Avaliação numérica do comportamento sísmico de estruturas de betão armado

Os danos provocados por sismos encontram-se diretamente relacionados com os movimentos do solo que este possa provocar, com a vulnerabilidade da estrutura geológica e com a capacidade das construções para resistirem a tais ações. A preocupação na salvaguarda da vida humana e no mitigar dos danos provocados por eventos sísmicos conduziu a um grande avanço e aperfeiçoamento na compreensão do fenómeno, nas suas consequências e nas técnicas de conceção e de dimensionamento sismo-resistentes. À medida que as exigências técnicas evoluem, procura-se desenvolver métodos de análise que descrevam melhor o comportamento real das estruturas. Embora atualmente as análises dinâmicas tridimensionais lineares com base em análises modais e em coeficientes de comportamento sejam muito utilizadas, devido essencialmente à sua simplicidade e rapidez de execução, tem-se verificado uma crescente aderência a novas metodologias que têm diretamente em conta o comportamento não linear das estruturas quando sujeitas a ações sísmicas. Esta tese tem como principal objetivo estudar diferentes técnicas de simulação numérica do comportamento sísmico de estruturas de betão armado. São descritas as principais características das metodologias de simulação numérica mais utilizadas tanto em gabinete de projeto como em estudos de investigação. É dada especial atenção às análises dinâmicas não lineares, uma vez que esta técnica foi utilizada para simular o comportamento de uma estrutura de betão armado de um piso, que foi ensaiada no âmbito da 15ª Conferência Mundial em Engenharia Sísmica. Para avaliar a capacidade de simulação desta técnica, os resultados numéricos são diretamente comparados com os resultados experimentais, sendo possível verificar uma boa concordâncias entre ambos.

Caracterização de revestimentos de edifícios antigos

Como é de conhecimento geral as argamassas de revestimento antigas diferem das argamassas atuais, tanto na sua produção, como nos seus constituintes e até na sua resistência e durabilidade. O presente trabalho surge com o principal intuito de dissertar sobre a caraterização de algumas argamassas de revestimento e de enchimento antigas na Região Autónoma da Madeira. Desta forma foram realizados vários ensaios como a difração de raios X, a análise termogravimétrica, a determinação da percentagem do resíduo insolúvel com ataque àcido e a análise granulométrica, podendo assim ficar-se com uma ideia dos seus minerais, a quantidade de carbonato de cálcio utilizada, a quantidade de material insolúvel no ácido clorídrico e a granulometria (tamanho/dimensões) das areias. A escolha das amostras baseou-se nos critérios de maior longevidade dos edifícios, a não reabilitação destes e a possibilidade da realização do estudo dessas habitações (i.e. acessibilidade física e legal). Quanto aos ensaios efetuados, a opção de os ter utilizado prende-se com as técnicas disponíveis no Laboratório Regional de Engenharia Civil (LREC).

Metodologia BIM: uma nova abordagem, uma nova esperança

A metodologia BIM (Building Information Modeling), tem vindo a ganhar grande importância na indústria da AEC (Arquitetura, Engenharia e Construção). Este conceito introduz alterações muito significativas na forma como atualmente se aborda a conceção, construção e manutenção de edifícios. Apesar da emergente utilização, não existem neste momento normas de boas práticas para a sua implementação em Portugal. O BIM tem como princípios a integração das fases do processo construtivo, a integração e trabalho colaborativo de todas as especialidades envolvidas na fase de projeto, sendo apoiada por aplicações de visualização tridimensional. O grande potencial do conceito BIM está também na normalização da informação, sendo suportada entre outros aspetos na normalização da forma como se devem modelar os objetos. Assente nesta base são várias as potencialidades que daqui decorrem. No âmbito desta dissertação pretende-se abordar e aplicar a metodologia BIM ao projeto de estruturas e de especialidades que foi previamente elaborado segundo a metodologia tradicional (CAD 2D). Pretende-se, clarificar a metodologia BIM e avaliar algumas das ferramentas computacionais disponíveis no mercado. O caso de estudo da presente dissertação, permitiu identificar algumas dificuldades e falhas existentes nos projetos a 2D, o que não acontece no caso da metodologia BIM.

