Analysis of flexural waves excited by rectangular contact type transducers

In this paper, an attempt was made to investigate a fundamental problem related to the flexural waves excited by rectangular transducers. Due to the disadvantages of the Green's function approach for solving this problem, a direct and effective method is proposed using a multiple integral transform method and contour integration technique. The explicit frequency domain solutions obtained from this newly developed method are convenient for understanding transducer behavior and theoretical optimization and experimental calibration of rectangular transducers. The time domain solutions can then be easily obtained by using the fast Fourier transform technique. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Analysis of acousto-ultrasonic characteristics for contact-type transducers coupled to composite laminated plates

The acousto-ultrasonic (AU) input-output characteristics for contact-type transmitting and receiving transducers coupled to composite laminated plates are considered in this paper. Combining a multiple integral transform method, an ordinary discrete layer theory for the laminates and some simplifying assumptions for the electro-mechanical transduction behaviour of the transducers, an analytical solution is developed which can deal with all the wave processes involved in the AU measurement system, i.e, wave generation, wave propagation and wave reception. The spectral response of the normal contact pressure sensed by the receiving transducer due to an arbitrary input pulse excited by the transmitting transducer is obtained. To validate the new analytical-numerical spectral technique in the low-frequency regime, the results are compared with Mindlin plate theory solutions. Based on the analytical results, numerical calculations are carried out to investigate the influence of various external parameters such as frequency content of the input pulse, transmitter/receiver spacing and transducer aperture on the output of the measurement system. The results show that the presented analytical-numerical procedure is an effective tool for understanding the input-output characteristics of the AU technique for laminated plates. (C) 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Briefing: Factored material properties and limit state loads-unlikely extreme or impossible pretense

In the limit state design (LSD) method each design criterion is formally stated and assessed using a performance function. The performance function defines the relationship between the design parameters and the design criterion. In practice, LSD involves factoring up loads and factoring down calculated strengths and material parameters. This provides a convenient way to carry out routine probabilistic-based design. The factors are statistically calculated to produce a design with an acceptably low probability of failure. Hence the ultimate load and the design material properties are mathematical concepts that have no physical interpretation. They may be physically impossible. Similarly, the appropriate analysis model is also defined by the performance function and may not describe the real behaviour at the perceived physical equivalent limit condition. These points must be understood to avoid confusion in the discussion and application of partial factor LSD methods.

Shear stress and sediment transport calculations for swash zone modelling

It is shown that the observed difference in sediment transporting efficiency by the swash uprush, compared with the downrush, could be mainly due to greater bed shear stress for a given velocity in the more abruptly accelerated uprush. The bed shear stress generated by an arbitrary free stream velocity time series is modelled in terms of usual wave boundary layer models plus a phase lead (phi(tau) of the bed shear stress compared with the free stream velocity at the peak frequency. With this approach, the total transport amounts in uprush and downrush can be modelled satisfactorily with the same sediment transport formula, without the need for different uprush and downrush coefficients. While the adaptation of sediment transport formulae from steady flow can thus lead to the right total amounts of sediment moved by this method, the timing of the instantaneous sediment transport rates are probably not accurately modelled due to the highly unsteady nature of the swash and the presence of pre-suspended sediment in the uprush. Nevertheless, the proposed method is a useful intermediate step before we have a complete understanding of sediment transport under very rapid accelerations and of the relative contribution of pre-suspended sediment to the onshore sediment transport in swash zones. (C) 2002 Published by Elsevier Science B.V.

Vertical fluxes of sediment in oscillatory sheet flow

Time series of vertical sediment fluxes are derived from concentration time series in sheet flow under waves. While the concentrations C(z,t) vary very little with time for \z\ < 10d(50), the measured vertical sediment fluxes Q(zs)(z,t) vary strongly with time in this vertical band and their time variation follows, to some extent, the variation of the grain roughness Shields parameter 02,5(t). Thus, sediment distribution models based on the pickup function boundary condition are in some qualitative agreement with the measurements. However, the pickup function models are only able to model the upward bursts of sediment during the accelerating phases of the flow. They are, so far, unable to model the following strong downward sediment fluxes, which are observed during the periods of flow deceleration. Classical pickup functions, which essentially depend on the Shields parameter, are also incapable of modelling the secondary entrainment fluxes, which sometimes occur at free stream velocity reversal. The measured vertical fluxes indicate that the effective sediment settling velocity in the high [(0.3 < C(z,t) < 0.4] concentration area is typically only a few percent of the clear water settling velocity, while the measurements of Richardson and Jeronimo [Chem. Eng. Sci. 34 (1979) 1419], from a different physical setting, lead to estimates of the order 20%. The data does not support gradient diffusion as a model for sediment entrainment from the bed. That is, detailed modelling of the observed near-bed fluxes would require diffusivities that go negative during periods of flow deceleration. An observed general trend for concentration variability to increase with elevation close to the bed is also irreconcilable with diffusion models driven by a bottom boundary condition. (C) 2002 Published by Elsevier Science B.V.

