Métodos de otimização global aplicados na busca dos parâmetros SRC

O método de empilhamento por Superfície de Reflexão Comum (SRC) produz seções simuladas de afastamento nulo (AN) por meio do somatório de eventos sísmicos dos dados de cobertura múltipla contidos nas superfícies de empilhamento. Este método não depende do modelo de velocidade do meio, apenas requer o conhecimento a priori da velocidade próxima a superfície. A simulação de seções AN por este método de empilhamento utiliza uma aproximação hiperbólica de segunda ordem do tempo de trânsito de raios paraxiais para definir a superfície de empilhamento ou operador de empilhamento SRC. Para meios 2D este operador depende de três atributos cinemáticos de duas ondas hipotéticas (ondas PIN e N), observados no ponto de emergência do raio central com incidência normal, que são: o ângulo de emergência do raio central com fonte-receptor nulo (β₀) , o raio de curvatura da onda ponto de incidência normal (R_PIN) e o raio de curvatura da onda normal (R_N). Portanto, o problema de otimização no método SRC consiste na determinação, a partir dos dados sísmicos, dos três parâmetros (β₀, R_PIN, R_N) ótimos associados a cada ponto de amostragem da seção AN a ser simulada. A determinação simultânea destes parâmetros pode ser realizada por meio de processos de busca global (ou otimização global) multidimensional, utilizando como função objetivo algum critério de coerência. O problema de otimização no método SRC é muito importante para o bom desempenho no que diz respeito a qualidade dos resultados e principalmente ao custo computacional, comparado com os métodos tradicionalmente utilizados na indústria sísmica. Existem várias estratégias de busca para determinar estes parâmetros baseados em buscas sistemáticas e usando algoritmos de otimização, podendo estimar apenas um parâmetro de cada vez, ou dois ou os três parâmetros simultaneamente. Levando em conta a estratégia de busca por meio da aplicação de otimização global, estes três parâmetros podem ser estimados através de dois procedimentos: no primeiro caso os três parâmetros podem ser estimados simultaneamente e no segundo caso inicialmente podem ser determinados simultaneamente dois parâmetros (β₀, R_PIN) e posteriormente o terceiro parâmetro (R_N) usando os valores dos dois parâmetros já conhecidos. Neste trabalho apresenta-se a aplicação e comparação de quatro algoritmos de otimização global para encontrar os parâmetros SRC ótimos, estes são: Simulated Annealing (SA), Very Fast Simulated Annealing (VFSA), Differential Evolution (DE) e Controlled Rando Search - 2 (CRS2). Como resultados importantes são apresentados a aplicação de cada método de otimização e a comparação entre os métodos quanto a eficácia, eficiência e confiabilidade para determinar os melhores parâmetros SRC. Posteriormente, aplicando as estratégias de busca global para a determinação destes parâmetros, por meio do método de otimização VFSA que teve o melhor desempenho foi realizado o empilhamento SRC a partir dos dados Marmousi, isto é, foi realizado um empilhamento SRC usando dois parâmetros (β₀, R_PIN) estimados por busca global e outro empilhamento SRC usando os três parâmetros (β₀, R_PIN, R_N) também estimados por busca global.

Fluxo contínuo: ferramenta do Sistema de Produção Enxuta aplicado ao processo de produção de estacas pré-moldadas de concreto para fundações

Este trabalho teve como objetivo a aplicação do fluxo contínuo na produção de estacas pré-moldadas de concreto para fundação, com base no Sistema de Produção Enxuta. Princípios que regem a Produção Enxuta, eliminação de desperdícios e o mapeamento do fluxo de valor em uma situação real foram utilizados para a obtenção de resultados dessa aplicação, evidenciando uma transformação enxuta, com expressivas reduções dos desperdícios gerados no processo puxado de produção das estacas. O período da pesquisa foi de 8 meses em uma empresa de caráter privado, onde por meio da utilização de ferramentas desse sistema e a metodologia da pesquisa-ação, foi possível identificar o processo crítico – serralheria – para onde se concentraram as ações de melhoria, com a mudança de leiaute, redução de desperdícios e criação de uma célula de produção, favorecendo a aplicação do fluxo contínuo nesta cadeia produtiva. No desenvolvimento da pesquisa, foram realizados treinamentos in loco com os futuros operadores da célula da serralheria, os quais participavam ativamente na promoção de melhorias. O resultado da implementação do fluxo contínuo é o seqüenciamento da produção por meio de leiaute celular e supermercados sincronizando à cadeia produtiva. A determinação do takt time de 14 minutos, o dimensionamento do pichi e o novo leiaute para a célula, permitiram reduções de 80% de movimentação no chão de fábrica, 15% de ganhos totais de área, diminuição de 66,5% de deslocamentos na serralheria. Essas mudanças beneficiaram as outras duas etapas do processo (ferragem e concretagem), também na redução de desperdícios com movimentações e, diante do contexto das melhorias, foi possível identificar os ganhos quanto aos custos operacionais. Como conseqüência, obteve-se um fluxo de informação claro através dos supermercados dentro da célula de produção, o estabelecimento de um fluxo de material e pessoas sem interrupções, favorecendo a implementação do fluxo contínuo. Contudo, criar o fluxo contínuo na produção de estacas pré-moldadas de concreto, em uma empresa privada, depende de fatores organizacionais quanto ao estilo gerencial, comprometimento e delegações de poderes, uma vez que a interrupção imediata do processo produtivo na ocorrência de problemas, somente tornou-se possível mediante intervenção da gerência geral, o que dificultou o prosseguimento das melhorias na linha de produção quanto aos demais processos.

