Velocidade da corrosão do aço em argamassas cimentícias modificadas com polímeros

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química

Teor crítico de cloretos para iniciação da corrosão do aço no betão: influência do estado de superfície da armadura

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica - Processos Químicos

Corrosão das armaduras do betão armado: causas, consequências, prevenção e projeto de durabilidade

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Dynamic equilibrium through reinforcement learning

Reinforcement Learning is an area of Machine Learning that deals with how an agent should take actions in an environment such as to maximize the notion of accumulated reward. This type of learning is inspired by the way humans learn and has led to the creation of various algorithms for reinforcement learning. These algorithms focus on the way in which an agent’s behaviour can be improved, assuming independence as to their surroundings. The current work studies the application of reinforcement learning methods to solve the inverted pendulum problem. The importance of the variability of the environment (factors that are external to the agent) on the execution of reinforcement learning agents is studied by using a model that seeks to obtain equilibrium (stability) through dynamism – a Cart-Pole system or inverted pendulum. We sought to improve the behaviour of the autonomous agents by changing the information passed to them, while maintaining the agent’s internal parameters constant (learning rate, discount factors, decay rate, etc.), instead of the classical approach of tuning the agent’s internal parameters. The influence of changes on the state set and the action set on an agent’s capability to solve the Cart-pole problem was studied. We have studied typical behaviour of reinforcement learning agents applied to the classic BOXES model and a new form of characterizing the environment was proposed using the notion of convergence towards a reference value. We demonstrate the gain in performance of this new method applied to a Q-Learning agent.

The effect of the angle of incidence on the aqueous corrosion of ion implanted M50 steel substrates

Following work on tantalum and chromium implanted flat M50 steel substrates, this work reports on the electrochemical behaviour of M50 steel implanted with tantalum and chromium and the effect of the angle of incidence. Proposed optimum doses for resistance to chloride attack were based on the interpretation of results obtained during long-term and accelerated electrochemical testing. After dose optimization from the corrosion viewpoint, substrates were implanted at different angles of incidence (15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°) and their susceptibility to localized corrosion assessed using open-circuit measurements, step by step polarization and cyclic voltammetry at several scan rates (5–50 mV s-1). Results showed, for tantalum implanted samples, an ennoblement of the pitting potential of approximately 0.5 V for an angle of incidence of 90°. A retained dose of 5 × 1016 atoms cm-2 was found by depth profiling with Rutherford backscattering spectrometry. The retained dose decreases rapidly with angle of incidence. The breakdown potential varies roughly linearly with the angle of incidence up to 30° falling fast to reach -0.1 V (vs. a saturated calomel electrode (SCE)) for 15°. Chromium was found to behave differently. Maximum corrosion resistance was found for angles of 45°–60° according to current densities and breakdown potentials. Cr+ depth profiles ((p,γ) resonance broadening method), showed that retained doses up to an angle of 60° did not change much from the implanted dose at 90°, 2 × 1017 Cr atoms cm-2. The retained implantation dose for tantalum and chromium was found to follow a (cos θ)8/3 dependence where θ is the angle between the sample normal and the beam direction.

Anti-Corrosion performance of a new silane coating for corrosion protection of AZ31 Magnesium alloy in Hank’s solution

Mg alloys can be used as bioresorsable metallic implants. However, the high corrosion rate of magnesium alloys has limited their biomedical applications. Although Mg ions are essential to the human body, an excess may cause undesirable health effects. Therefore, surface treatments are required to enhance the corrosion resistance of magnesium parts, decreasing its rate to biocompatible levels and allowing its safe application as bioresorbable metallic implants. The application of biocompatible silane coatings is envisaged as a suitable strategy for retarding the corrosion process of magnesium alloys. In the current work, a new glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) based coating was tested on AZ31 magnesium substrates subjected to different surface conditioning procedures before coating deposition. The surface conditioning included a short etching with hydrofluoric acid (HF) or a dc polarisation in alkaline electrolyte. The silane coated samples were immersed in Hank's solution and the protective performance of the coating was studied through electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The EIS data was treated by new equivalent circuit models and the results revealed that the surface conditioning process plays a key role in the effectiveness of the silane coating. The HF treated samples led to the highest impedance values and delayed the coating degradation, compared to the mechanically polished samples or to those submitted to dc polarisation.