Tide-induced water table fluctuations in coastal aquifers bounded by rhythmic shorelines

Previous studies on tidal water table dynamics in unconfined coastal aquifers have focused on the inland propagation of oceanic tides in the cross-shore direction based on the assumption of a straight coastline. Here, two-dimensional analytical solutions are derived to study the effects of rhythmic coastlines on tidal water table fluctuations. The computational results demonstrate that the alongshore variations of the coastline can affect the water table behavior significantly, especially in areas near the centers of the headland and embayment. With the coastline shape effects ignored, traditional analytical solutions may lead to large errors in predicting coastal water table fluctuations or in estimating the aquifer's properties based on these signals. The conditions under which the coastline shape needs to be considered are derived from the new analytical solution.

Water table waves in an unconfined aquifer: Experiments and modeling

[1] Comprehensive measurements are presented of the piezometric head in an unconfined aquifer during steady, simple harmonic oscillations driven by a hydrostatic clear water reservoir through a vertical interface. The results are analyzed and used to test existing hydrostatic and nonhydrostatic, small-amplitude theories along with capillary fringe effects. As expected, the amplitude of the water table wave decays exponentially. However, the decay rates and phase lags indicate the influence of both vertical flow and capillary effects. The capillary effects are reconciled with observations of water table oscillations in a sand column with the same sand. The effects of vertical flows and the corresponding nonhydrostatic pressure are reasonably well described by small-amplitude theory for water table waves in finite depth aquifers. That includes the oscillation amplitudes being greater at the bottom than at the top and the phase lead of the bottom compared with the top. The main problems with respect to interpreting the measurements through existing theory relate to the complicated boundary condition at the interface between the driving head reservoir and the aquifer. That is, the small-amplitude, finite depth expansion solution, which matches a hydrostatic boundary condition between the bottom and the mean driving head level, is unrealistic with respect to the pressure variation above this level. Hence it cannot describe the finer details of the multiple mode behavior close to the driving head boundary. The mean water table height initially increases with distance from the forcing boundary but then decreases again, and its asymptotic value is considerably smaller than that previously predicted for finite depth aquifers without capillary effects. Just as the mean water table over-height is smaller than predicted by capillarity-free shallow aquifer models, so is the amplitude of the second harmonic. In fact, there is no indication of extra second harmonics ( in addition to that contained in the driving head) being generated at the interface or in the interior.

The application of wave induced forces to a two-dimensional finite element long wave hydrodynamic model

This paper describes the modification of a two-dimensional finite element long wave hydrodynamic model in order to predict the net current and water levels attributable to the influences of waves. Tests examine the effects of the application of wave induced forces, including comparisons to a physical experiment. An example of a real river system is presented with comparisons to measured data, which demonstrate the importance of simulating the combined effects of tides and waves upon hydrodynamic behavior. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Dimensionamento ótimo de pilares de concreto armado

A área da engenharia responsável pelo dimensionamento de estruturas vive em busca da solução que melhor atenderá a vários parâmetros simultâneos como estética, custo, qualidade, peso entre outros. Na prática, não se pode afirmar que o melhor projeto foi de fato executado, pois os projetos são feitos principalmente baseados na experiência do executor, sem se esgotar todas as hipóteses possíveis. É neste sentido que os processos de otimização se fazem necessários na área de dimensionamento de estruturas. É possível obter a partir de um objetivo dado, como o custo, o dimensionamento que melhor atenderá a este parâmetro. Existem alguns estudos nesta área, porém ainda é necessário mais pesquisas. Uma área que vem avançando no estudo de otimização estrutural é o dimensionamento de pilares de acordo com a ABNT NBR 6118:2014 que atenda a uma gama maior de geometrias possíveis. Deve-se também estudar o melhor método de otimização para este tipo de problema dentro dos vários existentes na atualidade. Assim o presente trabalho contempla o embasamento conceitual nos temas de dimensionamento de pilares e métodos de otimização na revisão bibliográfica indicando as referências e métodos utilizados no software de dimensionamento otimizado de pilares, programado com auxílio do software MathLab e seus pacotes, utilizando métodos determinísticos de otimização. Esta pesquisa foi realizada para obtenção do Título de Mestre em Engenharia Civil na Universidade Federal do Espírito Santo.