Rapid prototyping of ubiquitous computing environments

Ubiquitous computing raises new usability challenges that cut across design and development. We are particularly interested in environments enhanced with sensors, public displays and personal devices. How can prototypes be used to explore the users' mobility and interaction, both explicitly and implicitly, to access services within these environments? Because of the potential cost of development and design failure, these systems must be explored using early assessment techniques and versions of the systems that could disrupt if deployed in the target environment. These techniques are required to evaluate alternative solutions before making the decision to deploy the system on location. This is crucial for a successful development, that anticipates potential user problems, and reduces the cost of redesign. This thesis reports on the development of a framework for the rapid prototyping and analysis of ubiquitous computing environments that facilitates the evaluation of design alternatives. It describes APEX, a framework that brings together an existing 3D Application Server with a modelling tool. APEX-based prototypes enable users to navigate a virtual world simulation of the envisaged ubiquitous environment. By this means users can experience many of the features of the proposed design. Prototypes and their simulations are generated in the framework to help the developer understand how the user might experience the system. These are supported through three different layers: a simulation layer (using a 3D Application Server); a modelling layer (using a modelling tool) and a physical layer (using external devices and real users). APEX allows the developer to move between these layers to evaluate different features. It supports exploration of user experience through observation of how users might behave with the system as well as enabling exhaustive analysis based on models. The models support checking of properties based on patterns. These patterns are based on ones that have been used successfully in interactive system analysis in other contexts. They help the analyst to generate and verify relevant properties. Where these properties fail then scenarios suggested by the failure provide an important aid to redesign.

Sincronização de múltiplas câmaras e controlo de iluminação sobre uma plataforma FPGA

O objetivo deste projeto foi o de realizar a sincronização de pelo menos quatro câmaras individuais, ajustando dinamicamente o frame rate de operação de cada câmara, tendo por base a família de sensores de imagem CMOS NanEye da empresa Awaiba, numa plataforma FPGA com interface USB3. Durante o projeto analisou-se, com a assistência de um supervisor da Awaiba, o sistema core de captura de imagem existente, baseado em VHDL. Foi estudado e compreendido o princípio do ajuste dinâmico do frame rate das câmaras. Tendo sido então desenvolvido o módulo de controlo da câmara, em VHDL, e um algoritmo de ajuste dinâmico do frame rate, sendo este implementado junto com a plataforma de processamento e interface da FPGA. Foi criado um módulo para efetuar a monitorização da frequência de operação de cada câmara, medindo o período de cada linha numa frame, tendo por base um sinal de relógio de valor conhecido. A frequência é ajustada variando o nível de tensão aplicado ao sensor com base no erro entre o período da linha medido e o período pretendido. Para garantir o funcionamento conjunto de múltiplas câmaras em modo síncrono foi implementada uma interface Master-Slave entre estas. Paralelamente ao módulo anteriormente descrito, implementou-se um sistema de controlo automático de iluminação com base na análise de regiões de interesse em cada frame captada por uma câmara NanEye. A intensidade de corrente aplicada às fontes de iluminação acopladas à câmara é controlada dinamicamente com base no nível de saturação dos pixéis analisados em cada frame. Foram desenvolvidas e implementadas variantes do algoritmo de controlo e o seu desempenho foi avaliado em laboratório. Os resultados obtidos na prática evidenciam que a solução implementada cumpre os requisitos de controlo e ajuste da frequência de operação de múltiplas câmaras. Mostrou ser um método de controlo capaz de manter um erro de sincronização médio de 3,77 μs mesmo na presença de variações de temperatura de aproximadamente 50 °C. Foi também demonstrado que o sistema de controlo de iluminação é capaz de proporcionar uma experiência de visualização adequada, alcançando erros menores que 3% e uma velocidade de ajuste máxima inferior a 1 s.

Hospital hero: a game for reducing stress and anxiety of children while waiting in emergency room

This report tells a story which started as an idea that came to us to fight the battle-cry feeling commonly known as stress and anxiety. Before creating the solution of the idea, we first need to understand the feelings underneath and its effects on our well-being. Throughout the course of our lives, we experience states of weakness and fear. These feelings can arise, for instance, while we are in an emergency room. Needless to say, how much it would have imaginable effects on children, who are unfamiliar to such environments. We ran through a serious of scenarios to find the most suitable solution, among them the study of interaction with positive expressions by Dr. Baldwin, proved to be a valued resource. It was reduced due to its length and to be suitable to our public audience. The game was then created in order to reduce or even eliminate the stress and anxiety of children. Since the game was initially released, some modifications had been made but the original idea - interaction with positive expressions – remained. When the time came, we asked children to play one of the two versions of the game while waiting in the emergency room. This not only created a diversion for them but also a learning experience as it displayed some hospital equipment. The difference between the two versions is that one provides expressions, while the other does not. After all our hard work, we felt rewarded because the project proved its worth and we would see that in the expressions on children’s faces while they played. Most importantly, their anxiety level numbers were significantly reduced during that short period of time.

WalkNRide: contextualising feedback in physical activity trackers

Increasing levels of sedentarism and obesity, along with advances in sensor technologies have instigated a market for wearable activity trackers, electronic devices that sense users’ physical activity levels with the goals of self-monitoring and behaviour change. Nowadays, activity trackers are one of the most desirable technologies, making up for a market of over $230 million in 2013. However, despite the spike of users’ interest, activity trackers have been shown to lose their appeal over time, with a recent survey suggesting that one out of three users discard the tracker in the course of the first six months of use. The question we pose is: how can we design activity tracker so that users’ interests is sustained over the long term? Our design approach focuses on contextualising physical activity. We do this through sensing users’ locations and activities (such as being still, walking or commuting through a car, bus or other means) and thus providing innovative ways of presenting feedback on users. This thesis presents the design and evaluation of WalkNRide, a physical activity tracker for Google Android. Through a longitudinal field study of WalkNRide, we attempt to inquire into the factors that drive the adoption (or non-adoption) of the tool as well as the ways in which the use of the tool contributes towards habit formation.

XpressTrades: aplicação Android para troca de itens

As pessoas que gostam de comprar videojogos e livros, ao final de algum tempo, verificam que têm muitos destes itens armazenados e que já não os utilizam. Se estas pessoas não tiverem o intuito de criar uma coleção desses itens, irão, provavelmente se desfazer deles, por exemplo deitando-os fora. Neste contexto, apresenta-se uma aplicação para dispositivos móveis que possuam o sistema operativo Android, designada de XpressTrades. Esta aplicação visa resolver o problema descrito acima, tornando as trocas de jogos e de livros mais fácil, ajudando os seus utilizadores a reutilizarem os seus itens e a os utilizarem como moeda de troca. Juntamente com esta aplicação foi desenvolvida uma Web API, utilizando a framework ASP.NET, a qual é utilizada pela aplicação para esta poder funcionar. Embora este projeto de mestrado se tenha focado no desenvolvimento de uma aplicação especificamente para a troca de jogos e de livros, a aplicação foi desenhada e desenvolvida de forma modular e está preparada para ser estendida à troca de qualquer tipo de itens. A aplicação XpressTrades reúne diversas particularidades que tornarão as trocas de itens mais rápidas e eficientes. Algumas delas são: a apresentação da lista de proprietários ordenados por distância em relação ao utilizador e a apresentação de uma lista de itens recomendados com base no histórico de visualizações de itens realizadas pelo utilizador, ou seja, com base nos seus interesses. Relativamente à metodologia utilizada no desenvolvimento deste projeto, dado que a ideia surgiu do autor deste trabalho, recorreu-se primeiramente a inquéritos para se averiguar se as pessoas realmente revelavam interesse neste projeto e investigou-se também a existência de aplicações semelhantes. Seguidamente, utilizou-se a técnica de brainstorming para gerar as ideias e criou-se protótipos de baixa fidelidade para testar a interface de utilizador. Na fase de implementação, seguiu-se o seguinte ciclo para cada funcionalidade: prototipagem, testes com os utilizadores e correções dos erros detetados nos testes.

Estudo geomecânico do Túnel do Cortado na Ilha da Madeira

O presente trabalho pretende contribuir para o aprofundamento do conhecimento geológico e geotécnico das formações vulcânicas da Ilha da Madeira, com especial destaque para os parâmetros geomecânicos obtidos através de retroanálise, tendo por base as leituras em obra do Túnel do Cortado (Faial, Santana; Madeira). Assim, o trabalho incide inicialmente sobre os túneis rodoviários na Ilha, com principal atenção nas características das suas secções transversais e emboquilhamentos. Segue-se um levantamento de todos os túneis construídos entre os anos de 1990 e 2013. Uma vez terminada esta apresentação, é feita uma caracterização geológica-geotécnica dos maciços da região, com especial atenção para as zonas geotécnicas afetas ao túnel em questão. São ainda abordadas metodologias de classificações geomecânicas, de retroanálise e modelação computacional. Segue-se um processo de retroanálise através do qual foram gerados vários modelos por forma a efetuar uma análise bidimensional das secções do túnel, onde se procurou estabelecer uma relação entre as leituras de obra e os parâmetros de resistência e deformabilidade do maciço em questão. Por fim, os resultados referentes aos parâmetros de resistência obtidos através dos modelos são analisados, procedendo-se à sua comparação com outros estudos existentes para a Ilha.