"In-vitro" corrosion behaviour of the magnesium alloy with Al and Zn (AZ31) protected with a biodegradable polycaprolactone coating loaded with hydroxyapatite and cephalexin

Mg alloys are very susceptible to corrosion in physiological media. This behaviour limits its widespread use in biomedical applications as bioresorbable implants, but it can be controlled by applying protective coatings. On one hand, coatings must delay and control the degradation process of the bare alloy and, on the other hand, they must be functional and biocompatible. In this study a biocompatible polycaprolactone (PCL) coating was functionalised with nano hydroxyapatite (HA) particles for enhanced biocompatibility and with an antibiotic, cephalexin, for anti-bacterial purposes and applied on the AZ31 alloy. The chemical composition and the surface morphology of the coated samples, before and after the corrosion tests, were studied by scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive x-ray analysis (EDX) and Raman. The results showed that the presence of additives induced the formation of agglomerates and defects in the coating that resulted in the formation of pores during immersion in Hanks' solution. The corrosion resistance of the coated samples was studied in Hank's solution by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results evidenced that all the coatings can provide corrosion protection of the bare alloy. However, in the presence of the additives, corrosion protection decreased. The wetting behaviour of the coating was evaluated by the static contact angle method and it was found that the presence of both hydroxyapatite and cephalexin increased the hydrophilic behaviour of the surface. The results showed that it is possible to tailor a composite coating that can store an antibiotic and nano hydroxyapatite particles, while allowing to control the in-vitro corrosion degradation of the bioresorbable Mg alloy AZ31. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Biofunctional composite coating architectures based on polycaprolactone and nanohydroxyapatite for controlled corrosion activity and enhanced biocompatibility of magnesium AZ31 alloy

In this work a biofunctional composite coating architecture for controlled corrosion activity and enhanced cellular adhesion of AZ31 Mg alloys is proposed. The composite coating consists of a polycaprolactone (PCL) matrix modified with nanohydroxyapatite (HA) applied over a nanometric layer of polyetherimide (PEI). The protective properties of the coating were studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS), a non-disturbing technique, and the coating morphology was investigated by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The results show that the composite coating protects the AZ31 substrate. The barrier properties of the coating can be optimized by changing the PCL concentration. The presence of nanohydroxyapatite particles influences the coating morphology and decreases the corrosion resistance. The biocompatibility was assessed by studying the response of osteoblastic cells on coated samples through resazurin assay, confocal laser scanning microscopy (CLSM) and scanning electron microscopy (SEM). The results show that the polycaprolactone to hydroxyapatite ratio affects the cell behavior and that the presence of hydroxyapatite induces high osteoblastic differentiation. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Carbon nanotubes as reinforcement of cellulose liquid crystalline responsive networks

The incorporation of small amount of highly anisotropic nanoparticles into liquid crystalline hydroxypropylcellulose (LC-HPC) matrix improves its response when is exposed to humidity gradients due to an anisotropic increment of order in the structure. Dispersed nanoparticles give rise to faster order/disorder transitions when exposed to moisture as it is qualitatively observed and quantified by stress-time measurements. The presence of carbon nanotubes derives in a improvement of the mechanical properties of LC-HPC thin films.

