Detecção de dano estrutural por algoritmos genéticos e sensibilidade modal

A área de pesquisa de testes não-destrutivos é muito importante, trabalhando com o diagnóstico e o monitoramento das condições dos componentes estruturais prevenindo falhas catastróficas. O uso de algoritmos genéticos para identificar mudanças na integridade estrutural através de mudanças nas respostas de vibração da estrutura é um método não-destrutivo que vem sendo pesquisado. Isto se deve ao fato de que são vantajosos em achar o mínimo global em situações difíceis de problemas de otimização, particularmente onde existem muitos mínimos locais como no caso de detecção de dano. Neste trabalho é proposto um algoritmo genético para localizar e avaliar os danos em membros estruturais usando o conceito de mudanças nas freqüências naturais da estrutura. Primeiramente foi realizada uma revisão das técnicas de detecção de dano das últimas décadas. A origem, os fundamentos, principais aspectos, principais características, operações e função objetivo dos algoritmos genéticos também são demonstrados. Uma investigação experimental em estruturas de materiais diferentes foi realizada a fim de se obter uma estrutura capaz de validar o método. Finalmente, se avalia o método com quatro exemplos de estruturas com danos simulados experimentalmente e numericamente. Quando comparados com técnicas clássicas de detecção dano, como sensibilidade modal, os algoritmos genéticos se mostraram mais eficientes. Foram obtidos melhores resultados na localização do que na avaliação das intensidades dos danos nos casos de danos propostos.

Caracterização das propriedades aerodinâmicas de torres metálicas para determinação da resposta devida ao vento

A utilização de torres metálicas treliçadas vem, nos últimos anos, se intensificando em todo o Brasil. Este aumento é resultado do salto tecnológico pelo qual o país passou no início da década de 90, onde a necessidade de ampliação dos sistemas de telecomunicações, principalmente, da telefonia celular, se tornou imprescindível para o seu crescimento tecnológico. Em função disso, vários são os projetos de torres metálicas treliçadas que tem sido contratados pelas diversas empresas de telefonia celular, espalhadas por todo país. No Brasil, onde, pelas benesses da natureza, não há registros de terremotos significativos, e devido ao baixo peso deste tipo de estrutura, a força do vento é o carregamento determinante para a elaboração do projeto estrutural de torres metálicas treliçadas. Sendo assim, se faz necessário perguntar: será que estes projetos estão atendendo às recomendações da norma de vento (NBR 6123/88)? Quais são os riscos aos quais as populações estão sujeitas com a edificação de torres cada vez mais próximas de suas casas? Neste trabalho, tomando como exemplo o projeto de uma torre metálica treliçada que colapsou no ano de 2000 na cidade de Porto Alegre-RS, foram feitas investigações numéricas no sentido de avaliar a integridade estrutural daquela torre ante os carregamentos devidos aos ventos locais, onde se concluiu que a carga de vento implícita no dimensionamento foi bem abaixo daquela calculada pelos padrões da norma brasileira Uma investigação experimental em dois modelos seccionais, um em latão e outro em madeira, construídos a partir de dois trechos da torre estudada, foi realizada a fim de analisar parâmetros aerodinâmicos como coeficientes de arrasto, ângulo de incidência do vento sobre a torre, índice de área exposta e fator de proteção. Os modelos foram construídos na oficina Paulo Francisco Bueno - LAC/UFRGS e ensaiados no Túnel de Vento Prof. Joaquim Blessmann do Laboratório de Aerodinâmica das Construções da Universidade Federal do Rio Grande do Sul – LAC/UFRGS. Neste trabalho são apresentados os resultados destes experimentos, bem como uma comparação destes resultados com informações até então disponíveis na literatura técnica, além de uma contribuição técnica ao capítulo 9 da NBR 6123/88.

