Modelação e análise não-linear do comportamento dinâmico de um passadiço pedonal

Dissertação para obtencão do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Estruturas

Modelação não linear de estruturas metálicas e mistas em situação de incêndio no software OpenSees

Os incêndios em edifícios representam um fenómeno que pode ter consequências devastadoras quando não controlado, não só em termos de perdas de vidas humanas, como em termos económicos. No passado, a ocorrência de incêndios de grandes dimensões mostrou os efeitos do fogo descontrolado nos edifícios, assim como a ineficiência dos meios de segurança ativa ao fogo. Nas últimas duas décadas, estas questões motivaram o estudo e compreensão da ação dos incêndios nas estruturas dos edifícios. Neste trabalho estuda-se a modelação da ação do fogo em estruturas metálicas e mistas, com o objetivo de contribuir para a sua melhor caracterização. A presente tese foca-se na validação e compreensão da implementação de análises termo-mecânicas a estruturas mistas no software de elementos finitos OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation), contribuindo assim para futuros estudos, não só de análises de estruturas mistas sujeitas a incêndio, mas também de análises de estruturas mistas sujeitas a eventos consecutivos, como sismo seguido de incêndio. Neste trabalho é feita uma breve descrição do fenómeno fogo, assim como dos processos inerentes à dinâmica de um incêndio que constituem uma fonte de incerteza para a modelação de cenários de incêndio num edifício. Posto isto, são abordados alguns modelos de incêndios presentes nos Eurocódigos, assim como o recente modelo de fogos móveis(“Travelling fires”). São realizados exemplos de aplicação no software e dois casos de estudo. O primeiro consiste na modelação de dois ensaios ao fogo realizados na Alemanha em 1986 em estruturas metálicas à escala 1/4. O segundo consiste na modelação de um ensaio ao fogo a uma viga de betão armado simplesmente apoiada, realizado no Instituto Superior Técnico em 2010. Os modelos numéricos desenvolvidos no OpenSees contabilizam as não linearidades físicas e geométricas, com elementos finitos de plasticidade distribuída e com uma formulação baseada em deslocamentos. Os resultados numéricos são então comparados com os experimentais, de modo a validar as análises termo-mecânicas no OpenSees.

Desenvolvimento experimental e simulação numérica em soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica

A soldadura por fricção linear (SFL) é um processo de ligação no estado sólido com capacidade para soldar materiais dissimilares e ligas metálicas de baixa soldabilidade. Contudo, nas juntas soldadas com uma configuração topo-a-topo é possível o aparecimento de defeitos na raiz do cordão, nomeadamente, de falta de penetração e de alinhamentos de óxidos. Estes defeitos são responsáveis pela diminuição da resistência mecânica das juntas, sobretudo quando sujeitas a esforços de fadiga. Existem variantes do processo para eliminar este tipo de defeitos, no entanto, verificam-se algumas dificuldades tecnológicas e a competitividade do processo é afetada. No âmbito deste trabalho desenvolveu-se uma variante do processo designado soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica (SFLAE). Esta variante consiste em introduzir uma corrente elétrica de elevada intensidade na zona da raiz do cordão, por forma a que o calor gerado por efeito de Joule aqueça o material e aumente o fluxo visco-plástico nessa zona, tendo em vista atenuar ou eliminar os defeitos na raiz. Foram concebidas e produzidas ferramentas de SFL dedicadas, melhorado um modelo analítico do processo, realizadas simulações numéricas para permitir compreender alguns fenómenos físicos envolvidos no processo, e realizados ensaios experimentais de validação. A análise aos cordões permitiu observar uma diminuição da espessura dos defeitos na raiz em três ensaios realizados na liga AA1100 e AA6084-T6 usando intensidades de corrente de 300 A. Dos resultados de microdureza e de medição de condutividade elétrica é possível concluir que a microestrutura do material não é significativamente alterada pela passagem de corrente elétrica.

Modelação não-linear do comportamento de vigas-parede

Com a evolução dos recursos computacionais e o desenvolvimento dos modelos constitutivos disponíveis na avaliação do comportamento estrutural de elementos de betão armado, é comum recorrer-se cada vez mais a modelos numéricos que consideram a não-linearidade física e geométrica. As simulações numéricas obtidas com recurso a este tipo de modelos computacionais permitem obter um historial completo do comportamento estrutural, desde o início da aplicação do carregamento, até ao colapso total da estrutura. Contudo, verifica-se que em zonas de descontinuidade geométrica em estruturas de betão armado, a evolução do padrão de fendilhação é um fenómeno relativamente complexo, cuja simulação numérica representa um desafio considerável. O objectivo deste trabalho é o de verificar a aplicabilidade do Método dos Elementos Aplicados no estudo do desenvolvimento do padrão de fendilhação em paredes de betão armado, solicitadas por um carregamento monotónico. Foi analisado um conjunto de dez paredes, todas com uma abertura que provoca uma zona de descontinuidade geométrica e, consequentemente, um padrão de fendilhação mais complexo. Cada parede tem uma pormenorização de armadura diferente, permitindo verificar a fiabilidade do modelo computacional. Os resultados numéricos foram comparados com ensaios experimentais realizados por Bounassar Filho [8], permitindo tirar conclusões sobre as vantagens e as limitações deste método, quando aplicado ao estudo de estruturas de betão armado solicitadas por cargas monotónicas.

Sintonização de controladores difusos através de técnicas de optimização não-linear com restrições

A presente dissertação tem como objetivo principal a implementação de uma arquitetura baseada em algoritmos evolutivos para a sintonização dos parâmetros do controlador PID (Proporcional-Integral-Derivativo) difuso, sendo o conceito de desempenho em malha fechada explicitamente tido em conta. A sintonização dos parâmetros do controlador difuso é realizada tendo em conta um problema de otimização com restrições, em que a função de custo a ser minimizada é descrita em termos do desempenho em malha fechada, com a dinâmica do sistema a ser aproximada por um modelo não linear. Como nas metodologias de otimização existentes, a incorporação de mecanismos de adaptação referentes às funções de pertença não é comum, na presente dissertação é tido em conta, para além da usual sintonização dos fatores de escala, a sintonização dos fatores de escala e funções de pertença em simultâneo. Os resultados experimentais realizados num sistema de referência, visam demonstrar os benefícios de incorporar as funções de pertença no processo de otimização em diferido. É também utilizado um método analítico de segunda ordem como referência, por forma a comparar o desempenho de uma abordagem de otimização global contra uma de otimização local. Finalmente é implementada uma abordagem em-linha, usando o método analítico de segunda ordem, na otimização dos fatores de escala e funções de pertença.

Para um (novo) modelo de intervenção penal na União Europeia: uma reflexão a partir do princípio de legalidade como limite material de atuação da Procuradoria Europeia

Tese de Doutoramento em Ciências Jurídicas (área de especialização em Ciências Jurídicas - Públicas)

Transferência de conhecimento da formação para o local de trabalho: um estudo de caso misto exploratório

Dissertação de mestrado integrado em Psicologia

Evaluación de un nuevo método de sutura para la cirugía endoscopica transluminal a través de orificios naturales en un modelo animal

Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery (NOTES) is a novel, potentially less invasive alternative to laparoscopic surgery. However, the problems of transluminal access and closure represent significant obstacles to its successful introduction in humans. Objective: to evaluate the feasibility and safety of a novel device designed for transluminal access and closure in a survival porcine model. Subjects: Four adult female Yorkshire pigs were used in the study. Interventions: While under general anesthesia, the animals were prepared with multiple tap water enemas followed by instillation of an antibiotic suspension and povidone-iodine lavage. At a distance of 15 to 20 cm from the anus, the prototype device (LSI Solutions, Victor, NY, USA) deployed a circumscribing purse-string suture around the planned incision site and subsequently used a blade mechanism to create a 2.5-cm linear incision. The transcolonic incision was then closed by cinching and securing the purse-string suture with a titanium knot by use of a separate hand-activated suture-locking device. Main Outcome Measurements: The animals were monitored daily for signs of peritonitis and sepsis and were survived for 14 days. The peritoneal cavity was examined for peritonitis, and the colonic incision site was examined for wound dehiscence, pericolic abscess formation, and gross adhesions. Tissue samples from both incisional and random peritoneal sites were obtained for histologic examination. Results: Transcolonic incision and closure were successful in all 4 animals. The device performed in a rapid and reproducible fashion. All animals recovered without septic complications. At necropsy, there was no evidence of peritonitis, abscesses, or wound dehiscence. Salpingocolonic and colovesicular adhesions were noted in 3 of 4 animals. Histologic examination revealed microabscesses at the incision site in all animals. Conclusions: The prototype incision and closure device represents a promising solution to the problems of transluminal access for NOTES. The presence of incision-related adhesions and microabscesses signal the need for further refinement in aseptic technique. 

Importância da Programação Linear na Determinação de Informações de Gestão - Caso Moave, Sa

A Investigação Operacional vem demonstrando ser uma valiosa ferramenta de gestão nos dias de hoje em que se vive num mercado cada vez mais competitivo. Através da Programação Linear pode-se reproduzir matematicamente um problema de maximização dos resultados ou minimização dos custos de produção com o propósito de auxiliar os gestores na tomada de decisão. A Programação Linear é um método matemático em que a função objectivo e as restrições assumem características lineares, com diversas aplicações no controlo de gestão, envolvendo normalmente problemas de utilização dos recursos disponíveis sujeitos a limitações impostas pelo processo produtivo ou pelo mercado. O objectivo geral deste trabalho é o de propor um modelo de Programação Linear para a programação ou produção e alocação de recursos necessários. Optimizar uma quantidade física designada função objectivo, tendo em conta um conjunto de condicionalismos endógenas às actividades em gestão. O objectivo crucial é dispor um modelo de apoio à gestão contribuindo assim para afectação eficiente de recursos escassos à disposição da unidade económica. Com o trabalho desenvolvido ficou patente a importância da abordagem quantitativa como recurso imprescindível de apoio ao processo de decisão. The operational research has proven to be a valuable management tool today we live in an increasingly competitive market. Through Linear Programming can be mathematically reproduce a problem of maximizing performance or minimizing production costs in order to assist managers in decision making. The Linear Programming is a mathematical method in which the objective function and constraints are linear features, with several applications in the control of management, usually involving problems of resource use are available subject to limitations imposed by the production process or the market. The overall objective of this work is to propose a Linear Programming model for scheduling or production and allocation of necessary resources. Optimizing a physical quantity called the objective function, given a set of endogenous constraints on management thus contributing to efficient allocation of scarce resources available to the economic unit. With the work has demonstrated the importance of the quantitative approach as essential resource to support the decision process.

Capacidade máxima de adsorção de fósforo e constante de energia em Latossolo Bruno em razão de diferentes ajustes do modelo Langmuir

A capacidade máxima de adsorção de fósforo (CMAP) é um parâmetro bastante útil para caracterizar a capacidade de adsorção de fósforo (P) do solo e, por isso, o modelo de Langmuir, que possibilita essa estimativa, é bastante difundido. Porém, se o ajuste da equação for realizado por modelos não lineares ou linearizados, ou se forem escolhidos modelos de região única ou múltiplas, nem sempre os valores estimados da CMAP e da constante de energia de ligação (k) são semelhantes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do uso de diferentes métodos de ajuste do modelo de Langmuir sobre os valores estimados de CMAP e k. Para isso, utilizouse um único solo de alta capacidade de adsorção de P, o qual foi misturado a quantidades crescentes de areia lavada, construindo-se sistemas com capacidades de sorção crescentes, mas com a fase sólida constituída da mesma mineralogia. Foi utilizado solo do horizonte B de um Latossolo Bruno com 800 g kg-1 de argila, o qual foi misturado com areia em quantidades para obterem-se solos artificiais com 0, 200, 400, 600 e 800 g kg-1 de argila. Esses solos artificiais foram incubados por 30 dias com calcário para elevar o pH(H2O) até 6,0 e, após, foram secos em estufa e peneirados. Foram realizadas as isotermas de adsorção e os dados ajustados pelo modelo de Langmuir, usando os seguintes métodos: NLin - não linear com região única; L-1R - linearização com região única; L-2RG - linearização com duas regiões, ajuste gráfico; L-3RG - linearização com três regiões, ajuste gráfico; L-2RE linerização com duas regiões, ajuste estatístico. Os resultados evidenciaram que todos os métodos utilizados estimaram valores de CMAP proporcionais ao teor de argila dos solos e poderiam ser usados para caracterizar os solos. Contudo, quando utilizados ajustes com mais de uma região de adsorção, os valores da CMAP para a última região foram sensivelmente superiores àqueles observados após a incubação do solo com doses de P em um teste adicional. Isso indica que a CMAP da última região deve ser evitada como caracterizadora da capacidade de adsorção do solo. Conforme era esperado, os valores de k foram proporcionais aos teores de argila do solo na primeira (ou única) região dos modelos linearizados; contudo, não seguiram essa tendência no modelo não linear, recomendando-se cautela na interpretação da constante k ajustada por modelos não lineares.