Análise funcional comparativa de algoritmos de aprendizagem por reforço

De entre todos os paradigmas de aprendizagem actualmente identificados, a Aprendizagem por Reforço revela-se de especial interesse e aplicabilidade nos inúmeros processos que nos rodeiam: desde a solitária sonda que explora o planeta mais remoto, passando pelo programa especialista que aprende a apoiar a decisão médica pela experiencia adquirida, até ao cão de brincar que faz as delícias da criança interagindo com ela e adaptando-se aos seus gostos, e todo um novo mundo que nos rodeia e apela crescentemente a que façamos mais e melhor nesta área. Desde o aparecimento do conceito de aprendizagem por reforço, diferentes métodos tem sido propostos para a sua concretização, cada um deles abordando aspectos específicos. Duas vertentes distintas, mas complementares entre si, apresentam-se como características chave do processo de aprendizagem por reforço: a obtenção de experiência através da exploração do espaço de estados e o aproveitamento do conhecimento obtido através dessa mesma experiência. Esta dissertação propõe-se seleccionar alguns dos métodos propostos mais promissores de ambas as vertentes de exploração e aproveitamento, efectuar uma implementação de cada um destes sobre uma plataforma modular que permita a simulação do uso de agentes inteligentes e, através da sua aplicação na resolução de diferentes configurações de ambientes padrão, gerar estatísticas funcionais que permitam inferir conclusões que retractem entre outros aspectos a sua eficiência e eficácia comparativas em condições específicas.

Estimativa do recurso associado a um parque eólico e solução ótima de integração do parque numa rede elétrica do sudeste brasileiro

Um dos objetivos da presente dissertação consiste em estimar o recurso eólico num determinado local com base em dados de velocidade e direção de vento de outro local. Para esta estimativa, é utilizado um método que faz a extrapolação dos dados de vento do local onde as medições de velocidade e direção de vento foram realizadas para o local onde se quer estimar o recurso eólico, permitindo assim fazer uma avaliação da potência disponível que se pode obter para uma dada configuração de turbinas eólicas e tendo em consideração fatores topográficos tais como a rugosidade, orografia da superfície e também obstáculos em redor. Este método foi aplicado usando a ferramenta computacional, Wind Atlas Analysis and Aplication Program (WAsP), de modo a avaliar a potência média de um parque eólico na região de Osório, Brasil. O outro objetivo desta dissertação consiste no estudo e definição da melhor ligação do referido parque eólico à rede elétrica local. Para o efeito e após modelização da rede elétrica foram identificados os reforços de rede necessários na zona que irá receber a nova potência do parque eólico. No estudo em causa foram avaliadas quatro alternativas de ligação do parque eólico à rede. A escolha da melhor alternativa de ligação foi efetuada tendo por base uma análise de relação entre benefício de perdas da rede e custos de reforço da rede local.

Reforço estrutural de uma edificação pombalina: acompanhamento em obra

Este trabalho Final de Mestrado consiste na elaboração de um relatório de estágio que reportará o acompanhamento por parte do discente de um reforço estrutural de uma edificação pombalina. Desta forma são definidas as principais características construtivas destas edificações, fazendo um enquadramento histórico-cultural e urbanístico do edifício alvo deste trabalho. Uma vez estudado um tipo de construção especial, são mencionados diversos sistemas e metodologias de reforço que se adequam às características singulares destas construções, ilustrando-se procedimentos e técnicas que normalmente são utilizadas na reabilitação. Procedeu-se ao relato dos trabalhos executados na obra, desde a demolição dos elementos degradados e dissonantes com esta tipologia construtiva, a um estudo mais pormenorizado ao solo de fundação encontrado na zona da edificação e soluções de fundação adoptadas. São descritas neste trabalho quais as medidas adoptadas no reforço da estrutura da edificação, evidenciando os procedimentos e técnicas aplicadas pela empresa. No final deste trabalho, foi efectuada uma modelação do edifício da Rua do Carmo num software de análise estrutural SAP 2000, com o objectivo de modelar de forma aproximada a real geometria do edifício e, através da introdução das variadas acções actuantes na estrutura, fazer determinadas considerações do comportamento da mesma face às solicitações impostas. Pretendeu-se ainda estabelecer uma relação entres os resultados obtidos e as técnicas de reforço utilizadas na reabilitação destes edifícios.