Avaliação da vida em fadiga de ganchos

O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento em fadiga de um gancho reduzido do tipo empregado como conector/desconector para plataformas flutuantes de extração de petróleo. Ganchos são componentes mecânicos muito utilizados em aplicações industriais e dimensionados segundo os critérios da mecânica estática. A sua utilização em estruturas offshore é recente e requer a avaliação de seu desempenho em fadiga. A influência de tensões residuais compressivas na seção mais solicitada do gancho foi avaliada nos ensaios. Estas tensões foram geradas por um teste de carga que implica em um esforço de tração que ultrapassa o limite elástico do material. A região da superfície do gancho que sofreu deformação plástica fica comprimida pelo restante do material do gancho carregado no regime elástico que tenta retornar. O mesmo efeito é observado na autofretagem de tubos ou shot peening de componentes aeronáuticos. Foram utilizados ganchos DIN 0.12, que apresentam dimensões reduzidas, para a caracterização mecânica através de ensaios de fadiga e a determinação da curva de Wöhler. Esses ensaios envolveram a comparação entre os ganchos que sofreram a carga de pré-teste (com tensões residuais) e os que não sofreram. Também foi avaliada a influência de defeitos de fundição na vida em fadiga dos ganchos. Os ganchos foram caracterizados metalurgicamente através de análise microestrutural e tamanho de grão ASTM utilizando-se Microscopia Óptica e Eletrônica de Varredura. Foram efetuadas medições de tensões residuais através do Método do Furo em ganchos instrumentados com extensômetros resistivos elétricos. As tensões residuais compressivas induzidas pelo teste de carga tiveram grande influência nos testes de fadiga, aumentando a performance dos ganchos e assegurando sua integridade estrutural.

Um modelo elasto-viscoplástico para análise de peças de concreto estrutural, submetidas a estados planos de tensão, através do método dos elementos finitos

O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para o estudo de peças de concreto armado e protendido submetidas a estados planos de tensão. O estudo abrange situações de carga de curta e longa duração, onde consideram-se fluência e retração do concreto e relaxação do aço. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para descrever o comportamento dos materiais. Implementou-se um modelo de camadas superpostas para melhor representar o comportamento do concreto, onde o material é composto de diversas camadas que sofrem a mesma deformação. Cada camada possui diferentes características materiais e a tensão total é obtida pela soma das diferentes contribuições de cada camada. Para a fissuração da concreto, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em conta a contribuição do concreto entre fissuras. Tanto a amadura passiva como a de pratensão são introduzidas no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. Os deslocamentos ao longo da armadura são referenciados aos deslocamentos nodais do elemento de concreto. Deste modo, obtém-se uma matriz de rigidez para a armadura com as mesmas dimensões que a matriz de rigidez do elemento de concreto, A matriz de rigidez do elemento concreto-aço é a soma das duas matrizes. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Os resultados obtidos com esse programa computacionai são comparados com valores experimentais disponíveis.

Monitoramento de processos em bateladas através de cartas de controle multivariadas utilizando Análise de Componentes Principais Multidirecionais

Através da utilização de sistemas de controle informatizados, indústrias buscam uma caracterização mais completa de seus processos, gerando, freqüentemente, um grande volume de dados acerca de inúmeras variáveis de desempenho dos processos. Entretanto essa grande massa de dados é subaproveitada, visto que as cartas de controle multivariadas tradicionais, tais como as cartas de Hotelling, MCUSUM e MEWMA não são suficientemente robustas para tratar com um grande número de variáveis correlacionadas, pois foram concebidas para monitorar um número reduzido de variáveis de qualidade do produto final. Diante disso, ferramentas multivariadas mais robustas, que incorporam essas informações, vêm sendo desenvolvidas; dentre estas, destaca-se a Multiway Principal Component Analysis (Análise de Componentes Principais Multidirecionais; ACPM). Neste trabalho, apresenta-se a base teórica para a elaboração de uma carta de controle a partir da estratégia ACPM, para monitoramento on-line de processos em bateladas. Nesses processos, aferições freqüentes de variáveis de processo são disponibilizadas durante a realização de cada batelada. As cartas de controle baseadas em ACPM permitem o tratamento de variáveis autocorrelacionadas, com médias que descrevem trajetórias não lineares se observadas em momentos seqüenciados no tempo. Tais variáveis aparecem com freqüência em processos por bateladas. Uma aplicação das cartas de controle baseadas em ACPM em um sub-processo de produção de borracha para cobertura de pneus ilustra a utilização da ferramenta.

