SENSITIVITY ANALYSIS OF TRACK VIBRATIONS DUE TO VERTICAL STIFFNESS VARIATION IN HIGH-SPEED RAILWAYS

High speed trains, when crossing regions with abrupt changes in vertical stiffness of the track and/or subsoil, may generate excessive ground and track vibrations. There is an urgent need for specific analyses of this problem so as to allow reliable esimates of vibration amplitude. Full understanding of these phenomena will lead to new construction solutions and mitigation of undesirable features. In this paper analytical transient solutions of dynamic response of one-dimensional systems with sudden change of foundation stiffness are derived. Results are expressed in terms of vertical displacement. Sensitivity analysis of the response amplitude is also performed. The analytical expressions presented herein, to the authors’ knowledge, have not been published yet. Although related to one-dimensional cases, they can give useful insight into the problem. Nevertheless, in order to obtain realistic response, vehicle- rail interaction cannot be omitted. Results and conclusions are confirmed using general purpose commercial software ANSYS. In conclusion, this work contributes to a better understanding of the additional vibration phenomenon due to vertical stiffness variation, permitting better control of the train velocity and optimization of the track design.

Vibrações transversais em vigas finitas sujeitas a cargas móveis: radiação de transição associada à mudança brusca da rigidez vertical de fundação

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, ramo de Estruturas

Anti-vibration gloves and the forearm efforts during tools operations

The objective of this paper is to analyze the forearm muscular contraction levels associated to the use of anti-vibration gloves, by comparing the contraction levels with gloves and without gloves. Two different vibration tools were used in a simulated work environment: (1) A compact Duty Multi-Cutter Bosch and (2) and a Percussion Drill with a drill bit Ø20 mm. Standard operations were performed by each subject in the following materials: (1) Performing cross- sectional cuts in 80x40 mm pine section and (2) performing 20 mm diameter holes in a concrete slab 2 x 2 m, 70 mm thick. The forearm contraction level were measured by surface electromyography in four different muscles: Flexor Digitorum Superficialis (FDS), Flexor Carpi Ulnaris (FCU), Extensor Carpi Radialis Longus (ECRL) e Extensor Carpi Ulnaris (ECU). For the flexor muscles (FDS, FCU), an increase tendency in muscular contraction was observed when the operations are performed without gloves (2-5% MVE increase in the FDS and 3-9% MVE increase in the FCU). For the extensor muscles ECU a decrease tendency in muscular contraction was observed when the operations are performed without gloves (1-10% MVE decrease). Any tendency was found in the ECRL muscle. ECU was the muscle with the highest contraction level for 79% and 71% of the operators, during the operations respectively with the multi-cutter (P50= 27-30%MVE) and with the percussion drill (P50=46-55%MVE). As a final conclusion from this study, anti- vibration gloves may increase the forearm fatigue in the posterior region of the forearm (ECU muscle) during operations with the mentioned tools

Design of New Materials for Passive Vibration Control

The objective of this contribution is to extend the models of cellular/composite material design to nonlinear material behaviour and apply them for design of materials for passive vibration control. As a first step a computational tool allowing determination of optimised one-dimensional isolator behaviour was developed. This model can serve as a representation for idealised macroscopic behaviour. Optimal isolator behaviour to a given set of loads is obtained by generic probabilistic metaalgorithm, simulated annealing. Cost functional involves minimization of maximum response amplitude in a set of predefined time intervals and maximization of total energy absorbed in the first loop. Dependence of the global optimum on several combinations of leading parameters of the simulated annealing procedure, like neighbourhood definition and annealing schedule, is also studied and analyzed. Obtained results facilitate the design of elastomeric cellular materials with improved behaviour in terms of dynamic stiffness for passive vibration control.

Ground Vibrations Induced by High-Speed Trains in Regions with Sudden Foundation Stiffness Change

In this paper analytical transient solutions of dynamic response of one-dimensional systems with sudden change of foundation stiffness are derived. In more details, cantilever dynamic response, expressed in terms of vertical displacement, is extended to account for elastic foundation and then two cantilever solutions, corresponding to beams clamped on left and right hand side, with different value of Winkler constant are connected together by continuity conditions. The internal forces, as the unknowns, can be introduced by the same values in both clamped beam solutions and solved. Assumption about time variation of internal forces at the section of discontinuity must be adopted and originally analytical solution will have to include numerical procedure.

