Avaliação do comportamento dinâmico da torre sineira da Sé Catedral do Funchal

O objetivo principal deste trabalho consiste na caracterização dinâmica da Torre Sineira da Sé Catedral do Funchal. Esta caracterização tem como base o recurso a técnicas de análise experimental, e em simultâneo, a simulações numéricas. As técnicas experimentais utilizadas baseiam-se na utilização de metodologias de identificação dinâmica com base em medições da resposta estrutural provocada pela excitação ambiente, i.e. vento e tráfego. A campanha de ensaios foi realizada em cinco séries de medição com acelerômetros piezoelétricos de alta sensibilidade e recorrendo a equipamento de aquisição de dados de alto desempenho. Ao longo do trabalho são descritas as principais características dos ensaios, bem como os resultados obtidos recorrendo a técnicas de análise modal operacional, culminando na obtenção dos parâmetros modais dos principais modos de vibração da estrutura. Após o tratamento dos resultados obtidos experimentalmente, estes foram usados para calibrar um modelo numérico implementado num software comercial de elementos finitos. Este modelo tem como base técnicas de modelação correntemente utilizadas na simulação deste tipo de estruturas, bem como parâmetros plausíveis para definir o comportamento mecânico dos materiais. Posteriormente, os resultados obtidos em ambas as abordagens são diretamente comparados, tendo sido possível observar uma boa correspondência entre ambos. Esta dissertação termina com as principais conclusões e com a identificação dos principais desenvolvimentos para trabalhos futuros.

UTILIZAÇÃO DE GEOTECNOLOGIAS DE GEOPROCESSAMENTO NO LEVANTAMENTO DE CLASSES DE SOLOS

A análise da qualidade de obtenção de mapa de classes de solos a partir do cruzamento de mapas de geologia e declividade utilizando sistema de informação geográfica – SIG é o objetivo principal desse trabalho. No ambiente do SIG foram elaborados os planos de informação (layers) de hipsometria, altimetria, declividade, geologia e solos. A partir da vetorização das curvas de nível constantes na carta topográfica Ilha do Funil, delimitada pelas coordenadas geográficas 48º 7’ 30’’/18º 52’ 30’’ e 48º 00’ 00’’/19º 00’00’’, Folha SE. 22-Z-B-VI-4-SE MI-2451/4-SE com eqüidistância de 10 metros foi elaborada camada altimetria. A camada de altimetria foi utilizada como base para a modelagem dos layers de modelo numérico de terreno – MNT, declividade e relevo, respectivamente. Os resultados permitiram a conclusão da inviabilidade da geração de mapa de evolução de solos considerando-se apenas a declividade, portanto, é necessario que se considere além da declividade do terreno, as demais variáveis do ambiente. Sendo neste caso, o diversos tipo de rocha e os diferentes processos intempéricos a que sua mineralogia estará exposta, traduz em  diferentes processos pedogênicos.

Caracterização ambiental da microbacia do Córrego Espraiado.

A caracterização ambiental da microbacia estudada foi realizada com o objetivo de criar um conjunto de planos de informação (PI's), de modo a permitir um conhecimento apropriado do local pela equipe do projeto, o planejamento de atividades de pesquisa e a identificação de áreas de risco. A microbacia do Córrego Espraiado está localizada entre os municípios de Ribeirão Preto e Cravinhos. As informações básicas utilizadas na caracterização ambiental foram: I) conjunto de cartas planialtimétricas, escala 1:10.000 (IGC, 1992); II) mapa de solos, escala 1:25.000 (MIKLOS, 1996); III) imagem de satélite LANDSAT TM 5, passagem 01/09/93, bandas 3, 4 e 5. A partir destas informações foram gerados os planos: limite da microbacia, redes de drenagem e viária, modelo numérico de terreno (MNT), classes de declive, uso da terra (1995) e solos. Outros planos foram gerados a partir do cruzamento dos anteriores: potencial de infiltração e escoamento superficial da água, potencial natural de erosão, perdas de solo e expectativa de erosão. A versão do IDRISI utilizada foi a 4.1 (DOS). Para a entrada de dados vetoriais foi utilizado o TOSCA 2.12. Na geração dos mapas foi utilizado o COREL DRAW 4. Os planos foram exportados do IDRISI para o COREL DRAW no formato TIF. O limite da microbacia foi traçado sobre as cartas planialtimétricas e posteriormente digitalizado. Com este PI foi construída uma máscara, utilizada para extrair as células que não pertenciam à microbacia em vários procedimentos posteriores. As redes de drenagem e viária foram digitalizadas a partir das informações contidas nas cartas planialtimétricas e rasterizadas pelo módulo LINERAS, gerando os PI's correspondentes. As informações de altimetria passaram por processo semelhante ao anterior, porém na rasterização foi também usado o módulo POINTRAS. Posteriormente as informações de altimetria, já rasterizadas foram interpoladas de modo a preencher todas as células (módulo INTERCON), gerando o MNT da microbacia. Para eliminar os defeitos nas bordas da microbacia, foram também digitalizadas algumas informações de altitude fora do limite da microbacia. Finalmente, para excluir os resultados da interpolação, fora da área de interesse, foi utilizada a máscara realizando-se uma multiplicação entre planos, função presente no módulo OVERLAY. As classes de declive foram obtidas após o calculo da declividade por meio de função presente no módulo SURFECE e o MNT, resultando em um PI intermediário com os valores de declividade em cada célula. Então, utilizou-se o módulo RECLASS para agrupar as células em 7 classes. A imagem em "falsa cor" (composição colorida) foi obtida usando-se o módulo COMPOSIT e posteriormente registrada por meio do módulo RESAMPLE. As coordenadas UTM dos pontos de controle foram extraídos das cartas planialtimetricas. O PI-Uso Atual, foi obtido das informações também retiradas das cartas planialtimetricas, análise da imagem de satélite e de visitas ao campo, realizadas no ano de 1995. O arquivo vetorial produzido foi editado no TOSCA e os polígonos gerados, com o uso do módulo CYCLE. Finalmente o arquivo com os polígonos foi rasterizado (POLYRAS). O PI-Solos foi gerado da digitalização do mapa de solos semidetalhado produzido por MIKLOS (1996). Novamente foi utilizado o TOSCA, seguido dos módulos CYCLE e POLYRAS para produzir o arquivo matricial correspondente. O PI-Potencial de infiltração e Escoamento Superficial da Água foi obtido pelo cruzamento das informações de condutividade hidráulica dos solos e da declividade do terreno. Este PI e um passo intermediário de um método proposto para a identificação das áreas de risco de contaminação por agrotóxicos, apresentado em LUIS (1996) e GOMES (1996). Foram também gerados alguns PI's relacionados com o estudo de erosão na microbacia, utilizando a Equação Universal de Perdas de Solo - EUPS. O IDRISI forneceu os recursos necessários aos objetivos do trabalho. As principais deficiências encontradas são a interface homem/máquina e a criação dos polígonos com a TOSCA, onde há necessidade de informar para cada arco digitado os identificadores dos polígonos por ele dividido. Esta operação consome um esforço considerável e está sujeita a freqüentes erros.

LA SIMULACIÓN COMPUTACIONAL COMO HERRAMIENTA PARA EL ORDENAMIENTO TERRITORIAL Y LA GESTIÓN DEL RIESGO: EL CASO DE CAÍDA DE CENIZA PROVENIENTE DEL VOLCÁN IRAZÚ, COSTA RICA

La  posibilidad  de  aplicar  la  simulación  computacional  en  la  predicción  del  comportamiento  de eventos naturales potencialmente desastrosos, la convierte en un instrumento versátil para la elabo-ración de mapas de amenaza. En el caso de las amenazas hidrometeorológicas es común su empleo y en otros campos como la Vulcanología su aplicación es bien conocida. Existen muchos y muy variados modelos, que van desde  extremadamente complejos a muy  simples;  su  selección debe responder a  la necesidad de información, para la toma de decisiones en materia de prevención y mitigación, así como de la disponibilidad de datos y su calidad. Los resultados del modelado deben transformarse a un formato útil para el Ordenamiento Territorial, mediante el empleo de Sistemas de Información Geográfca que faciliten la creación de cartografía digital. En el caso concreto de la creación de mapas de amenaza por caída de ceniza provenientes del Volcán Irazú, un grupo mul-tidisciplinario labora en el desarrollo de una plataforma que permita generar mapas de amenaza, a  partir  de  una  implementación  particular  del modelo  numérico  advección-difusión  de  Suzuki, conocido como NG-TEPHRA, y el SIG ArcMap. Esta experiencia permitirá desarrollar una meto-dología aplicable a cualquier otro volcán de la región.

Numerical modelling and structural optimization of multifunctional maritime structures aimed to protect harbours and produce energy

The main objective of this PhD thesis is to optimize a specific multifunctional maritime structure for harbour protection and energy production, named Overtopping Breakwater for Energy Conversion (OBREC), developed by the team of the University of Campania. This device is provided with a sloping plate followed by a unique reservoir, which is linked with the machine room (where the energy conversion occurs) by means of a pipe passing through the crown wall, provided with a parapet on top of it. Therefore, the potential energy of the overtopping waves, collected inside the reservoir located above the still water level, is then converted by means of low – head turbines. In order to improve the understanding of the wave – structure interactions with OBREC, several methodologies have been used and combined together: i. analysis of recent experimental campaigns on wave overtopping discharges and pressures at the crown wall on small – scale OBREC cross sections, carried out in other laboratories by the team of the University of Campania; ii. new experiments on cross sections similar to the OBREC device, planned and carried out in the hydraulic lab at the University of Bologna in the framework of this PhD work; iii. numerical modelling with a 1 – phase incompressible fluid model IH – 2VOF, developed by the University of Cantabria, and with a 2 – phase incompressible fluid model OpenFOAM, both available from the literature; iv. numerical modelling with a new 2 – phase compressible fluid model developed in the OpenFOAM environment within this PhD work; v. analysis of the data gained from the monitoring of the OBREC prototype installation.

Estudo numérico sobre o reforço de pilares de betão armado com cantoneiras e presilhas metálicas: análise paramétrica e modelo de cálculo

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Cálculo de evaporadores de múltiple efecto en paralelo: Parte II. Resolución del modelo matemático y un ejemplo numérico

En el presente artículo se expone la resolución mediante calculador digital, del modelo matemático de evaporadores de múltiple efecto que fue publicado en Química e Industria, en el número del pasado mes de febrero.

Desenvolvimento de um método numérico para simular escoamentos viscoelásticos axissimétricos com superfícies livres: Modelo PTT

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análisis dinámico experimental y numérico de una presa bóveda : ajuste del modelo

El objetivo de este trabajo es analizar las propiedades dinámicas de una presa bóveda de doble curvatura (presa de La Tajera, Guadalajara) para ajustar un modelo de elementos finitos. Para ello se han utilizado acelerómetros de alta sensibilidad sincronizados inalámbricamente. Se han obtenido las frecuencias, amortiguamientos y formas modales frente a los efectos de las acciones de tipo ambiental (viento, paso de vehículos). Se ha modelado mediante elementos finitos la presa y su cimiento incorporando el efecto del nivel del embalse. Con las propiedades dinámicas de la estructura halladas numéricamente se ha realizado un plan de medidas en los puntos que se consideraban más significativos. Tras realizar las medidas, se ha procedido al análisis de resultados mediante un Análisis Modal Operacional. Ello permite estimar los parámetros modales (frecuencias, amortiguamientos y formas modales) experimentalmente y se ha valorado el alcance de los mismos. Posteriormente viene la parte fundamental de este trabajo, que es el ajuste del modelo de elementos finitos inicial considerando el comportamiento dinámico obtenido experimentalmente. El modelo actualizado puede utilizarse dentro de un sistema de detección de daños, o por ejemplo, para el estudio del comportamiento ante un sismo considerando la interacción presa-embalse-cimiento. The purpose of this paper is to study the dynamic characteristics of a double curvature arch dam (La Tajera arch dam) for a Finite Element Model Updating. To achieve it, high sensitivity accelerometers synchronized wirelessly have been used. The system modal dampings, natural frequencies mode shapes are identified using output only identification techniques under environmental loads (wind, vehicles). Firstly, a finite element model of the dam-reservoir-foundation system was created. Once the dynamic properties of the structure were numerically obtained, a testing plan was then carried out identifying the most significant test points. After the measurements were carried out, an Operational Modal Analysis was performed to obtain experimentally the structure dynamic properties: natural frequencies, modal dampings and mode shapes. experimentally and to assess its reach. Then, the finite element model updating of the initial model was carried out to match the recorded dynamic behavior. The updated model may be used within a structural health monitoring and damage detection system or, as it is proposed on this thesis, for the analysis of the seismic response of arch dam-reservoir-foundation coupled systems

Diseño de un modelo de situación problema, con la unidad facilitadora solidaria llamada Belisol, para fortalecer el pensamiento numérico y variacional, en los estudiantes de la Institución Educativa Rural Benigno Mena González

Al analizar los resultados deficientes de las Pruebas Saber, del PTA ( Programa Todos a Aprender del MEN), y la participación en las Olimpiadas del Conocimiento, de los estudiantes de la Institución Educativa Rural Benigno Mena González del municipio de San Jerónimo, se consideró implementar un proyecto pedagógico, como plan de mejoramiento para la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas, que sirviera como una iniciativa para fortalecer los pensamientos numérico y variacional en los estudiantes de secundaria de la Institución; se buscaba, con la implementación de esta propuesta, desarrollar habilidades en dominio, comprensión y solución de situaciones problemas cotidianas dentro del contexto escolar y desde la innovación de nuevas prácticas metodológicas en los procesos educativos. Desde esta perspectiva, nace el interrogante: ¿Cómo modelar una situación problema, teniendo como motivo la unidad facilitadora solidaria denominada Belisol, para fortalecer el pensamiento numérico y variacional, en los estudiantes de la Institución Educativa Rural Benigno Mena González del municipio de San Jerónimo?, para dar tránsito a una propuesta de investigación innovadora. Ahora bien, para intervenir y reflexionar sobre este interrogante, se propuso el método de Investigación Acción Participación (IAP), el cual se aplica a estudios que se interesan sobre realidades humanas y problemáticas cotidianas o sociales, que además, sean reales, de la acción, y de constante participación de los sujetos, entidades o comunidades involucradas; aquí cabe la posibilidad de un aprendizaje cooperativo, colectivo, y por supuesto, colaborativo donde se ha planteado como motivo de la situación problema planteada la unidad financiera llamada Belisol con el fin de exteriorizar los fundamentos de una acción formativa, orientada a la incursión en el ámbito de la educación matemática económica financiera, a través del ejercicio del ahorro escolar y el trueque, promoviendo de esta manera el espíritu solidario en la comunidad Benigniana.

Análise dinâmica de uma estrutura: estudo numérico e experimental

Com o presente trabalho pretende-se estudar e compreender o comportamento dinâmico de estruturas de engenharia civil, de forma a permitir a elaboração de algumas metodologias para o estudo e análise de problemas de dinâmica de estruturas. Apresenta-se uma revisão dos principais fundamentos da modelação matemática do comportamento dinâmico, com o estudo de sistemas de 1 grau de liberdade e posterior generalização para sistemas de múltiplos graus de liberdade. Apresentam-se também as formulações para análises de identificação modal no domínio do tempo e no domínio da frequência. Atendendo que a resolução do problema dinâmico deve cumprir duas etapas: integração no Espaço, e integração no tempo. Para a 1a etapa abordam-se os fundamentos dos métodos numéricos de integração no espaço (em particular, o método dos elementos finitos) com vista á implementação da sua formulação na ferramenta computacional freeFEM++. Para a 2a etapa abordam-se os métodos numéricos de integração no domínio do tempo (em particular, o método de Newmark), de forma a determinar a resposta de uma estrutura quando submetida a acções dinâmicas. Adicionalmente são introduzidos alguns conceitos essenciais ao estudo de resultados experimentais obtidos através da realização de ensaios de vibrações. Por último, estuda-se um modelo físico de um edifício de dois pisos, com base na análise de resultados de um ensaio de vibração ambiental e no desenvolvimento de dois modelos numéricos (em freeFEM++ e em SAP2000) para comparação e análise dos resultados obtidos e validação da ferramenta computacional desenvolvida. Após a calibração dos modelos numéricos aos resultados obtidos experimentalmente, procede-se a uma análise dinâmica dos modelos numéricos sujeitos a uma acção sísmica, com a posterior comparação e análise de resultados obtidos.

Modelo de previsão meteorológica baseado em sistemas de inferência difusa

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Modelo de controlo difuso de um sistema de produção de energia com base em recursos renováveis

A satisfação das necessidades energéticas mundiais, cada vez mais exigentes, bem como a necessidade urgente de procurar caminhos que permitam usufruir de energia, da forma menos poluente possível, levam à necessidade de serem explorados caminhos que permitam cumprir estes pressupostos. A escolha da utilização das energias renováveis na produção de energia, torna-se cada vez mais interessante, quer do ponto de vista ambiental quer económico. O fundamento da lógica difusa está associado à recolha de informações vagas, que são no fundo uma linguagem falada por seres humanos, possibilitando a passagem deste tipo de linguagem para formato numérico, permitindo assim uma manipulação computacional. Elementos climáticos como o sol e o vento, podem ser descritos em forma de variáveis linguísticas, como é o caso de vento forte, temperatura baixa, irradiação fraca, etc. Isto faz com que a aplicação de um controlo a partir destes fenómenos, justifique ser realizado com recurso a sistemas de inferência difusa. Para a realização do trabalho proposto, foram consumados estudos relativos às energias renováveis, com particular enfoque na solar e na eólica. Também foi realizado um estudo dos conceitos pertencentes à lógica difusa e a sistemas de inferência difusa com o objetivo de perceber os diversos parâmetros constituintes desta matéria. Foi realizado o estudo e desenvolvimento de um sistema de aquisição de dados, bem como do controlador difuso que é o busílis do trabalho descrito neste relatório. Para tal, o trabalho foi efetuado com o recurso ao software MATLAB, a partir do qual foram desenvolvidas aplicações que possibilitaram a obtenção de dados climáticos, com vista à sua utilização na toolbox Fuzzy Logic a qual foi utilizada para o desenvolvimento de todo o algoritmo de controlo. Com a possibilidade de aquisição de dados concluída e das variáveis que iriam ser necessárias definidas, foi implementado o controlador difuso que foi sendo sintonizado ao longo do trabalho por forma a garantir os melhores resultados possíveis. Com o recurso à ferramenta Guide, também do MATLAB, foi criada a interface do sistema com o utilizador, sendo possível a averiguação da energia a ser produzida, bem como das contribuições de cada uma das fontes de energia renováveis para a obtenção dessa mesma energia. Por último, foi feita uma análise de resultados através da comparação entre os valores reais esperados e os valores obtidos pelo controlador difuso, bem como assinaladas conclusões e possibilidades de desenvolvimentos futuros deste trabalho.

Encurvadura em vigas mistas: estudo do modelo em “U” invertido

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil Estruturas