IP network usage accounting

De modo a manter políticas de utilização aceitável dos seus serviços de Internet, a NOS Madeira tem usado um sistema de fabrico próprio onde os clientes são catalogados de acordo com o tráfego que realizam. Contudo, esse sistema tornou-se demasiado antigo para as necessidades atuais da empresa. Usava tecnologias descontinuadas, não tinha interfaces de integração, faltava modularidade e não tinha a flexibilidade necessária para expandir as regras de negócio. Este projeto centra-se na implementação de um dos três subsistemas que substituem o sistema antigo: o subsistema controlador. O objetivo é modernizar, facilitar a manutenção e garantir maior flexibilidade. Tudo isto com recurso a linguagens de programação atuais como o PHP, ferramentas como a Zend Framework e mantendo em mente as melhores práticas de programação. São apresentados a especificação e modelação do sistema, assim como todos os detalhes da implementação em conjunto com as decisões e problemas encontrados. Os testes e resultados, incluindo a entrada com sucesso em produção do sistema, juntamente com sugestões de melhorias futuras concluem este trabalho.

Pontes antigas na Ilha da Madeira: caraterização e diagnóstico

Na Ilha da Madeira existem diversas pontes antigas essencialmente de alvenaria de pedra e algumas de betão, que constituem um valioso património histórico, que importa conhecer e conservar. As pontes supracitadas pertencem às diversas Estradas Regionais e desempenham um papel importante na deslocação diária de milhares de pessoas entre diversas povoações vizinhas. Estas pontes antigas encontram-se sujeitas a mecanismos de deterioração e a um tráfego mais exigente do que o projetado, evidenciando assim as mais variadas anomalias. Com o intuito de assegurar o seu bom funcionamento e as atuais condições de segurança, deve-se proceder a uma manutenção periódica, sendo para tal necessário recorrer a inspeções regulares. Nesta dissertação realizou-se um levantamento do maior número possível de obras de arte antigas da Ilha da Madeira. Este levantamento consistiu numa inspeção visual e no preenchimento de uma ficha de inspeção previamente realizada, por cada obra de arte. Após o levantamento procedeu-se a uma análise estatística de modo: a caraterizar estas obras de arte, identificar as principais anomalias e o seu estado de conservação e de manutenção globais. Identificou-se ainda algumas soluções típicas de reabilitação. Observou-se que a maioria das obras de arte antigas da Ilha da Madeira que pertencem à rede rodoviária regional são do tipo ponte, sendo constituídas por arcos simples e o material utilizado é essencialmente a alvenaria de pedra e o betão. As principais anomalias identificadas foram de caráter não estrutural, como a presença de vegetação e poluição biológica. Concluiu-se que estas apresentam-se na generalidade bem conservadas, no entanto os trabalhos de manutenção são importantes para manterem o bom funcionamento e segurança das pontes a longo prazo.

Betão com agregados reciclados: estado da arte e análise à gestão e utilização na Região Autónoma da Madeira

Nas últimas décadas temos assistido a um crescimento da produção de resíduos de construção e demolição. Surge então a necessidade de fazer uma gestão consciente destes resíduos reintroduzindo-os quando possível, no ciclo de vida de novas construções, provocando uma redução quer das zonas de aterro quer da abertura de novas zonas de extração de inertes as quais, provocam um elevado impacto ambiental afetando a biodiversidade existente nessas zonas. Com esta intenção, o presente trabalho centra-se na temática do betão com agregados reciclados e pretende contribuir para o seu conhecimento, analisando as características quer dos agregados reciclados quer do betão com eles confecionado, seguindo normas e diretrizes recomendadas por diferentes especificações um pouco por todo o mundo. Ainda no mesmo contexto o estudo pretende conhecer o destino (eliminação, aterro, valorização, etc.) dado aos RCD procedentes de betão na Região Autónoma da Madeira. A análise da bibliografia existente demonstra perdas nas características destes betões reciclados quando comparados com betões convencionais, isto sem dúvida devido principalmente à quantidade de pasta de cimento aderido presente na composição do agregado reciclado, a qual afeta direta e indiretamente a maioria das propriedades quer do agregado reciclado quer do betão com eles confecionado. Foi recolhida informação que permite caracterizar o sector da construção civil, fazendo o diagnóstico do estado atual da gestão dos resíduos de construção e demolição que é feita pelas empresas de construção sediadas na RAM, mais concretamente a gestão dos resíduos de betão e a reutilização e reciclagem dos mesmos.