Dimensionamento de armaduras longitudinais sujeitas à fadiga em vigas de pontes ferroviárias de concreto armado

As pontes ferroviárias de concreto armado estão sujeitas às ações dinâmicas variáveis devido ao tráfego de veículos. Estas ações podem resultar no fenômeno de fadiga do aço e do concreto dessas estruturas. No dimensionamento de estruturas de concreto armado sujeitas à carregamento cíclico, de modo geral, a fadiga é considerada simplificadamente, por meio de um coeficiente kf, denominado coeficiente de fadiga. Esse coeficiente majora a área de aço inicialmente calculada para atender ao Estado Limite Último (ELU), com a finalidade de limitar, em serviço, as variações de tensões no aço de modo a garantir uma vida útil de no mínimo 2.000.000 de ciclos. O presente trabalho apresenta melhorias nas hipóteses utilizadas pelo coeficiente de fadiga kf, permitindo o dimensionamento de armaduras longitudinais sujeitas à fadiga, para números de ciclos superiores a 2 milhões, que é o valor proposto pelo EB-3/67, e também de forma a atender a vida útil à fadiga especificada em projeto. Neste caso, foi necessário propor um método simplificado para a estimativa do número de ciclos operacionais, apartir de um ciclo padrão obtido pela máxima variação de momentos fletores provocados pelo tremtipo carregado. O estudo foi desenvolvido tomando-se como protótipo um viaduto ferroviário isostático em concreto armado da Estrada de Ferro Carajás (EFC). Os trens-tipo utilizados foram os quais operam atualmente na EFC, que correspondem ao trem de minério Carregado e Descarregado. Para determinação dos esforços solicitantes na estrutura foi elaborado um modelo numérico no programa SAP 2000. A vida útil à fadiga das armaduras longitudinais foram determinadas apartir da regra de dano de Miner e das curvas S-N da NBR 6118. A metodologia proposta neste trabalho permitiu o dimensionamento nas armaduras longitudinais à fadiga satisfatoriamente em relação à vida útil especificada no projeto, sendo que as vidas úteis que tiveram maior divergência em relação ao valor estipulado foram as de 300 e 400 anos.

Adequação estrutural dos pilares de um edifício residencial em concreto armado na cidade de Rio Branco

A recuperação e reforço de estruturas de concreto armado estão cada vez mais frequentes no Brasil, devido, principalmente, ao envelhecimento das estruturas construídas nas décadas de 60 e 70 do século XX, as quais estão prestes a atingir seu tempo de vida útil. Somam-se a isto, fatores como o uso de concretos com baixa resistência, falhas de execução, além do uso inadequado e da falta de manutenção. Devido a esses fatores que a sociedade deve se preocupar em reforçar e/ou recuperar essas construções, evitando assim, demolições das mesmas e até mesmo evitar acidentes fatais. Este trabalho apresenta um estudo de caso, que visa a recuperação de um edifício, que se encontra abandonado há cerca de duas décadas na cidade de Rio Branco, Estado do Acre. Atualmente, existem várias técnicas de reforço de estrutura de concreto armado. Tais como: reforço por meio de encamisamento de concreto armado, complementação ou reforço com adição de armadura, reforço com aplicação de chapas e perfis metálicos, reforço de pilares com polímeros reforçados com fibra de carbono (PRFC), dentre outras. Neste trabalho, o método adotado para a recuperação foi o reforço por meio de encamisamento de concreto armado. E para uma melhor compreensão da metodologia adotada o trabalho apresenta também detalhes da configuração do reforço adotado, detalhe construtivo e procedimentos executivos do método adotado. Além, das envoltórias mostrando os esforços atuantes e resistentes do antes e depois do reforço.

