão pedagógica: o impacto do Programa Nacional do Ensino do Português no desenvolvimento profissional de professores do 1.º ciclo do Ensino Básico

Este estudo pretende descrever e compreender o processo formativo dos professores do 1.º ciclo do Ensino Básico, no contexto do Programa Nacional de Ensino do Português (PNEP), identificando as suas dimensões mais relevantes e como foi percecionada a supervisão nesse processo de formação contínua. A formação contínua é um suporte do desenvolvimento profissional do professor em que este é agente da sua própria mudança (Day, 1999), deve desenrolar-se em contextos de formação-investigação-ação (Alarcão & Roldão, 2008), pressupor o desenvolvimento de reflexividade (Schön,1987; Nóvoa, 2009), implicar modelos em que o formando é investigador e inovador (Ferry, 1983), estar baseada em princípios de formação de adultos (Nóvoa, 1988) e num modelo de formação e de supervisão (Vasconcelos, 1999; Alarcão e Roldão, 2008). Adotou-se uma metodologia qualitativa baseada em entrevistas semidiretivas realizadas a sete professores (formandos) que frequentaram o PNEP entre 2008 e 2010. Dos resultados obtidos foi possível verificar o impacto positivo que esta modalidade de formação contínua teve no desenvolvimento profissional dos professores preparando-os para a implementação do novo programa de português e permitindo-lhes desmistificar o papel do supervisor através da participação numa experiência de supervisão. O trabalho colaborativo entre professores emergiu durante este processo formativo fomentando a construção de saber em colaboração. O programa teve um impacto positivo nas mudanças sentidas nas práticas pedagógicas dos professores e no aproveitamento dos alunos na área da língua portuguesa.

O papel das funções da demonstração no desenvolvimento dos esquemas demonstrativos dos alunos

Este artigo foca a problemática da demonstração na matemática escolar. Apresenta parte de um estudo que teve como objetivo identificar as formas como os alunos validam os resultados matemáticos, relacionando-as com a prática social desenvolvida na aula. O estudo situa-se num paradigma interpretativo e, focando-se nos significados dos participantes— uma turma de 9.º ano, de onde foi selecionado um grupo de quatro alunos para alvo de registo vídeo e áudio, e a respetiva professora—, foi orientado pelas seguintes questões: 1) qual a natureza da demonstração no contexto escolar?, 2) qual o papel da demonstração na atividade matemática escolar?, e 3) como se relaciona a concretização da demonstração com a prática social desenvolvida na aula de Matemática? Os resultados discutidos no presente artigo reportam-se ao papel das funções da demonstração na evolução dos alunos para a utilização de esquemas demonstrativos dedutivos, quer nas situações pautadas pela existência de uma fase de conjeturação quer nas situações caracterizadas pela ausência de conjeturação.

Desenvolvimento de uma plataforma SIG para apoio ao controlo da segurança das grandes barragens portuguesas

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC