Forças em estruturas de acostagem descontínuas em zonas desabrigadas: avaliação de ferramentas de cálculo existentes

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de especialização em Hidráulica

Desenvolvimento de ferramentas BIM no âmbito do cálculo estrutural em situação de incêndio

Este trabalho insere-se no âmbito de um estágio curricular realizado no gabinete de projetos SE2P, durante o qual foram desenvolvidas ferramentas de cálculo estrutural em situação de incêndio, integradas numa metodologia de trabalho que segue os princípios inerentes à tecnologia BIM (Building Information Modeling). Em particular foi implementado um procedimento de análise ao fogo segundo os modelos simplificados prescritos pelos Eurocódigos. Estes modelos garantem a segurança estrutural, permitindo, de forma rápida e eficiente, a determinação das necessidades de proteção passiva para diferentes cenários, tendo em vista a obtenção da solução mais económica. Esta dissertação, para além da apresentação do trabalho desenvolvido em regime de estágio curricular, objetivou dotar o leitor de um documento que introduza os principais conceitos relativos ao cálculo estrutural em situação de incêndio, indicando as várias opções de análise e respetivas vantagens e desvantagens, ajudando a definir a sua adequabilidade ao projeto em estudo. Neste contexto é efetuada uma introdução geral ao fenómeno do fogo e às medidas mais correntes de proteção, indicando-se os documentos normativos aplicáveis tanto ao cálculo estrutural como aos materiais de proteção. É também abordada a interação entre as várias normas que devem ser consultadas quando é efetuada uma análise ao fogo, e quais se aplicam a cada fase da análise. Efetua-se uma clara distinção entre a análise do comportamento térmico e mecânico, indicando-se as principais propriedades dos materiais em função do tipo de análise e a forma como são afetadas pela temperatura. No campo da análise do comportamento térmico faz-se essencialmente referência aos modelos de cálculo simplificados do desenvolvimento da temperatura em elementos metálicos e vigas mistas, com e sem proteção passiva. No que concerne ao campo da análise do comportamento mecânico são descritos os modelos de cálculo simplificados para a verificação da segurança estrutural atendendo às ações e combinações em situação de incêndio e à perda de resistência a temperaturas elevadas. Relativamente ao trabalho desenvolvido na SE2P, relativo ao desenvolvimento de ferramentas de cálculo e a sua implementação na análise ao fogo, realiza-se uma descrição detalhada de todo o processo, e da forma como se integra no conceito BIM, utilizando informações provenientes da modelação das estruturas e introduzindo novos dados ao modelo. Realizou-se também a aplicação de todo o procedimento de análise e das ferramentas desenvolvidas, a um caso de estudo baseado num edifício de habitação. Este caso de estudo serviu também para criar cenários de otimização utilizando-se referências de preços de mercado para o aço, sua transformação em fábrica e sistemas de proteção passiva, demonstrando-se a dificuldade em encontrar caminhos rápidos e diretos de decisão no processo de otimização.

Projeto de estruturas de edifícios em betão armado apoiado em ferramentas BIM

O presente trabalho refere-se a um relatório de estágio para a conclusão do Mestrado em Engenharia Civil - ramo de Estruturas no Instituto Superior de Engenharia do Porto. O estágio decorreu na empresa FASE - Estudos e Projectos S.A. durante um período de seis meses. Este documento tem como principal objetivo apresentar o desenvolvimento dos conhecimentos das fases de um projeto de um edifício. Aborda-se a modelação e análise de um edifício alto em betão armado, situado em Moçambique, salientando o dimensionamento dos elementos estruturais. Numa segunda fase, para aprofundar o conceito BIM, propôs-se a integração desta metodologia ao projeto já elaborado tendo em vista a ligação bidirecional dos programas de cálculo com os programas de desenho. Um dos objetivos de elaborar um trabalho em ambiente empresarial é o desenvolvimento de competências socio-profissionais e transversais. Para isso, este trabalho passou também pelo acompanhamento de outros projetos sendo dois deles apresentados no último capítulo.

Estudo de Ferramentas FEA Comerciais na Simulação Numérica de Processos de Conformação de Chapas Metálicas. Aplicação à Indústria Automóvel.

Os componentes obtidos através da conformação plástica de chapas têm uma grande importância, tanto na etapa de concepção do produto como na etapa de produção na indústria automóvel. Isto comprova-se pelo facto de, em média, cada automóvel integrar cerca de 500 componentes estampados para construir o chassis e a carroçaria [Alves 2003]. Deste total de componentes, 50 são de grandes dimensões (portas, tejadilho, painéis inferior e laterais, entre outros) e necessitam, em média, de cinco ferramentas para o seu fabrico, sendo o custo estimado para cada ferramenta de 230 000 € [Col 2000, Alves 2003]. Para além da indústria automóvel, a conformação plástica de chapas metálicas é um processo tecnológico presente nas indústrias relativas à aeroespacial, petrolífera, decoração, alimentar, entre outras. Do ponto de vista do enquadramento económico, cerca de 20% do custo total de um automóvel novo é devido à incorporação de componentes metálicos estampados. [Alves 2003]. A pressão do “Mercado Global” faz com que os custos relativos à matéria-prima, energia e mão-de-obra sejam uma constante em termos de redução do seu impacte no orçamento das empresas fornecedoras destes produtos. É neste contexto que surge a necessidade da realização deste estudo de Benchmark de Softwares, tornando-se bastante importante, quer ao nível da competitividade industrial, quer ao nível da inovação para novos produtos. A análise por elementos finitos desempenha um papel primordial no tryout virtual e otimização das ferramentas e processos de conformação plástica. Os objetivos principais deste estudo de simulação numérica são a identificação e comparação dos resultados obtidos pelo AUTOFORM e pelo PAMSTAMP, para cada uma das variáveis identificadas como as mais influentes na robustez dos processos de estampagem de chapa metálica. Estas variáveis identificadas são: consumo de material (Draw-in) após conformação; forças de conformação; valores de variação de espessura e dos valores de extensão e resultados de Springback. Os resultados obtidos são comparados com os resultados experimentais e, desta forma, avalia-se a capacidade inovadora e a eficácia de cada um dos softwares, obtendo-se assim, uma orientação mais real para o software mais indicado aos objetivos impostos pela indústria automóvel. Para este efeito, a indústria automóvel, como maior impulsionador e motor da investigação na área da simulação numérica aplicada aos processos de estampagem, tem aderido em peso ao Benchmarking. Um exemplo disto, é o que acontece nas conferências Numisheet. O Benchmark #2 da conferência Numisheet 2008 é analisado pormenorizadamente e os resultados numéricos e experimentais são comparados e apresentados. Dois materiais distintos (aço HC260LAD e liga de alumínio AC170), assim como três modelos com geometrias diferentes (com e sem freios) são apresentados neste relatório. Com vista à redução dos ciclos tentativa-erro, tem-se adotado ciclos virtuais ou numéricos e tem-se incrementado a interatividade entre as fases de concepção e projeto, num conceito muito próprio, mas cada vez mais abrangente, denominado “produção virtual”. É nesta filosofia que se insere a simulação numérica dos processos de conformação de chapa.

A Framework supporting collaboration on the distributed design of integrated systems

The work described in this thesis aims to support the distributed design of integrated systems and considers specifically the need for collaborative interaction among designers. Particular emphasis was given to issues which were only marginally considered in previous approaches, such as the abstraction of the distribution of design automation resources over the network, the possibility of both synchronous and asynchronous interaction among designers and the support for extensible design data models. Such issues demand a rather complex software infrastructure, as possible solutions must encompass a wide range of software modules: from user interfaces to middleware to databases. To build such structure, several engineering techniques were employed and some original solutions were devised. The core of the proposed solution is based in the joint application of two homonymic technologies: CAD Frameworks and object-oriented frameworks. The former concept was coined in the late 80's within the electronic design automation community and comprehends a layered software environment which aims to support CAD tool developers, CAD administrators/integrators and designers. The latter, developed during the last decade by the software engineering community, is a software architecture model to build extensible and reusable object-oriented software subsystems. In this work, we proposed to create an object-oriented framework which includes extensible sets of design data primitives and design tool building blocks. Such object-oriented framework is included within a CAD Framework, where it plays important roles on typical CAD Framework services such as design data representation and management, versioning, user interfaces, design management and tool integration. The implemented CAD Framework - named Cave2 - followed the classical layered architecture presented by Barnes, Harrison, Newton and Spickelmier, but the possibilities granted by the use of the object-oriented framework foundations allowed a series of improvements which were not available in previous approaches: - object-oriented frameworks are extensible by design, thus this should be also true regarding the implemented sets of design data primitives and design tool building blocks. This means that both the design representation model and the software modules dealing with it can be upgraded or adapted to a particular design methodology, and that such extensions and adaptations will still inherit the architectural and functional aspects implemented in the object-oriented framework foundation; - the design semantics and the design visualization are both part of the object-oriented framework, but in clearly separated models. This allows for different visualization strategies for a given design data set, which gives collaborating parties the flexibility to choose individual visualization settings; - the control of the consistency between semantics and visualization - a particularly important issue in a design environment with multiple views of a single design - is also included in the foundations of the object-oriented framework. Such mechanism is generic enough to be also used by further extensions of the design data model, as it is based on the inversion of control between view and semantics. The view receives the user input and propagates such event to the semantic model, which evaluates if a state change is possible. If positive, it triggers the change of state of both semantics and view. Our approach took advantage of such inversion of control and included an layer between semantics and view to take into account the possibility of multi-view consistency; - to optimize the consistency control mechanism between views and semantics, we propose an event-based approach that captures each discrete interaction of a designer with his/her respective design views. The information about each interaction is encapsulated inside an event object, which may be propagated to the design semantics - and thus to other possible views - according to the consistency policy which is being used. Furthermore, the use of event pools allows for a late synchronization between view and semantics in case of unavailability of a network connection between them; - the use of proxy objects raised significantly the abstraction of the integration of design automation resources, as either remote or local tools and services are accessed through method calls in a local object. The connection to remote tools and services using a look-up protocol also abstracted completely the network location of such resources, allowing for resource addition and removal during runtime; - the implemented CAD Framework is completely based on Java technology, so it relies on the Java Virtual Machine as the layer which grants the independence between the CAD Framework and the operating system. All such improvements contributed to a higher abstraction on the distribution of design automation resources and also introduced a new paradigm for the remote interaction between designers. The resulting CAD Framework is able to support fine-grained collaboration based on events, so every single design update performed by a designer can be propagated to the rest of the design team regardless of their location in the distributed environment. This can increase the group awareness and allow a richer transfer of experiences among them, improving significantly the collaboration potential when compared to previously proposed file-based or record-based approaches. Three different case studies were conducted to validate the proposed approach, each one focusing one a subset of the contributions of this thesis. The first one uses the proxy-based resource distribution architecture to implement a prototyping platform using reconfigurable hardware modules. The second one extends the foundations of the implemented object-oriented framework to support interface-based design. Such extensions - design representation primitives and tool blocks - are used to implement a design entry tool named IBlaDe, which allows the collaborative creation of functional and structural models of integrated systems. The third case study regards the possibility of integration of multimedia metadata to the design data model. Such possibility is explored in the frame of an online educational and training platform.