The Influence of Damping on Vibration Induced by High-Speed Trains

Passage of high-speed trains may induce high ground and track vibrations, which, besides increasing wheel, rail and track deterioration, may have a negative impact on the vehicle stability and on the passengers comfort. In this paper two distinct analyses are presented. The first one is dedicated to efficient decoupling of rail and soil vibrations by suggesting new interface materials in rail-sleeper fixing system, i.e. in the part where damping efficiency can be directly controlled and tested. The second analysis concerns with an adequate model of soils damping. Proper understanding and correct numerical simulation of this behaviour can help in suggesting soil improvement techniques.

Vibration control with shape-memory alloys in civil engineering structures

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil

O financiamento por capitação ajustada pelo risco em contexto de integração vertical de cuidados de saúde : a utilização dos consumos com medicamentos como proxy da carga de doença em ambulatório

RESUMO - Introdução - Com o presente projecto de investigação pretendeu-se estudar o financiamento por capitação ajustado pelo risco em contexto de integração vertical de cuidados de saúde, recorrendo particularmente a informação sobre o consumo de medicamentos em ambulatório como proxy da carga de doença. No nosso país, factores como a expansão de estruturas de oferta verticalmente integradas, inadequação histórica da sua forma de pagamento e a recente possibilidade de dispor de informação sobre o consumo de medicamentos de ambulatório em bases de dados informatizadas são três fortes motivos para o desenvolvimento de conhecimento associado a esta temática. Metodologia - Este trabalho compreende duas fases principais: i) a adaptação e aplicação de um modelo de consumo de medicamentos que permite estimar a carga de doença em ambulatório (designado de PRx). Nesta fase foi necessário realizar um trabalho de selecção, estruturação e classificação do modelo. A sua aplicação envolveu a utilização de bases de dados informatizadas de consumos com medicamentos nos anos de 2007 e 2008 para a região de Saúde do Alentejo; ii) na segunda fase foram simulados três modelos de financiamento alternativos que foram propostos para financiar as ULS em Portugal. Particularmente foram analisadas as dimensões e variáveis de ajustamento pelo risco (índices de mortalidade, morbilidade e custos per capita), sua ponderação relativa e consequente impacto financeiro. Resultados - Com o desenvolvimento do modelo PRx estima-se que 36% dos residentes na região Alentejo têm pelo menos uma doença crónica, sendo a capacidade de estimação do modelo no que respeita aos consumos de medicamentos na ordem dos 0,45 (R2). Este modelo revelou constituir uma alternativa a fontes de informação tradicionais como são os casos de outros estudos internacionais ou o Inquérito Nacional de Saúde. A consideração dos valores do PRx para efeitos de financiamento per capita introduz alterações face a outros modelos propostos neste âmbito. Após a análise dos montantes de financiamento entre os cenários alternativos, obtendo os modelos 1 e 2 níveis de concordância por percentil mais próximos entre si comparativamente ao modelo 3, seleccionou-se o modelo 1 como o mais adequado para a nossa realidade. Conclusão - A aplicação do modelo PRx numa região de saúde permitiu concluir em função dos resultados alcançados, que já existe a possibilidade de estruturação e operacionalização de um modelo que permite estimar a carga de doença em ambulatório a partir de informação relativa ao seu perfil de consumo de medicamentos dos utentes. A utilização desta informação para efeitos de financiamento de organizações de saúde verticalmente integradas provoca uma variação no seu actual nível de financiamento. Entendendo este estudo como um ponto de partida onde apenas uma parte da presente temática ficará definida, outras questões estruturantes do actual sistema de financiamento não deverão também ser olvidadas neste contexto. ------- ABSTRACT - Introduction - The main goal of this study was the development of a risk adjustment model for financing integrated delivery systems (IDS) in Portugal. The recent improvement of patient records, mainly at primary care level, the historical inadequacy of payment models and the increasing number of IDS were three important factors that drove us to develop new approaches for risk adjustment in our country. Methods - The work was divided in two steps: the development of a pharmacy-based model in Portugal and the proposal of a risk adjustment model for financing IDS. In the first step an expert panel was specially formed to classify more than 33.000 codes included in Portuguese pharmacy national codes into 33 chronic conditions. The study included population of Alentejo Region in Portugal (N=441.550 patients) during 2007 and 2008. Using pharmacy data extracted from three databases: prescription, private pharmacies and hospital ambulatory pharmacies we estimated a regression model including Potential Years of Life Lost, Complexity, Severity and PRx information as dependent variables to assess total cost as the independent variable. This healthcare financing model was compared with other two models proposed for IDS. Results - The more prevalent chronic conditions are cardiovascular (34%), psychiatric disorders (10%) and diabetes (10%). These results are also consistent with the National Health Survey. Apparently the model presents some limitations in identifying patients with rheumatic conditions, since it underestimates prevalence and future drug expenditure. We obtained a R2 value of 0,45, which constitutes a good value comparing with the state of the art. After testing three scenarios we propose a model for financing IDS in Portugal. Conclusion - Drug information is a good alternative to diagnosis in determining morbidity level in a population basis through ambulatory care data. This model offers potential benefits to estimate chronic conditions and future drug costs in the Portuguese healthcare system. This information could be important to resource allocation decision process, especially concerning risk adjustment and healthcare financing.