Monitoramento do impacto de dejetos industriais em amostras de água do Rio Caí através do teste SMART em Dorsophila melanogaster

O presente estudo teve como objetivos (i) avaliar a validade do emprego do teste SMART, em Drosophila melanogaster, como indicador da contaminação de amostras de água superficial associada a misturas complexas, (ii) detectar a atividade tóxico-genética de dejetos industriais, lançados no rio Caí, empregando o cruzamento aprimorado. Dentro desta perspectiva, pretendeu também (iii) comparar os dados obtidos para as amostras sob influência de despejos industriais com aqueles previamente observados para amostras sob influência de dejetos de origem urbana, provenientes das cidades de Montenegro e São Sebastião do Caí (Silva., 1999). Na tentativa de avaliar a genotoxicidade, associada ao curso final do rio Caí, foram selecionados os seguintes pontos de coleta de despejos industriais: Km 18,6 - situado na foz do arroio Bom Jardim, próximo à área de disposição do efluente final líquido e da drenagem das áreas de disposição dos resíduos sólidos do complexo industrial – e Km 13,6 - no canal da bacia de acumulação e segurança 7 do pólo industrial Neste ensaio genético, cada amostra industrial foi administrada às larvas de terceiro estágio em duas diluições (25% e 50%), bem como na sua forma crua (100%) - sendo avaliados um total de 40 indivíduos por amostra por concentração, totalizando a análise de 11.712.000 células por amostra. Foram utilizados dois controles negativos, o controle de campo – representado pela nascente de um riacho localizada em uma área conservada com fraca ação antrópica e próxima aos pontos do rio – assim como o diluente água destilada. Uma vez que as freqüências das diferentes categorias de manchas não foram significantemente superiores àquelas observadas nos controles negativos (água destilada), os pontos Km 18,6 e Km 13,6 foram caracterizados como destituídos de ação genotóxica nos três meses de coleta : março, junho e setembro. Estes achados sugerem que, nas condições experimentais empregadas, os dejetos de origem industrial não foram capazes de induzir lesões do tipo mutação gênica, cromossômica, assim como eventos relacionados com recombinação mitótica. Por outro lado, a comparação dos dados obtidos no presente estudo com os observados por Silva (1999) para dejetos urbanos, revelou a validade do emprego do teste SMART como uma ferramenta para detecção de contaminação ambiental. De fato, as amostras urbanas referentes aos meses de março (Km 52, 78 e 80) e setembro (Km 52) – coletadas concomitantemente com as de origem industrial – foram diagnosticadas como indutoras de aneuploidias e/ou de grandes deleções cromossômicas. As potências genotóxicas médias estimadas mostraram que o Km 80 foi o local com o maior grau de genotoxicidade – seguido pelos Km 78 e 52 – que apresentaram potências semelhantes Considerando os resultados obtidos, em cinco pontos situados ao longo do curso final do rio Caí, conclui-se que os prejuízos causados pelos dejetos urbanos podem ser tão ou mais nocivos que os impostos pelos de origem industrial – especialmente em função de seu grande volume de lançamento.

Inteligência competitiva no monitoramento do ambiente concorrencial das pequenas e médias indústrias do pólo metal-mecânico da região de Caxias do Sul-RS

A crescente competitividade dos mercados é uma das principais fontes de preocupações das empresas atualmente. As forças concorrenciais podem representar ameaças, principalmente, para as empresas que não monitoram o seu ambiente concorrencial. As atividades que permitem o monitoramento do ambiente através da captura e da análise de informações concorrenciais correspondem ao que se denomina de Inteligência Competitiva (IC). O conjunto de atividades que são atribuídas a essa área permite às empresas uma melhor identificação da situação global dos mercados e oferece condições de posicionamento estratégico e pró-ativo face à concorrência. O objetivo deste trabalho foi verificar como as pequenas e médias empresas do pólo industrial metal-mecânico da região de Caxias do Sul (RS) estão desenvolvendo as atividades de busca de informações do ambiente concorrencial, além de identificar os principais métodos utilizados para essas atividades. Nesta dissertação, foram apresentados, a partir de uma consistente revisão bibliográfica sobre o assunto e do planejamento metodológico, os principais resultados do estudo exploratório realizado junto a uma amostra de trinta e quatro empresas do setor selecionado. Os resultados demonstram a situação das empresas estudadas em relação à busca, análise, sistematização e difusão das informações do ambiente, bem como, algumas características das empresas que monitoram o ambiente concorrencial.