Contribuição do design thinking para o processo de inovação de produtos

Este trabalho visa identificar práticas de design thinking (DT), isto é, as abordagens características da disciplina do design para criação de inovações, que possam ser incorporadas ao processo de desenvolvimento de novos produtos (DNP). Cinco dessas práticas – abordagem centrada em pessoas, estilo de trabalho colaborativo, pensar fazendo, visualização e combinação de abordagens divergente e convergente – foram analisadas por meio do estudo de caso em profundidade de três empresas polares: um escritório profissional de design, uma empresa de produtos para cuidados pessoais e um fabricante de ferramentas profissionais. A discussão teórica apoiou-se em autores de DNP e de DT que estudaram a evolução desses campos em gerações de maturidade, trazendo também visões bem recentes que apontam para a relevância das mudanças em curso. Entre os achados da pesquisa, observou-se que o modelo de gestão e a estrutura organizacional – orientada por projetos com times multifuncionais ou por processos com estrutura funcional – tem influência na adoção das práticas de DT. Outro achado, esse menos evidente, mostrou que a forma como a empresa se relaciona com clientes e usuários, guarda semelhança com a forma como trata seus profissionais de DNP. Uma descoberta interessante é a função moderadora do alinhamento de propósitos entre empresa e colaborador, para a adoção dessas práticas. Como contribuição ao campo de estudo, apresenta-se um diagrama de cinco gerações de evolução da oferta de novos produtos (ONP), termo utilizado para incorporar não só os produtos com inovações desenvolvidas e de propriedade da empresa focal, mas também aquelas desenvolvidas pelos próprios usuários e as inovações construídas nas redes sociais e oferecidas pela empresa focal.

Visualização de dados da FGV-DAPP é finalista da Bienal Brasileira de Design Gráfico

A FGV-DAPP esteve presente na shortlist da 11ª Bienal Brasileira de Design Gráfico da Associação dos Designers Gráficos do Brasil (ADG), que destaca os melhores trabalhos de design do país. A indicação ficou entre os trabalhos de visualização de dados (Mosaico Orçamentário, Geologia Orçamentária, O Pulso do País e Monitor de Temas) na categoria Webdesign; e a revista DAPP Estudos Estratégicos, na categoria Projeto Gráfico de Revista.

Modos projetuais de simulação: uso de ferramentas de simulação térmica no processo projetual de arquitetura

This thesis aims to describe and demonstrate the developed concept to facilitate the use of thermal simulation tools during the building design process. Despite the impact of architectural elements on the performance of buildings, some influential decisions are frequently based solely on qualitative information. Even though such design support is adequate for most decisions, the designer will eventually have doubts concerning the performance of some design decisions. These situations will require some kind of additional knowledge to be properly approached. The concept of designerly ways of simulating focuses on the formulation and solution of design dilemmas, which are doubts about the design that cannot be fully understood nor solved without using quantitative information. The concept intends to combine the power of analysis from computer simulation tools with the capacity of synthesis from architects. Three types of simulation tools are considered: solar analysis, thermal/energy simulation and CFD. Design dilemmas are formulated and framed according to the architect s reflection process about performance aspects. Throughout the thesis, the problem is investigated in three fields: professional, technical and theoretical fields. This approach on distinct parts of the problem aimed to i) characterize different professional categories with regards to their design practice and use of tools, ii) investigate preceding researchers on the use of simulation tools and iii) draw analogies between the proposed concept, and some concepts developed or described in previous works about design theory. The proposed concept was tested in eight design dilemmas extracted from three case studies in the Netherlands. The three investigated processes are houses designed by Dutch architectural firms. Relevant information and criteria from each case study were obtained through interviews and conversations with the involved architects. The practical application, despite its success in the research context, allowed the identification of some applicability limitations of the concept, concerning the architects need to have technical knowledge and the actual evolution stage of simulation tools

Design da tradição:a produção artesanal da cerâmica de Santana do São Francisco

A grande pluralidade cultural existente no Estado de Sergipe pode ser percebida através da variedade de produções artesanais que acontecem principalmente nos seus municípios, abrangendo um grande número de pessoas que fazem dela uma atividade geradora de economia. O presente trabalho trata da problemática da produção da cerâmica artesanal do município de Santana do São Francisco, considerado como o maior produtor de cerâmica do estado. Sob o ponto de vista antropológico, o trabalho apresenta relatos de vida e detalhes da sobrevivência do ofício, herdados através das gerações, bem como as ferramentas e alternativas encontradas pela comunidade e suas adaptações e transformações como forma de conservação da tradição do saber fazer