Design of New Materials for Passive Vibration Control

The aim of this contribution is to extend the techniques of composite materials design to non-linear material behaviour and apply it for design of new materials for passive vibration control. As a first step a computational tool allowing determination of macroscopic optimized one-dimensional isolator behaviour was developed. Voigt, Maxwell, standard and more complex material models can be implemented. Objective function considers minimization of the initial reaction and/or displacement peak as well as minimization of the steady-state amplitude of reaction and/or displacement. The complex stiffness approach is used to formulate the governing equations in an efficient way. Material stiffness parameters are assumed as non-linear functions of the displacement. The numerical solution is performed in the complex space. The steady-state solution in the complex space is obtained by an iterative process based on the shooting method which imposes the conditions of periodicity with respect to the known value of the period. Extension of the shooting method to the complex space is presented and verified. Non-linear behaviour of material parameters is then optimized by generic probabilistic meta-algorithm, simulated annealing. Dependence of the global optimum on several combinations of leading parameters of the simulated annealing procedure, like neighbourhood definition and annealing schedule, is also studied and analyzed. Procedure is programmed in MATLAB environment.

Internamentos por causas sensíveis a cuidados de ambulatório em contexto de integração vertical

RESUMO - Introdução: A criação das Unidades Locais de Saúde (ULS) em Portugal reconheceu a necessidade de reorganização do sistema para responder a novas exigências, apostando no caminho da integração vertical e da prestação de cuidados globais. A primeira ULS foi criada em Portugal em 1999, actualmente existem sete. Objectivo: Analisar a influência do modelo organizacional dos prestadores no número e tipo de internamentos por causas sensíveis a cuidados de ambulatório (ICSCA). Metodologia: Foram determinados os ICSCA segundo a metodologia do Canadian Institute for Health Information e respectivas taxas padronizadas nos distritos das unidades seleccionadas, entre 2006 e 2010. Utilizou-se o método da diferença das diferenças para a comparação dos períodos pré e pós-ULS, utilizando como caso controle um distrito em que os prestadores estão organizados no modelo clássico, Hospitais+ACES. Resultados: Foram incluídos no estudo 4.446 ICSCA (6,27% do total de internamentos). Existiram em média 296,4 internamentos anuais por distrito, sendo a taxa média 252,7 int.100.000 hab. Após a criação da ULS 1 evitaram-se, em média, mais 36% internamentos (93,3 int. 100.000 hab.). Na ULS 2, pelo contrário, houve um acréscimo de 7% na taxa de internamento (17,6 int. 100.000 hab.). Discussão e conclusão: Não foi encontrado um padrão na variação nas taxas de ICSCA após a criação das ULS. Será necessário alargar o estudo a um maior número de prestadores. A compreensão das razões destes resultados implica o estudo dos indicadores socioeconómicos, epidemiológicos e geográficos das populações, bem como as características dos prestadores (Hospitais e CSP).

Definição de um modelo de incentivo de profissionais de saúde em contexto de integração vertical e financiamento capitativo de cuidados de saúde