Influência da modelação de núcleos de betão armado no cálculo automático de estruturas de edifícios

O presente trabalho aborda a questão do comportamento e influência estrutural da modelação de um núcleo de secção aberta de parede fina no modelo tridimensional de elementos finitos de um edifício de betão armado, composto por 5 pisos sujeito à acção sísmica regulamentar. Para o efeito, foram considerados os Eurocódigos estruturais, nomeadamente o Eurocódigo 0, Eurocódigo 1 e Eurocódigo 8. A fim de avaliar a importância do tipo de modelação destes elementos estruturais, elemento fundamental para a caracterização da resposta dinâmica, foi desenvolvido um estudo paramétrico, fazendo-se a análise de quatro formas distintas de modelação do mesmo núcleo. Para os mesmos casos de carregamento, é feita uma análise comparativa entre os resultados obtidos a nível de períodos, percentagem de armadura nos pilares e no próprio núcleo bem como os deslocamentos para os modelos em estudo, com recurso a um programa de cálculo automático. O edifício considerado neste trabalho foi modelado com base no programa comercial de cálculo automático SAP 2000 versão 14.4. Posteriormente apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos nos vários modelos em causa e para as várias situações propostas ao longo do trabalho.

Acompanhamento da construção da unidade de cuidados continuados de Juso, em Cascais

O presente Trabalho Final de Mestrado tem por objectivo descrever as actividades desenvolvidas durante a realização de um estágio curricular, no âmbito do Mestrado em Engenharia Civil, no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. A escolha de um estágio curricular relaciona-se com o interesse em aplicar o conhecimento académico adquirido no exercício da profissão na área da construção e reabilitação de edifícios, obtendo assim uma formação mais ampla e completa nesta área, essencial a uma melhor integração no mercado de trabalho. O estágio foi realizado na empresa Casais – Engenharia e Construção, S.A., durante um período de cinco meses, no qual foi possível acompanhar parte da construção da Unidade de Cuidados Continuados de Juso, em Cascais. Esta obra incluiu a reabilitação e ampliação de um edifício já existente. No relatório são descritas as actividades desenvolvidas, dando-se relevo aos processos construtivos utilizados, e chamando a atenção para os problemas encontrados e à forma como estes foram resolvidos, tendo em conta os recursos disponíveis, a legislação aplicável e as boas práticas construtivas.

Projecto de estabilidade da Escola Superior de Enfermagem Artur Ravara

O presente trabalho, refere-se ao projecto de estabilidade, em betão armado e pré-esforçado, da Escola Superior de Enfermagem Artur Ravara, situada na zona da EXPO em Lisboa. O edifício apresenta-se com uma implantação em “L”, tendo como dimensões máximas 38,50m x 54,80m e desenvolve-se em altura por quatro pisos, dos quais, dois são enterrados. A estrutura do edifício em causa, apresenta duas juntas de dilatação, por forma a tornar desprezáveis os efeitos devidos à retracção e diminuição de temperatura, dividindo o edifício em três blocos. As suas fundações são indirectas, constituídas por estacas moldadas no terreno e respectivos maciços de encabeçamento. As lajes são fungiformes aligeiradas de moldes perdidos, de modo a permitir vencer maiores vãos, que variam entre os 6,60m e os 10,00m, e permitindo também maior rapidez de execução e maior economia. As consolas de 3,50m de vão, em laje maciça, são suportadas por vigas pré-esforçadas de secção variável. Para o cálculo automático da estrutura e da obtenção dos respectivos desenhos das armaduras, foi utilizado o programa de cálculo automático, Tricalc 7.1. O conteúdo do projecto em questão, sendo de carácter académico, não corresponde à versão real, à qual não se teve acesso. O dimensionamento das fundações, devido à fraca resistência dos solos e o dimensionamento da estrutura, devido à geometria e dimensões do edifício, permitiram enfrentar desafios interessantes. Tais desafios, deram possibilidade de enriquecer bastante os conhecimentos sobre a engenharia de estruturas.