Design de interfaces para aplicativo de smartphone como recurso auxiliar no acompanhamento clínico de pacientes fibromiálgicos

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de interfaces com o usuário para aplicativo móvel smartphones com intuito de contribuir para a eficiência das atividades de profissionais e pesquisadores da área de fisioterapia ao oferecer suporte ao acompanhamento clínico da dor no tratamento de pacientes fibromiálgicos. Utilizando a abordagem de Design Centrado no Usuário - DCU, foram realizadas entrevistas e uma investigação contextual para a identificação inicial dos problemas e necessidades dos usuários. Verificou-se que as atividades de monitoramento e acompanhamento das sessões do tratamento de pacientes fibromiálgicos são, tradicionalmente, realizadas por meio de manipulando de formulários e fichas em papel (registro das condições de saúde do paciente) e escalas de classificação da dor em formato impresso (apresentadas ao paciente para indicação de sua dor percebida para cada ponto pré-determinado do corpo). Os procedimentos envolvidos nestas atividades dificultam o gerenciamento do desempenho do tratamento, o que, segundo relatos, reflete no comprometimento dos pacientes na adesão e frequência as sessões. A partir da observação e do levantamento das necessidades desses profissionais diante de suas atividades, foi proposto um aplicativo para smartphone com a intenção de minimizar os problemas ocasionados pelo uso das ferramentas convencionais e de prover informações rápidas acerca dos dados coletados. Então, seguindo a abordagem do DCU foi elaborado um modelo conceitual durante a etapa de concepção de soluções, o qual guiou a criação dos protótipos. A avaliação das interfaces do protótipo foi realizada com o envolvimento dos usuários a partir da técnica de avaliação cooperativa. Seus resultados proporcionaram o refinamento das interfaces e o desenvolvimento de uma nova proposta do design das interfaces em protótipo de alta fidelidade, produzido para o ambiente Android. Assim, esse trabalho faz parte do processo de desenvolvimento de um produto de software personalizado com foco na concepção e avaliação das interfaces com o usuário. Por meio da metodologia aplicada, observaram-se indícios os quais sugerem que as interfaces propostas apresentaram-se como um recurso facilitador e capaz de contribuir para eficiência das atividades no acompanhamento do tratamento de pacientes fibromiálgicos

CAD e engenharia reversa como ferramentas de auxílio na fabricação de cartuchos para próteses ortopédicas

The manufacturing of above and below-knee prosthesis starts by taking surfac measurements of the patient s residual limb. This demands the making of a cartridg with appropriate fitting and customized to the profile of each patient. The traditiona process in public hospitals in Brazil begins with the completion of a record file (according to law nº388, of July 28, 1999 by the ministry of the health) for obtaining o the prosthesis, where it is identified the amputation level, equipment type, fitting type material, measures etc. Nowadays, that work is covered by the Brazilian Nationa Health Service (SUS) and is accomplished in a manual way being used commo measuring tapes characterizing a quite rudimentary, handmade work and without an accuracy.In this dissertation it is presented the development of a computer integrate tool that it include CAD theory, for visualization of both above and below-knee prosthesis in 3D (i.e. OrtoCAD), as well as, the design and the construction a low cos electro-mechanic 3D scanner (EMS). This apparatus is capable to automatically obtain geometric information of the stump or of the healthy leg while ensuring smalle uncertainty degree for all measurements. The methodology is based on reverse engineering concepts so that the EMS output is fed into the above mentioned academi CAD software in charge of the 3D computer graphics reconstruction of the residualimb s negative plaster cast or even the healthy leg s mirror image. The obtained results demonstrate that the proposed model is valid, because it allows the structura analysis to be performed based on the requested loads, boundary conditions, material chosen and wall thickness. Furthermore it allows the manufacturing of a prosthesis cartridge meeting high accuracy engineering patterns with consequent improvement in the quality of the overall production process