Modelo matemático para estimativa da temperatura média diária do ar no Estado de Goiás

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo matemático de estimativa da temperatura média diária do ar no Estado de Goiás, que considera simultaneamente as variações espacial e temporal. O modelo foi desenvolvido por meio de uma combinação linear da altitude, latitude, longitude e da série trigonométrica de Fourier incompleta usando os três primeiros coeficientes harmônicos. Os parâmetros do modelo foram ajustados aos dados de 21 estações meteorológicas, por meio de regressão linear múltipla. O coeficiente de correlação resultante do ajuste do modelo foi de 0,91, e o índice de concordância de Willmott foi igual a 1. O modelo foi testado com os dados de três estações de altitudes diferentes: elevada (1.100 m), média (554 m) e baixa (431 m). O desempenho foi considerado mediano para altitudes baixas e elevadas, e muito bom para altitudes médias.

O modelo AM1 na previsão de frequências vibracionais

We analyse vibrational frequencies of 168 compounds with the AM1 model concerning its experimentally observed gaseous frequencies. Stretching of CH, NH, OH and CO bonds, its related bending frequencies, and the CC frame movements are the studied vibrations. The results show problems with the AM1 vibrational splittings. Often symmetric stretching frequencies, like in CH3, CH2 and NH3, appear switched with the corresponding antisymmetrical ones. Among the studied vibrations many stretchings are overestimated, while bendings oscillate around experimental values. Fluorine stretchings, NN, OO, CH, double and triples CC bonds and cyclic hydrocarbon breathing modes are always overestimated while torsions, umbrella modes and OH/SH stretching are, in average, underestimated. Graphical analysis show that compounds with the lowest molecular masses are the ones with the largest difference to the experimental values. From our results it is not possible to fit confortably the calculated frequencies by a simple linear relationship of the type, n(obs)=a*n(AM1). Better aggreement is obtained when different curves are adjusted for the stretching and bending modes, and when a complete linear function is used. Among our studies the best obtained statistical results are for CH, NH and OH. The conclusions obtained in this work will improve the AM1 calculated frequencies leading to accurate results for these properties.

Desviaciones al modelo logarítmico-lineal en la solubilidad de ibuprofén y naproxén en mezclas cosolventes propilenoglicol-agua

The deviations observed in the solubility of ibuprofen (IBP) and naproxen (NAP) in propylene glycol (PG) + water (W) cosolvent mixtures with respect to the logarithmic-linear model proposed by Yalkowsky have been analyzed at 25.00 ± 0.05 ºC. Negative deviations were obtained in all cosolvent compositions for both drugs; they were greater for IBP. Another treatment, based on Gibbs free energy relationships, was also employed showing an apparent hydrophobicity chameleonic effect, because at low PG proportions NAP is more hydrophobic, whereas at high PG proportions IBP is more hydrophobic. The results are discussed in terms of solute-solvent and solvent-solvent interactions.

Aplicação do modelo Tucker-3 para a análise da biodegradação de diesel

Tucker-3 model offers several advantages for analysis of environmental data but its interpretation is still challenging. A Tucker-3 model was applied to a biodegradation experiment involving a large number of overlapped chromatographic peaks and a temporal variation. The Tucker-3 model allowed the data to be decomposed in two processes: evaporation and biodegradation. The results suggest that linear hydrocarbons were those biodegraded first and demonstrate that the data analysis can be simplified by interpreting the elements of the core array. The approach discussed in this work can be applied in similar problems involving multi-way data in other areas of chemistry.

Problemas com o uso de programação linear com posterior arredondamento da solução ótima, em regulação florestal

O principal objetivo deste trabalho foi avaliar, com a ajuda da Programação Inteira, as conseqüências do uso da Programação Linear com posterior arredondamento das respostas, com ênfase na regulação de florestas eqüiâneas. Para isto, um problema de regulação florestal simplificado foi idealizado e resolvido pelo modelo I, por meio de Programação Linear, Programação Linear com posterior arredondamento e Programação Inteira. Ao final, concluiu-se que o arredondamento das respostas obtidas pelo modelo resolvido por Programação Linear levou a uma solução inviável para o problema de regulação proposto. O mesmo não ocorreu com o modelo de Programação Inteira, que apresentou um plano de regulação factível e otimizado, mostrando que, do ponto de vista matemático, respostas com arredondamento da solução de modelos de Programação Linear não devem ser adotadas.