RESUMO - Contexto Os indivíduos, tal como as instituições, não são imunes a incentivos. No entanto, enquanto os modelos de incentivos das instituições têm sido alvo de diferentes evoluções, o mesmo não se verificou ao nível dos profissionais. Esta situação não se figura compatível com a complexidade de gestão de recursos humanos, devendo ser obviada para potenciar o alinhamento entre os interesses institucionais e os dos próprios profissionais. Objectivos Estudar a atribuição de incentivos a profissionais de saúde no contexto de organizações com integração vertical de cuidados. Metodologia A metodologia adoptada compreendeu três fases. Numa primeira procedeu-se à revisão sistemática de literatura relativa à: (1) construção de modelos de incentivo a profissionais em diferentes sistemas de saúde e tipo de prestadores; e (2) identificação de medidas de custo-efectividade comprovada. Tendo por base esta evidência, a par de documentação oficial ao nível do modelo de financiamento das ULS, procedeu-se, numa segunda fase, à construção de um modelo de incentivo base com recurso à ferramenta Microsoft Excel. Por último, numa terceira etapa, procedeu-se à adaptação do modelo base construído na etapa transacta tendo por base informação obtida mediante a realização de um estudo retrospectivo in loco na ULS do Baixo Alentejo (ULSBA). Em adição, procedeu-se à estimativa do impacto na perspectiva da ULS e dos profissionais para o cenário base e diversas análises de sensibilidade. Resultados No que respeita à estrutura, o modelo base de incentivos a profissionais apresenta 44 indicadores, distribuídos por cinco dimensões de análise, sendo que 28 indicadores (63,6%) são de processo e 14 (31,8%) de resultado. Relativamente às dimensões em análise, verifica-se uma predominância de indicadores ao nível da dimensão eficiência e qualidade assistencial, totalizando 35 (i.e. 79,5% dos 44 indicadores). No que respeita ao destinatário, 14 indicadores (31,8%) apresentam uma visão holística da ULS, 17 (38,6%) encontram-se adstritos unicamente aos cuidados primários e os remanescentes 13 (29,5%) aos cuidados hospitalares. Cerca de 85% dos actuais incentivos da ULSBA decorre da unidade de pagamento salarial secundada pelo pagamento de suplementos (12%). Não obstante, o estudo retrospectivo da ULSBA confirmou o cenário expectável de ausência de um modelo de incentivo homogéneos e transversal à ULS, transparecendo importantes assimetrias entre diferentes unidades prestadoras e/ou profissionais de saúde. De forma relevante importa apontar a insuficiência de incentivos capitacionais (ao contrário do que sucede com o modelo de incentivo da própria ULSBA) ou adstritos a índices de desempenho. Tendo em consideração o modelo de incentivo concebido e adaptado à realidade da ULSBA, a par do plano de implementação, estima-se que o modelo de incentivos gere: (1) poupanças na perspectiva da ULS (entre 2,5% a 3,5% do orçamento global da ULSBA); e (2) um incremento de remuneração ao nível dos profissionais (entre 5% a 15% do salario base). O supracitado – aparentemente contraditório - decorre da aposta em medidas de custo-efectividade contrastada e um alinhamento entre o modelo proposto e o vigente para o próprio financiamento da unidade, apostando numa clara estratégia de ganhos mútuos. As análises de sensibilidade realizadas permitem conferir a solidez e robustez do modelo a significativas variações em parâmetros chave.

Integração vertical de cuidados : o impacto nos custos do internamento hospitalar

RESUMO - Introdução: A integração vertical de cuidados surge em Portugal em 1999 com a criação da primeira Unidade Local de Saúde (ULS) em Matosinhos. Este modelo de gestão tem como principal objetivo reorganizar o sistema para responder de forma mais custo-efetiva às necessidades atuais. Objetivo: Analisar o impacto da criação das ULS nos custos do internamento hospitalar português. Metodologia: Para apurar o custo médio estimado por episódio de internamento hospitalar utilizou-se a metodologia dos Custos Estimados com base na Contabilidade Analítica. Contudo, não foram imputados custos por diária de internamento por centro de produção, mas apenas por doente saído em determinado hospital. Para efeitos de comparação dos modelos de gestão organizacionais consideraram-se variáveis demográficas e variáveis de produção. Resultados: Da análise global, os hospitais integrados em ULS apresentam um custo médio estimado por episódio de internamento inferior quando comparados com os restantes. Em 2004 os hospitais sem modelo de integração vertical de cuidados apresentam uma diferença de custos de aproximadamente 714,00€. No ano 2009, último ano em análise, esta diferença é mais ténue situando-se nos 232,00€ quando comparados com hospitais integrados em ULS. Discussão e Conclusão: Não existe uma tendência definida no que respeita à diferença de custos quando se comparam os diferentes modelos organizacionais. É importante que em estudos futuros se alargue a amostra ao total de prestadores e se aprofundem os fatores que influênciam os custos de internamento. A compreensão dos indicadores sociodemográficos, demora média, e produção realizada, numa ótica de custo efetividade e qualidade, permitirá resultados com menor grau de viés.