A engenharia simultânea e o perfil da indústria de confecção da grande Natal/RN utilizando as ferramentas CAD/PDM e ERP

This work presents the research carried through in the industrial segment of confection of clothes of the Great Natal whose objective is to show the profile, enterprise and technological management as also the use of simultaneous engineering in the development of products. The research approaches two studies. The first one presents the current picture of the companies, synthesized through twelve variable. As, through fifteen variable it shows to the level of use of Simultaneous Engineering in the Development of Products and its amplitude in relation to the Integrated Management using tools CAD, PDM and ERP (Computer Aided Design, Product Management Date, Enterprise Resource Planning). The integration of these systems acts aiming the reduction of the cost and the development time of products. The reached results indicate that simultaneous engineering is a competitive advantage and becomes possible: to reduce the life cycle of the product, to rationalize the resources, to incorporate one high standard of the quality to the process and product as well as to personalize the product to take care of the global market. It is important to note that this work also is considered to contribute for the better understanding of the real companies situation of confection located at the Great Natal and its role in the economy of the State of the Rio Grande do Norte

Desenvolvimento de um núcleo versátil e integrado de ferramentas CAD/CAE para a modelagem e simulação de peças mecânicas

Currently there is still a high demand for quality control in manufacturing processes of mechanical parts. This keeps alive the need for the inspection activity of final products ranging from dimensional analysis to chemical composition of products. Usually this task may be done through various nondestructive and destructive methods that ensure the integrity of the parts. The result generated by these modern inspection tools ends up not being able to geometrically define the real damage and, therefore, cannot be properly displayed on a computing environment screen. Virtual 3D visualization may help identify damage that would hardly be detected by any other methods. One may find some commercial softwares that seek to address the stages of a design and simulation of mechanical parts in order to predict possible damages trying to diminish potential undesirable events. However, the challenge of developing softwares capable of integrating the various design activities, product inspection, results of non-destructive testing as well as the simulation of damage still needs the attention of researchers. This was the motivation to conduct a methodological study for implementation of a versatile CAD/CAE computer kernel capable of helping programmers in developing softwares applied to the activities of design and simulation of mechanics parts under stress. In this research it is presented interesting results obtained from the use of the developed kernel showing that it was successfully applied to case studies of design including parts presenting specific geometries, namely: mechanical prostheses, heat exchangers and piping of oil and gas. Finally, the conclusions regarding the experience of merging CAD and CAE theories to develop the kernel, so as to result in a tool adaptable to various applications of the metalworking industry are presented

BRIDGE: uma ferramenta para o Design de Interfaces de Usuário baseada em especificações IMML

With hardware and software technologies advance, it s also happenning modifications in the development models of computational systems. New methodologies for user interface specification are being created with user interface description languages (UIDL). The UIDLs are a way to have a precise description in a language with more abstraction and independent of how will be implemented. A great problem is that even using these nowadays methodologies, we still have a big distance between the UIDLs and its design, what means, the distance between abstract and concrete. The tool BRIDGE (Interface Design Generator Environment) was created with the intention of being a linking bridge between a specification language (the Interactive Message Modeling Language IMML) and its implementation in Java, linking the abstract (specification) to the concrete (implementation). IMML is a language based on models, that allows the designer works in distinct abstraction levels, being each model a distinct abstraction level. IMML is a XML language, that uses the Semiotic Engineering concepts, that deals the computational system, with the user interface and its elements like a metacommunicative artifact, where these elements must to transmit a message to the user about what task must to be realized and the way to reach this goal. With BRIDGE, we intend to supply a lot of support to the design task, being the user interface prototipation the greater of them. BRIDGE allows the design becomes easier and more intuitive coming from an interface specification language