Influência da mesa na resistência ao cisalhamento de lajes nervuradas unidirecionais de concreto armado

A resistência ao cisalhamento de lajes nervuradas unidirecionais de concreto armado sem armadura transversal em suas nervuras é avaliada através de seu comportamento estrutural ao cisalhamento. Para quantificar a participação da altura da mesa e da mesa colaborante na resistência característica ao cisalhamento, foram confeccionados 8 painéis de lajes nervuradas unidirecionais de concreto armado com variações da altura das mesas, visando avaliar as recomendações das normas NBR 6118 (2007), ACI 318 (2011) e EUROCODE 2 (2002) no que se refere ao desempenho das lajes nervuradas unidirecionais de concreto armado ao cisalhamento. As lajes, simplesmente apoiadas nas bordas, apresentaram-se em dois grupos, buscando abranger os limites prescritos pela norma brasileira: o primeiro com 4 lajes de (2000 x 1300) mm² com distância entre os eixos de nervuras de 610 mm e o segundo com 4 lajes de (2000 x 2000) mm² com distância entre eixos de nervuras de 960 mm, sendo que houve uma variação da altura da mesa de 30, 50, 80 e 100 mm. A armadura de flexão foi mantida constante em todos os casos e a armadura de cisalhamento foi suprimida, para que todas as lajes tivessem rupturas por cisalhamento. As lajes apresentaram aumento da resistência com o aumento da altura da mesa, indicado pelo considerável ganho de contribuição do concreto na resistência ao cisalhamento, bem como a grande deformação das armaduras longitudinais e de distribuição, e pelos elevados valores das flechas. Portanto, no cálculo de resistência ao cisalhamento de lajes nervuradas, poderia ser repensada a falta da utilização da altura da mesa como variável, visto que sua contribuição à resistência ao cisalhamento é real.

Análise numérica de seções reforçadas de concreto armado considerando o estado inicial de tensões

O presente trabalho trata da formulação e da implementação computacional, em MATLAB^®, para a análise numérica de seções reforçadas de concreto armado, submetidas à flexão composta, considerando o estado de tensões anterior ao reforço. A referida análise se dá com a geração de diagramas de interação momento fletor esforço normal por dois métodos, quais sejam: a) varredura dos domínios de deformação da NBR6118/2003; b) determinação dos picos de diagramas momento fletor – esforço normal – curvatura. Em ambos os procedimentos utiliza-se o método numérico do ponto médio na integração do cálculo dos esforços resistentes, e o método de Newton Raphson para a obtenção de raízes é usado na determinação da deformação no eixo de referência da seção, durante a determinação dos diagramas momento fletor -esforço normal - curvatura. Preliminarmente, concluiu-se que a primeira das duas metodologias aplicadas é inviável. Posteriormente, com a confirmação da eficácia da segunda metodologia, foi possível expandir o escopo do trabalho de modo a permitir a análise de seções de formatos quaisquer executadas em várias etapas, considerando o estado de tensões inicial em cada uma das etapas. A implementação computacional referente a este trabalho se baseou no programa para análise numérica de seções SECLAB, desenvolvido pelo professor Remo Magalhães de Souza.

Concreto com utilização de agregado graúdo sintético produzido a partir da lama vermelha: estudos de dosagem, propriedades e microestrutura

Atualmente questões relacionadas à sustentabilidade tem ganhado destaque no cenário mundial nos mais variados setores da sociedade. Diversos pesquisadores (LIMA, 2006; HILDEBRANDO, 1998; SOUZA, J., 2010; ROSSI, 2009, etc.) têm tentado propor uma interação entre a indústria da construção civil e aquelas que desenvolvem atividades de beneficiamento e produção mineral, como por exemplo,as de beneficiamento de bauxita. Neste contexto, encontrar uma viabilidade para o aproveitamento de um resíduo gerado em grandes quantidades e sem nenhuma utilidade seria contribuir com a preservação do meio ambiente, na medida em que se reduziria o consumo de recursos provenientes de fontes naturais e aumentaria a oferta de insumos no mercado da construção. Neste trabalho será abordada a viabilidade de produção de um concreto, que apresente características que o torne próprio ao uso como insumo na indústria da construção civil, por meio da utilização de um agregado sintético obtido a partir da lama vermelha (resíduo do beneficiamento da bauxita). De acordo com o programa experimental executado, os agregados, bem como, os concretos produzidos tiveram suas propriedades analisadas, objetivando estudar o processo de produção e dosagem respectivamente. Nos agregados foram realizadas análises de: porosidade aparente, absorção de água, massa específica aparente e abrasão Los Ángeles e nos concretos, trabalhabilidade, massa específica no estado fresco e no endurecido, resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral, tração na flexão, absorção de água e módulo de elasticidade. Ressalta-se que foi dada significativa importância à zona de transição pasta/agregado, por meio de análise da microestrutura dos concretos produzidos. Análise esta realizada por meio dos ensaios de: Porosimetria por Intrusão de Mercúrio (PIM) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados das análises dos agregados sintéticos e dos concretos produzidos apresentaram resultados satisfatórios, demonstrando que estes apresentam potencial para uso na indústria da construção civil.

Aplicação da cromatografia líquida de alta eficiência na investigação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos em testemunhos sedimentares

Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são compostos orgânicos originários de fontes naturais e antrópicas e, por apresentarem potencial carcinogênico e mutagênico, são considerados poluentes prioritários por agências ambientais. Desta forma, métodos analíticos para investigação de tais compostos que sejam rápidos e de baixo custo são de relevância considerável para o monitoramento ambiental. O presente trabalho teve como objetivos otimizar um método analítico para HPAs utilizando cromatografia líquida com detecção por arranjo de diodos (HPLC-DAD) e aplicar em testemunho sedimentar de região estuarina. Para otimização e avaliação do método, uma coluna sedimentar de 46 cm de comprimento foi coletada na foz do Rio Tucunduba (Belém, Pará) e seccionada em porções de 2 cm (subamostras). Após secagem, 30 g de cada porção foram extraídos com mistura de diclorometano em acetona (1:1) em ultrassom por 40 min. Os extratos obtidos foram centrifugados, purificados em sílica-gel, adaptação em funil necessária principalmente para reter partículas finas, e em seguida concentrados em rotaevaporador à vácuo e, por fim, filtrados com membrana de nylon 0,22 μm antes da injeção no HPLC. Amostras fortificadas com padrões analíticos de 16 HPAs e brancos também foram processados da mesma maneira. Um conjunto de parâmetros para validação do método foi investigado e observou-se: (1) boa linearidade: as curvas de calibração (analíticas) apresentaram coeficientes de correlação elevadas; (2) precisão adequada: obteve-se desvio padrão relativo dentro do aceitável, sendo o mínimo de 2,1% para acenaftileno e máximo de 19,7% para o fluoranteno; (3) limites de detecção baixos: entre 0,004 a 1,085 ng g g^-1, viabilizando análises em concentrações reais in situ; (4) recuperação adequada para traços: sendo a mínima de 40,0% para o acenaftileno e máxima de 103,1% para o benzo(k)fluoranteno. As concentrações de HPAs totais variaram nas seções do testemunho sedimentar entre 60,77 - 783,3 ng g^-1 de sedimento seco. O método otimizado mostrou-se vantajoso com relação aos tradicionais que utilizam extrator soxhlet e colunas de adsorventes para purificação de extratos por minimizar o tempo de extração e reduzir custos com uso de volumes menores de solventes para purificação do extrato. A limitação do método, porém, foi a coeluição do criseno e do benzo(a)antraceno e a sobreposição do fluoreno e acenafteno, além da quantificação benzo(g,h,i)perileno. Essa limitação provavelmente está associada à eficiência da coluna cromatográfica disponível para a análise, que é para aplicação geral. O método mostrou-se aplicável a amostras estuarinas complexas e ricas em silte e argila. Razões diagnósticas de HPAs parentais indicam fontes petrogênicas a profundidades de 24 – 26 cm, 28 – 30 cm; e fontes pirolíticas a profundidades de 6 – 8 cm, 10 – 12 cm e 14 – 16 cm respectivamente.

Otimização da desidratação osmótica de filés de mapará (Hypophthalmus edentatus) através da metodologia de superfície de resposta

A desidratação osmótica de filés de mapará tem sido utilizada como pré-tratamento antes da secagem e refrigeração de alimentos como um meio de reduzir a umidade dos produtos. O objetivo do trabalho foi otimizar a transferência de massa ocorrida durante a desidratação osmótica de mapará através da metodologia de superfície de resposta. A desidratação osmótica foi realizada de acordo com um planejamento fatorial completo 2³, com oito pontos fatoriais, três centrais e seis axiais, totalizando 17 ensaios, em que o valor das variáveis dependentes, a perda de peso (PP), a perda de água (PA), o ganho de sólidos (GS), GS/PA e ácido tiobarbitúrico (TBA), são funções das variáveis independentes, temperatura, concentração de NaCl e tempo de imersão. A análise estatística aplicada aos dados experimentais foi realizada através do erro puro e pelo SS residual. Aplicando a metodologia de superfície de resposta, a condição ótima de convergência de menor perda de peso, maior perda de água e menor ganho de sal correspondeu a uma concentração de cloreto de sódio de 22%, temperatura de 46 °C e tempo de 7 horas.