Estudo do desempenho de pavimentos flexíveis a partir de instrumentação e ensaios acelerados

Neste trabalho, são apresentados os resultados obtidos em estudos realizados com o propósito de compreender e quantificar o desempenho de estruturas de pavimentos flexíveis em concreto asfáltico submetidas a ensaios acelerados em escala real com um simulador linear de tráfego. Para tornar possível o monitoramento evolutivo da degradação oferecida por pavimentos flexíveis ao longo do tempo, em termos dos mecanismos principais que condicionam a vida de serviço deste tipo de estrutura, foram construídas e instrumentadas seis seções experimentais, das quais duas foram submetidas aos esforços das cargas do tráfego durante o desenvolvimento deste trabalho. O monitoramento das condições funcional e estrutural das pistas experimentais permitiu o estabelecimento de modelos de regressão que reproduzem o desempenho dos pavimentos em termos da evolução do trincamento do revestimento asfáltico, ocorrência de afundamentos em trilha de roda e evolução das tensões verticais no subleito Os pavimentos foram instrumentados com medidores de tensões e deformações instalados em diferentes pontos no seu interior. Analisam-se processos para cálculo de tensões e deformações em estruturas de pavimentos flexíveis com base na interpretação da instrumentação instalada nas pistas experimentais. Foram investigados aspectos relativos à previsão do desempenho estrutural das seções avaliadas, visando trazer subsídios para a estruturação de modelos de previsão de desempenho. Foi confirmada uma tendência logarítmica de crescimento dos afundamentos em trilha de roda com o tráfego acumulado. Conclui-se pela necessidade da identificação de fatores de correção para determinação de tensões através de células de tensão total em solos. Os resultados das avaliações realizadas revelam que os módulos de elasticidade retroanalisados do FWD e da viga eletrônica se mostraram adequados à interpretação do desempenho estrutural dos pavimentos experimentais. Em contrapartida, os módulos de elasticidade derivados de ensaios laboratoriais, realizados em diferentes épocas, não refletiram as condições apresentadas pelos pavimentos no campo.

Síntese e análise estrutural de novos ciclopaladatos e síntese de N-heterociclos a partir de ciclopaladatos e alenos

Os compostos de paládio vêm apresentado uma vasta linha de aplicação, tanto como catalisadores como precursores em reações de síntese orgânica. Dentre esses compostos, os ciclopaladatos, que são compostos cíclicos com uma ligação Pd-heteroátomo, permite a formação de novas estruturas cíclicas contendo algum heteroátomo, como nitrogênio, oxigênio ou enxofre. Neste trabalho foram sintetizadas aminas propargílicas capazes de se coordenar a sais de paládio, formando novos ciclopaladatos através da reação de cloropaladação. Esses compostos se encontram na forma de dímeros e podem apresentar-se como diferentes isômeros. Estudos espectroscópicos, tais como RMN de 1H, 13C e raios-X de monocristais foram realizados para a elucidação estrutural desses novos compostos. Além dos isômeros geométricos clássicos (cisóide e transóide) foram observados pela primeira vez a formação de atropoisômeros. Esses ciclopaladatos, contendo nitrogênio ligado ao paládio, foram testados frente a alenos diferentemente substituídos, mostrando que ocorre a inserção do aleno na ligação Pd-C e, seguido da depaladação, ocorre a formação de novos compostos heterocíclicos a seis membros. Alguns ciclopaladatos, quando em solução, podem apresentar certa instabilidade, ocorrendo a decomposição do ciclopaladato com a regeneração do alcino precursor do respectivo ciclopaladato. Assim, estudou-se a reação de decomposição de diferentes ciclopaladatos, chamada de retrocloropaladação, utilizando a técnica de RMN de 1H em diferentes intervalos de tempo.

