Projeto de fundações e estrutura de um edifício em Lisboa

Trabalho de Projeto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Estruturas

Überwachung der Vorspannkraft Externer Spannglieder mit Hilfe der Modalanalyse

Aufgrund ihrer Vorteile hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Bauwerkssicherheit ist in Deutschland seit 1998 die externe Vorspannung in Hohlkastenbrücken zur Regelbauweise geworden. Durch Verwendung der austauschbaren externen Vorspannung verspricht man sich im Brückenbau weitere Verbesserungen der Robustheit und damit eine Verlängerung der Lebensdauer. Trotz des besseren Korrosionsschutzes im Vergleich zur internen Vorspannung mit Verbund sind Schäden nicht völlig auszuschließen. Um die Vorteile der externen Vorspannung zu nutzen, ist daher eine periodische Überwachung der Spanngliedkräfte, z. B. während der Hauptprüfung des Bauwerks, durchzuführen. Für die Überwachung der Spanngliedkräfte bei Schrägseilbrücken haben sich die Schwingungsmessmethoden als wirtschaftlich und leistungsfähig erwiesen. Für die Übertragung der Methode auf den Fall der externen Vorspannung, wo kürzere Schwingungslängen vorliegen, waren zusätzliche Untersuchungen hinsichtlich der effektiven Schwingungslänge, der Randbedingungen sowie der effektiven Biegesteifigkeit erforderlich. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Modellkorrekturverfahren, basierend auf der iterativen Anpassung eines F.E.-Modells an die identifizierten Eigenfrequenzen und Eigenformen des Spanngliedes, für die Bestimmung der Spanngliedkräfte verwendet. Dieses Verfahren ermöglicht die Berücksichtigung der Parameter (Schwingungslänge, Randbedingungen und effektive Biegesteifigkeit) bei der Identifikation der effektiven Spanngliedkräfte. Weiterhin ist eine Modellierung jeder beliebigen Spanngliedausbildung, z. B. bei unterschiedlichen Querschnitten in den Verankerungs- bzw. Umlenkbereichen, gewährleistet. Zur Anwendung bei der Ermittlung der Spanngliedkräfte wurde eine spezielle Methode, basierend auf den besonderen dynamischen Eigenschaften der Spannglieder, entwickelt, bei der die zuvor genannten Parameter innerhalb jedes Iterationsschrittes unabhängig korrigiert werden, was zur Robustheit des Identifikationsverfahrens beiträgt. Das entwickelte Verfahren ist in einem benutzerfreundlichen Programmsystem implementiert worden. Die erzielten Ergebnisse wurden mit dem allgemeinen Identifikationsprogramm UPDATE_g2 verglichen; dabei ist eine sehr gute Übereinstimmung festgestellt worden. Beim selbst entwickelten Verfahren wird die benötigte Rechenzeit auf ca. 30 % reduziert [100 sec à 30 sec]. Es bietet sich daher für die unmittelbare Auswertung vor Ort an. Die Parameteridentifikationsverfahren wurden an den Spanngliedern von insgesamt sechs Brücken (vier unterschiedliche Spannverfahren) angewendet. Die Anzahl der getesteten Spannglieder beträgt insgesamt 340. Die Abweichung zwischen den durch Schwingungs-messungen identifizierten und gemessenen (bei einer Brücke durch eine Abhebekontrolle) bzw. aufgebrachten Spanngliedkräften war kleiner als 3 %. Ferner wurden die Auswirkungen äußerer Einflüsse infolge Temperaturschwankungen und Verkehr bei den durchgeführten Messungen untersucht. Bei der praktischen Anwendung sind Besonderheiten aufgetreten, die durch die Verwendung des Modellkorrekturverfahrens weitgehend erfasst werden konnten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung dieses Verfahrens die Genauigkeit im Vergleich mit den bisherigen Schwingungsmessmethoden beachtlich erhöht. Ferner wird eine Erweiterung des Anwendungsbereiches auch auf Spezialfälle (z. B. bei einem unplanmäßigen Anliegen) gewährleistet.

Die aeroelastische Stabilitätsanalyse – ein praxisnaher Ansatz zur intervalltheoretischen Betrachtung von Modellierungsunsicherheiten am Flugzeug

Die Untersuchung des dynamischen aeroelastischen Stabilitätsverhaltens von Flugzeugen erfordert sehr komplexe Rechenmodelle, welche die wesentlichen elastomechanischen und instationären aerodynamischen Eigenschaften der Konstruktion wiedergeben sollen. Bei der Modellbildung müssen einerseits Vereinfachungen und Idealisierungen im Rahmen der Anwendung der Finite Elemente Methode und der aerodynamischen Theorie vorgenommen werden, deren Auswirkungen auf das Simulationsergebnis zu bewerten sind. Andererseits können die strukturdynamischen Kenngrößen durch den Standschwingungsversuch identifiziert werden, wobei die Ergebnisse Messungenauigkeiten enthalten. Für eine robuste Flatteruntersuchung müssen die identifizierten Unwägbarkeiten in allen Prozessschritten über die Festlegung von unteren und oberen Schranken konservativ ermittelt werden, um für alle Flugzustände eine ausreichende Flatterstabilität sicherzustellen. Zu diesem Zweck wird in der vorliegenden Arbeit ein Rechenverfahren entwickelt, welches die klassische Flatteranalyse mit den Methoden der Fuzzy- und Intervallarithmetik verbindet. Dabei werden die Flatterbewegungsgleichungen als parameterabhängiges nichtlineares Eigenwertproblem formuliert. Die Änderung der komplexen Eigenlösung infolge eines veränderlichen Einflussparameters wird mit der Methode der numerischen Fortsetzung ausgehend von der nominalen Startlösung verfolgt. Ein modifizierter Newton-Iterations-Algorithmus kommt zur Anwendung. Als Ergebnis liegen die berechneten aeroelastischen Dämpfungs- und Frequenzverläufe in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit mit Unschärfebändern vor.

Efectividad del tratamiento farmacológico de la agresividad en pacientes con trastorno límite de la personalidad. Revisión sistemática

Introducción: el Trastorno Límite de la Personalidad afecta del 2% al 6% de los adultos en Estados Unidos. Es una condición de alta relevancia dentro de las patologías psiquiátricas debido a características como impulsividad, inestabilidad en las relaciones interpersonales, disregulación en el estado de ánimo y comportamiento agresivo. Esto determina un impacto negativo en la funcionalidad del individuo siendo la agresividad contra sí mismo o contra otras personas uno de sus componentes claves. Métodos: Revisión sistemática de la literatura de artículos de bases de datos y búsqueda manual de revistas relacionadas que aportaran la mejor evidencia con el fin de encontrar estudios que evaluaran, con instrumentos objetivos, los tratamientos farmacológicos disponibles para el manejo de la agresividad en el TLP .Se evaluó calidad metodológica y los estudios se organizaron en tablas de evidencia. Resultados: La búsqueda arrojo 1081 artículos de los cuales se seleccionaron 52 como potenciales y cinco fueron incluidos en esta revisión. Se clasificaron como nivel de evidencia Ib. El topiramato, el aripiprazol, el divalproato y la fluoxetina mostraron mejores resultados que el placebo especialmente en agresividad e impulsividad. El topiramato fue asociado con pérdida de peso. Los medicamentos fueron seguros y bien tolerados. Discusión: Los medicamentos evaluados mostraron ser mejores que placebo. La diversidad en las escalas utilizadas genera complejidad en la interpretación de resultados. Conclusión: La evidencia sugiere que el tratamiento farmacológico es efectivo en síntomas como agresividad e impulsividad comparado con placebo. Deben considerarse estudios que evalúen combinaciones de fármacos y psicoterapia.

Notes on vibration control of a micro/macromanipulator mounted on a flexible structure

The objective of this study is to describe the design and the implementation of an experimental set-up used to study the dynamics, the experimental identification, and the active vibration control of a flexible structure mounted manipulator system. The system consists of a three-degree-of-freedom cylindrical manipulator system with a flexible link on its tip. A two-degree-of-freedom polar rigid manipulator is mounted on the flexible macromanipulator. The dynamic modelling and experimental modal analysis identification in the frequency domain are being applied to design active digital control strategies for the micro-manipulator system to damp the mechanical vibrations of the flexible structure on the tip of the macro-manipulator system.

Optimal design of smart structures using bonded plezoelectrics for vibration control

Smart material technology has become an area of increasing interest for the development of lighter and stronger structures which are able to incorporate actuator and sensor capabilities for collocated control. In the design of actively controlled structures, the determination of the actuator locations and the controller gains, is a very important issue. For that purpose, smart material modelling, modal analysis methods, control and optimization techniques are the most important ingredients to be taken into account. The optimization problem to be solved in this context presents two interdependent aspects. The first one is related to the discrete optimal actuator location selection problem which is solved in this paper using genetic algorithms. The second is represented by a continuous variable optimization problem, through which the control gains are determined using classical techniques. A cantilever Euler-Bernoulli beam is used to illustrate the presented methodology.

Optimal placement of piezoelectric sensor/actuators for smart structures vibration control

Smart material technology has become an area of increasing interest for the development of lighter and stronger structures that are able to incorporate actuator and sensor capabilities for collocated control. In the design of actively controlled structures, the determination of the actuator locations and the controller gains is a very important issue. For that purpose, smart material modeling, modal analysis methods, and control and optimization techniques are the most important ingredients to be taken into account. The optimization problem to be solved in this context presents two interdependent aspects. The first is related to the discrete optimal actuator location selection problem, which is solved in this paper using genetic algorithms. The second is represented by a continuous variable optimization problem, through which the control gains are determined using classical techniques. A cantilever Euler-Bernoulli beam is used to illustrate the presented methodology.

Well-conditioned robust observer for detection of family systems components

A new concept of fault detection and isolation using robust observation for systems with random noises is presented. The method selects the parameters from components that may fault during the process and constructs well conditioned robust observers, considering sensors faults. To isolate component failures via robust observation, a bank of detection observers is constructed, where each observer is only sensitive to one specified component failure while robust to all other component failures.

Well-conditioned robust observer for detection of faulty systems components

A new concept of fault detection and isolation using robust observation for systems with random noises is presented. The method selects the parameters from components that may fault during the process and constructs well conditioned robust observers, considering sensors faults. To isolate component failures via robust observation, a bank of detection observers is constructed, where each observer is only sensitive to one specified component failure while robust to all other component failures.

Novos conversores retificadores Sepic ZCS-PWM, operando como abaixadores de tensao, com elevados rendimento e fator de potencia - um estudo comparativo

A comparative evaluation regarding a new zero-current-switching (ZCS) pulse width modulated (PWM) Sepic rectifier, operating in voltage step-down mode, employing two different techniques, in order to obtain high power factor and reduced total harmonic distortion (THD) at the input current, is presented. The methods are those in continuous-current mode operation, known as peak current mode control with slope compensation, and average-current mode control. The principle of operation, the theoretical analysis, a design example and the main experimental results are presented for both proposed control techniques.

Optimal design of smart structures using bonded piezoelectrics for vibration control

Smart material technology has become an area of increasing interest for the development of lighter and stronger structures which are able to incorporate actuator and sensor capabilities for collocated control. In the design of actively controlled structures, the determination of the actuator locations and the controller gains, is a very important issue. For that purpose, smart material modelling, modal analysis methods, control and optimization techniques are the most important ingredients to be taken into account. The optimization problem to be solved in this context presents two interdependent aspects. The first one is related to the discrete optimal actuator location selection problem, which is solved in this paper using genetic algorithms. The second is represented by a continuous variable optimization problem, through which the control gains are determined using classical techniques. A cantilever Euler-Bernoulli beam is used to illustrate the presented methodology.

Some considerations about a new procedure to derive transmission line parameters concerning three-phase lines

The paper shows an alternative methodology to calculate transmission line parameters per unit length and to apply it in a three-phase line with a vertical symmetry plane. This procedure is derived from a general procedure where the modal transformation matrix of the line is required. In this paper, the unknown modal transformation matrix requested by general procedure is substituted by Clarke's matrix. With the substitution that is shown in the paper, the transmission line parameters can be obtained starting from impedances measured in one terminal of the line. First, the article shows the classical methodology to calculate frequency dependent transmission line parameters by using Carson and Pollaczeck's equations for representing the ground effect and Bessel's functions to represent the skin effect. After that, a new procedure is shown to calculate frequency dependent transmission line parameters directly from currents and voltages of an existing line. Then, this procedure is applied in a non-transposed three-phase transmission line whose parameters have been previously calculated by using the classical methodology. Finally, the results obtained by using the new procedure and by using the classical methodology are compared. The article shows simulation results for typical frequency spectra of switching transients (10 Hz to 10 kHz). Results have shown that procedure has © 2006 IEEE.

Comparison of FACTS STATCOM models for damping oscillations in power system due to small perturbations

This paper presents small-signal stability studies of a multimachine power system, considering Static Synchronous Compensators (STATCOM)and discussed control modes of the STATCOM. The Power Sensitivity Model(PSM)is used to represent the electric power system. The study is based on modal analysis and time domain simulations. The results obtained allow concluding that the STATCOM improves the stabilization in the electric power system. © 2011 IEEE.

Development of a simplified transmission line model directly in the phase domain

A transmission line digital model is developed direct in the phase and time domains. The successive modal transformations considered in the three-phase representation are simplified and then the proposed model can be easily applied to several operation condition based only on the previous knowing of the line parameters, without a thorough theoretical knowledge of modal analysis. The proposed model is also developed based on lumped elements, providing a complete current and voltage profile at any point of the transmission system. This model makes possible the modeling of non-linear power devices and electromagnetic phenomena along the transmission line using simple electric circuit components, representing a great advantage when compared to several models based on distributed parameters and inverse transforms. In addition, an efficient integration method is proposed to solve the system of differential equations resulted from the line modeling by lumped elements, thereby making possible simulations of transient and steady state using a wide and constant integration step. © 2012 IEEE.

Damage Detection Based on Electromechanical Impedance Principle and Principal Components

This paper presents a novel time domain approach for Structural Health Monitoring (SHM) systems based on Electromechanical Impedance (EMI) principle and Principal Component Coefficients (PCC), also known as loadings. Differently of typical applications of EMI applied to SHM, which are based on computing the Frequency Response Function (FRF), in this work the procedure is based on the EMI principle but all analysis is conducted directly in time-domain. For this, the PCC are computed from the time response of PZT (Lead Zirconate Titanate) transducers bonded to the monitored structure, which act as actuator and sensor at the same time. The procedure is carried out exciting the PZT transducers using a wide band chirp signal and getting their time responses. The PCC are obtained in both healthy and damaged conditions and used to compute statistics indexes. Tests were carried out on an aircraft aluminum plate and the results have demonstrated the effectiveness of the proposed method making it an excellent approach for SHM applications. Finally, the results using EMI signals in both frequency and time responses are obtained and compared. © The Society for Experimental Mechanics 2014.