Otimização multiobjetivo da compensação de potência reativa em redes de distribuição considerando restrições de distorção harmônica

A localização de bancos de capacitores nas redes de distribuição de energia elétrica, corretamente dimensionados, busca compensar eventuais excessos de circulação de potência reativa pelas linhas, o que implica a redução de custos operacionais pela redução das perdas de energia e um aumento da capacidade de transmissão de potência ativa assegurando os níveis estabelecidos de tensão e fator de potência simultaneamente. A proliferação das cargas não lineares provocou uma mudança nos cenários de estudo dos sistemas elétricos de potência devido aos efeitos nocivos que os harmônicos gerados por elas ocasionam sobre a qualidade da energia elétrica. Considerando este novo cenário, esta tese tem como objetivo geral desenvolver uma ferramenta computacional utilizando técnicas de inteligência computacional apoiada em algoritmos genéticos (AG), para a otimização multiobjetivo da compensação da potência reativa em redes elétricas de distribuição capaz de localizar e dimensionar de forma ótima as unidades de compensação necessárias para obter os melhores benefícios econômicos e a manutenção dos índices de qualidade da energia estabelecidos pelas normas brasileiras. Como Inovação Tecnológica do trabalho a ferramenta computacional desenvolvida permite otimizar a compensação da potência reativa para melhorar do fator de potência em redes de distribuição contaminadas com harmônicos que, diferentemente de métodos anteriores, não só emprega bancos de capacitores, mas também filtros de harmônicos com esse objetivo. Utiliza-se o algoritmo NSGA-II, que determina as soluções ótimas de Pareto para o problema e permite ao especialista determinar as soluções mais efetivas. A proposta para a solução do problema apresenta várias inovações podendo-se destacar que a solução obtida permite determinar a compensação de potência reativa com capacitores em sistemas com certa penetração harmônica, atendendo a normas de qualidade de energia pertinentes, com relação aos níveis de distorção harmônica tolerados.

Efeitos do tipo, tamanho e teor de agregado graúdo no módulo de deformação do concreto de alta resistência

O concreto, material de composição heterogênea e complexa, é o principal insumo em construções. Do ponto de vista estrutural, ele tem como propriedade principal sua resistência. O estudo do comportamento do concreto, baseado em estudos conceituais da resistência granular, pode conduzir a um projeto estrutural mais seguro e de melhor utilização do material. Este trabalho expõe os resultados de um estudo conduzido para avaliar os efeitos do tipo, tamanho e teor de agregado graúdo no módulo de deformação do concreto de alta resistência. A mistura de concreto estudada contém agregados de basalto e de granito com dimensões máximas características de 9,5 mm e 19 mm e relação água/cimento de 0,35. O módulo de elasticidade do material foi determinado usando o trecho inicial linear da curva Carga-CMOD (deslocamento de abertura da boca da fissura) no ensaio de flexão com três pontos em viga entalhada no meio do vão, seguindo a proposta do comitê técnico 89-FMT da RILEM (Internacional Union of Testing and Research Laboratories for Materials and Structures).

Contribuição ao estudo de lajes lisas unidirecionais de concreto armado com pilares retangulares ao puncionamento

São apresentadas análises das recomendações para estimar a resistência ao puncionamento de lajes lisas de acordo com a versão atual da norma brasileira, a NBR 6118:2003, que não considera o efeito da retangularidade de pilares internos, e sua predecessora, a NBR 6118:1980. Em seções transversais retangulares, o índice de polarização das tensões de cisalhamento é crescente. Isto altera a forma de ruptura da laje, já que a punção se inicia em torno das extremidades da seção do pilar, não se estendendo para os lados maiores, como prescreve a norma, comportamento este que reduz a resistência última das lajes frente às estimativas normativas. São apresentados os resultados de uma análise numérica por elementos finitos (M.E.F.) e uma proposta para melhorar a ductilidade das lajes lisas através das dimensões mínimas dos pilares. Observou-se que a NBR 6118:1980 mostrou-se conservadora e que as estimativas da NBR 6118: 2003 podem ser melhoradas.