Estudo de obtenção de número estrutural em pavimentos flexíveis

O presente trabalho estuda a obtenção de número estrutural em pavimentos flexíveis existentes. O estudo foi realizado em trechos pertencentes a duas regiões do Rio Grande do Sul, com a mesma formação geológica. De posse dos dados de levantamentos das deflexões obtidos com um equipamento tipo FWD (Falling Weight Deflectometer) e, com valores das espessuras dos pavimentos fornecidas pelo DAER-RS, foram realizadas retroanálises de todas as bacias de deformação levantadas, para cada ponto dos trechos estudados. Encontrados os Módulos de Resiliência de cada camada dos pavimentos, foram determinados, através das correlações da AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials), os coeficientes estruturais e conseqüentemente os números estruturais para cada camada de pavimento. Por outro lado, determinou-se o raio de curvatura, para cada ponto levantado pelo equipamento, através da parábola de segundo grau utilizada pelo DNER (Departamento Nacional de Estradas de Rodagens). Verificou-se que os valores de número estrutural dos pavimentos e os raios de curvatura variam em proporções semelhantes, permitindo então a identificação de correlações entre os mesmos. As correlações entre raio de curvatura e número estrutural apresentadas neste trabalho facilitam a obtenção do número estrutural, sem utilizar retroanálises.

Um verificador seguro de integridade de arquivos

Este trabalho apresenta um modelo de mecanismo para o controle de integridade de arquivos em sistemas operacionais, com a capacidade de bloquear o acesso à arquivos inválidos de forma a conter os danos causados por possíveis ataques. O modelo foi inicialmente formulado a partir do estudo detalhado do processo de controle de integridade, revelando diversos pontos críticos de segurança nele existentes, e da avaliação dos mecanismos atualmente implementados nos sistemas operacionais que oferecem, mesmo que indiretamente, algum tipo de garantia de integridade dos arquivos do sistema. Durante o seu desenvolvimento, a segurança do próprio modelo foi detalhadamente analisada de forma a enumerar os seus pontos críticos e possíveis soluções a serem empregadas, resultando na definição dos requisitos mínimos de segurança que devem ser encontrados nesse tipo de mecanismo. Em seguida, visando a validação do modelo especificado e decorrente disponibilização do mecanismo para uso prático e em estudos futuros, um protótipo foi implementado no sistema operacional GNU/Linux. Procurando confirmar a sua viabilidade, foram realizadas análises do impacto causado sobre o desempenho do sistema. Por fim, foi confirmada a importância e viabilidade do emprego do modelo apresentado como mecanismo adicional de segurança em sistemas operacionais. Além disso, foi colocado em evidência um campo de pesquisa ainda pouco explorado e portanto atrativo para a realização de novos estudos.

Comportamento estrutural de vigas de concreto armado reforçadas com compósitos de fibra de carbono

Atualmente, a necessidade de reabilitação estrutural tem se tornado cada vez mais freqüente. Desde o advento do concreto, diversas metodologias de reabilitação estrutural vêm sendo desenvolvidas e aplicadas; e têm tornado-se cada vez mais sofisticadas. A aplicação de compósitos de fibra de carbono no reforço de estruturas de concreto armado, representa o que há de mais moderno neste importante segmento da engenharia estrutural. Apesar das inúmeras vantagens de sua aplicação, a incorporação de um material, até então estranho ao meio da engenharia estrutural convencional, tem merecido especial atenção por parte dos pesquisadores envolvidos neste segmento. Este estudo tem por objetivo, portanto, explorar as principais implicações estruturais da aplicação dos compósitos de fibra de carbono no reforço externo de vigas de concreto armado. Para tanto, tornou-se necessária a implementação de um amplo programa de investigação, fundamentalmente experimental, baseada na realização de ensaios de flexão em vigas de concreto armado, reforçadas à flexão e ao cisalhamento, com dois tipos de sistemas de reforço. De modo a permitir uma análise ampla das evidências experimentais alcançadas através da condução do programa experimental, realizou-se uma profunda revisão da literatura disponível acerca do assunto. O programa experimental foi dividido em dois grupos O primeiro, composto por 14 vigas, reforçadas à flexão e o segundo, composto por 30 vigas, reforçadas ao cisalhamento. Em ambos os grupos, empregaram-se dois tipos de sistema de reforço (laminados pré-fabricados e mantas flexíveis pré-impregnadas). O procedimento de ensaio, idealizado e implementado especialmente para a condução do programa experimental da presente tese, foi totalmente controlado por computador, conferindo, assim, maior confiabilidade aos ensaios. Em cada um dos grupos, analisaram-se, além dos modos e cargas de ruptura, deformações específicas, deslocamentos e distribuição de tensões. Finalmente, estes resultados são discutidos e avaliam-se modelos analíticos que permitam simular o comportamento destas estruturas.