Projecto de execução de fundações e estruturas de uma ponte em betão armado pré-esforçado

Este Trabalho refere-se ao Projecto de Execução de Fundações e Estruturas de uma Ponte Rodoviária em betão armado pré-esforçado, realizado no âmbito do Trabalho Final de Mestrado em Engenharia Civil – Especialização em Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O Projecto de Execução é composto de Peças Escritas e Peças Desenhadas. Nas Peças Escritas estão incluídos: Memória Justificativa e Descritiva; Cálculos Justificativos e Anexos. A ponte é composta por dois tabuleiros paralelos com 10,28m de largura cada um e afastados entre si de 0,10m. A obra é constituída de 8 tramos; os tramos correntes com 31m de comprimento e os tramos extremos com 25 e 20m de comprimento, perfazendo um comprimento total de 231m. A obra foi parcialmente isolada dos sismos pela introdução, em todos os pilares, de aparelhos de apoio de elevado amortecimento sísmico do tipo HDRB (High Damping Rubber Bearings). Encontram-se particularmente discriminadas e detalhadas neste projecto as seguintes situações: - Cálculo do Pré-esforço e respectivas perdas; - Acção das sobrecargas rodoviárias; - Diferença de comportamento da obra na entrada em serviço e no longo prazo; - Análise sísmica e do isolamento sísmico; - Estudo dos efeitos diferidos: retracção e fluência. Tendo as abordagens de cálculo e as verificações de segurança seguido a regulamentação nacional em vigor, nomeadamente RSA e REBAP, foi no entanto feita uma aproximação às regras do “Capacity Design” previstas no EC8, em que se privilegia a actuação do projectista sobre o comportamento da estrutura, procurando uma resposta não linear da mesma, visando garantir que: - A rotura não ocorrerá nos elementos de fundação; - Nos pilares a dissipação de energia se faz através de rótulas plásticas, evitando-se roturas associadas a esforços transversos. A aplicação destas regras neste Projecto demonstrou haver um agravamento substancial na definição dos esforços a que devem resistir alguns dos componentes da estrutura, designadamente os pilares e as fundações, originando soluções de secções de betão e armaduras bem mais exigentes do que aqueles que resultariam da simples verificação de segurança, pela comparação entre esforços actuante e esforços resistentes “secção a secção”, imposta pela actual regulamentação nacional.

Sistemas de abastecimento de água e saneamento básico

O presente relatório de estágio enquadra-se no âmbito do Trabalho Final de Mestrado (TFM) do curso de Engenharia Civil, área de especialização de Hidráulica, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, e baseia-se na temática dos sistemas de abastecimento de água e drenagem de águas residuais. O estágio, intitulado de “Sistemas de Abastecimento de Agua e Saneamento Básico”, decorreu numa empresa de consultaria de engenharia denominada ENGIDRO – Estudos de Engenharia, Lda., vocacionada para a realização de estudos e projectos na área de Hidráulica, com particular incidência na Hidráulica Urbana e Saneamento Básico. O estágio iniciou-se com um adequado enquadramento profissional na empresa e incidiu principalmente no desenvolvimento de trabalhos de concepção e dimensionamento, a nível de projectos de execução, de sistemas de abastecimento de água e de saneamento básico, para 21 localidades da província de Lunda Sul, em Angola, com prestação de serviços para o Governo Provincial de Lunda Sul – Direcção Provincial da Energia e Aguas, juntamente com empresa CENGA – Consultores de Engenharia de Angola, S.A. Na prestação de serviços à entidade contratante foram efectuados trabalhos de campo, que consistiram principalmente em reconhecimentos do terreno, levantamentos topográficos e recolha de informação relevante sobre elementos condicionantes dos projectos (origens e disponibilidades de água, natureza e declive dos terrenos, tipos de infra-estruturas locais) e trabalhos de gabinete para compilação e análise da informação recolhida na elaboração dos projectos de execução, incluindo pecas desenhadas (desenhos pormenorizados) e peças escritas (memórias descritivas e justificativas, medições e orçamentos). Sendo os projectos destinados a aglomerados populacionais pouco desenvolvidos e com carências e condicionantes de diversa ordem (falta de energia eléctrica, de acessos, de telecomunicações, de meios técnicos e materiais, entre outros), prestou-se especial atenção aos aspectos da concepção, privilegiando soluções de baixa tecnologia, mais fáceis de explorar e manter com os recursos locais disponíveis.