Reabilitação de pontes rodoviárias de betão armado

Cada vez mais na atualidade a reabilitação de obras de arte é de grande importância. Muitas dessas estruturas apresentam degradações e problemas estruturais consideráveis, no qual necessitam urgentemente de ações de reparação e de reforço para garantir um nível de segurança. Em Portugal só se deu uma maior importância à conservação e a reabilitação em obras de arte após a um colapso de uma ponte no concelho de Castelo de Paiva que levou à perda de vidas humanas. Este trabalho preocupa-se a dar a conhecer os vários tipos de patologias que poderão ocorrer na vida de uma ponte, desde da fase conceção e projeto até a fase de serviço, com o intuito de poder sensibilizar para futuras construções de pontes. De forma esquemática apresentam-se os diferentes tipos de inspeções, ensaios e monitorização, cujo através destes, consegue-se acompanhar o estado de conservação e o aparecimento de eventuais anomalias, que possam implicar possíveis restrições ao tráfego ou até mesmo o encerramento. De modo a poder garantir as condições de segurança e durabilidade das pontes de betão armado, ilustram-se algumas soluções e técnicas de reparação e de reforço, salientando que estas soluções e técnicas dependem da natureza e grau das anomalias, da necessidade ou não de manter a circulação de veículos e de fatores técnicos e económicos. De modo a poder exemplificar alguns aspetos importantes, nomeadamente, conservação, patologias, reparação e reforço estrutural, abordam-se duas obras de arte de Portugal Continental (um viaduto e uma ponte) que foram sujeitas a intervenções devido ao seu estado de degradação e a problemas estruturais. Por fim, apresentam-se algumas obras de arte pertencentes à Região Autónoma da Madeira (RAM) onde foram detetadas alguns problemas. Neste sentido, expõem-se algumas soluções às patologias abordadas no contacto visual, de forma a expor o conhecimento adquirido ao longo deste trabalho.

Seven stories: location based story-delivery system

Location aware content-based experiences have a substantial tradition in HCI, several projects over the last two decades have explored the association of digital media to specific locations or objects. However, a large portion of the literature has little focus on the creative side of designing of the experience and on the iterative process of user evaluations. In this thesis we present two iterations in the design and evaluation of a location based story delivery system (LBSDS), inspired by local folklore and oral storytelling in Madeira. We started by testing an already existing location based story platform, PlaceWear, with short multimedia clips that recounted local traditions and folktales, to this experience we called iLand. An initial evaluation of iLand, was conducted; we shadowed users during the experience and then they responded to a questionnaire. By analyzing the evaluation results we uncovered several issues that informed the redesign of the system itself as well as part of the story content. The outcome of this re design was the 7Stories experience. In the new experience we performed the integration of visual markers in the interface and the framing of the fragmented story content through the literary technique of the narrator. This was done aiming to improving the connection of the audience to the physical context where the experience is delivered. The 7Stories experience was evaluated following a similar methodology to the iLand evaluation but the user’s experience resulted considerably different; because of the same setting for the experience in both versions and the constancy of the most of the content across the two versions we were able to assess the specific effect of the new design and discuss its strengths and shortcomings. Although we did not run a formal and strict comparative test between the two evaluations, it is evident from the collected data how the specific design changes to our LBSDS influenced the user experience.

Graphical constraints: a graphical user interface for constraint problems

A constraint satisfaction problem is a classical artificial intelligence paradigm characterized by a set of variables (each variable with an associated domain of possible values), and a set of constraints that specify relations among subsets of these variables. Solutions are assignments of values to all variables that satisfy all the constraints. Many real world problems may be modelled by means of constraints. The range of problems that can use this representation is very diverse and embraces areas like resource allocation, scheduling, timetabling or vehicle routing. Constraint programming is a form of declarative programming in the sense that instead of specifying a sequence of steps to execute, it relies on properties of the solutions to be found, which are explicitly defined by constraints. The idea of constraint programming is to solve problems by stating constraints which must be satisfied by the solutions. Constraint programming is based on specialized constraint solvers that take advantage of constraints to search for solutions. The success and popularity of complex problem solving tools can be greatly enhanced by the availability of friendly user interfaces. User interfaces cover two fundamental areas: receiving information from the user and communicating it to the system; and getting information from the system and deliver it to the user. Despite its potential impact, adequate user interfaces are uncommon in constraint programming in general. The main goal of this project is to develop a graphical user interface that allows to, intuitively, represent constraint satisfaction problems. The idea is to visually represent the variables of the problem, their domains and the problem constraints and enable the user to interact with an adequate constraint solver to process the constraints and compute the solutions. Moreover, the graphical interface should be capable of configure the solver’s parameters and present solutions in an appealing interactive way. As a proof of concept, the developed application – GraphicalConstraints – focus on continuous constraint programming, which deals with real valued variables and numerical constraints (equations and inequalities). RealPaver, a state-of-the-art solver in continuous domains, was used in the application. The graphical interface supports all stages of constraint processing, from the design of the constraint network to the presentation of the end feasible space solutions as 2D or 3D boxes.