Crack detection in hollow section structures through coupled response measurements

Detection of a circumferential crack in a hollow section beam is investigated using coupled response measurements. The crack section is represented by a local flexibility matrix connecting two undamaged beam segments. This matrix defines the relationship between the displacements and forces across the crack section and is derived by applying fundamental fracture mechanics theory. The suitability of the mode coupling methodology is first demonstrated analytically. Laboratory test results are then presented for circular hollow section beams with artificially generated cracks of varying severity. It is shown that this method has the potential as a damage detection tool for mechanical structures. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Modeling diffraction in free-space optical interconnects by the mode expansion method

Free-space optical interconnects (FSOIs), made up of dense arrays of vertical-cavity surface-emitting lasers, photodetectors and microlenses can be used for implementing high-speed and high-density communication links, and hence replace the inferior electrical interconnects. A major concern in the design of FSOIs is minimization of the optical channel cross talk arising from laser beam diffraction. In this article we introduce modifications to the mode expansion method of Tanaka et al. [IEEE Trans. Microwave Theory Tech. MTT-20, 749 (1972)] to make it an efficient tool for modelling and design of FSOIs in the presence of diffraction. We demonstrate that our modified mode expansion method has accuracy similar to the exact solution of the Huygens-Kirchhoff diffraction integral in cases of both weak and strong beam clipping, and that it is much more accurate than the existing approximations. The strength of the method is twofold: first, it is applicable in the region of pronounced diffraction (strong beam clipping) where all other approximations fail and, second, unlike the exact-solution method, it can be efficiently used for modelling diffraction on multiple apertures. These features make the mode expansion method useful for design and optimization of free-space architectures containing multiple optical elements inclusive of optical interconnects and optical clock distribution systems. (C) 2003 Optical Society of America.

Experimental investigation of criteria for continuous variable entanglement

We generate a pair of entangled beams from the interference of two amplitude squeezed beams. The entanglement is quantified in terms of EPR paradox and inseparability criteria, with both results clearly beating the standard quantum limit. We experimentally analyze the effect of decoherence on each criterion and demonstrate qualitative differences. We also characterize the number of required and excess photons present in the entangled beams and provide contour plots of the efficacy of quantum information protocols in terms of these variables.

Biased EPR entanglement and its application to teleportation

We consider pure continuous variable entanglement with non-equal correlations between orthogonal quadratures. We introduce a simple protocol which equates these correlations and in the process transforms the entanglement onto a state with the minimum allowed number of photons. As an example we show that our protocol transforms, through unitary local operations, a single squeezed beam split on a beam splitter into the same entanglement that is produced when two squeezed beams are mixed orthogonally. We demonstrate that this technique can in principle facilitate perfect teleportation utilizing only one squeezed beam.

Optical experiments beyond the quantum limit: Squeezing entanglement and teleportation

Results of experiments recently performed are reported, in which two optical parametric amplifiers were set up to generate two independently quadrature squeezed continuous wave laser beams. The transformation of quadrature squeezed states into polarization squeezed states and into states with spatial quantum correlations is demonstrated. By utilizing two squeezed laser beams, a polarization squeezed state exhibiting three simultaneously squeezed Stokes operator variances was generated. Continuous variable polarization entanglement was generated and the Einstein-Podolsky-Rosen paradox was observed. A pair of Stokes operators satisfied both the inseparability criterion and the conditional variance criterion. Values of 0.49 and 0.77, respectively, were observed, with entanglement requiring values below unity. The inseparability measure of the observed quadrature entanglement was 0.44. This value is sufficient for a demonstration of quantum teleportation, which is the next experimental goal of the authors.

Continuous variable polarization entanglement, experiment and analysis

We generate and characterize continuous variable polarization entanglement between two optical beams. We first produce quadrature entanglement, and by performing local operations we transform it into a polarization basis. We extend two entanglement criteria, the inseparability criteria proposed by Duan et al (2000 Phys. Rev. Lett. 84 2722) and the Einstein–Podolsky–Rosen (EPR) paradox criteria proposed by Reid and Drummond (1988 Phys. Rev. Lett. 60 2731), to Stokes operators; and use them to characterize the entanglement. Our results for the EPR paradox criteria are visualized in terms of uncertainty balls on the Poincaré sphere. We demonstrate theoretically that using two quadrature entangled pairs it is possible to entangle three orthogonal Stokes operators between a pair of beams, although with a bound √3 times more stringent than for the quadrature entanglement.

Determinação do momento crítico de flambagem lateral com distorção em vigas mistas contínuas de aço e concreto com perfis de alma senoidal

As vigas mistas de aço e concreto estão sendo largamente utilizadas em construções de edifícios e pontes. Ao se combinar o aço com o concreto obtêm-se estruturas mais econômicas, uma vez que se tira proveito das melhores características de cada material. Nas regiões de momento negativo de uma viga mista contínua, a mesa inferior e parte da alma estão comprimidas, se a alma do perfil não tiver rigidez suficiente para evitar a flexão lateral, ela distorcerá gerando um deslocamento lateral e um giro na mesa comprimida, caracterizando um modo de flambagem denominado flambagem lateral com distorção (FLD). O procedimento de verificação à FLD da EN 1994-1-1:2004 originou o método de cálculo da ABNT NBR 8800:2008, entretanto a EN 1994-1-1:2004 não fornece expressão para o cálculo do momento crítico elástico, enquanto a ABNT NBR 8800:2008 prescreve uma formulação proposta por Roik, Hanswille e Kina (1990) desenvolvida para vigas mistas com perfis de alma plana. Embora as normas prescrevam um método de verificação à FLD para vigas mistas com perfis de alma plana, poucos estudos têm sido feitos sobre esse estado-limite. Além disso, tanto a ABNT NBR 8800:2008 quanto as normas internacionais não abordam perfis de alma senoidal. Neste trabalho, foram implementadas análises de flambagem elástica, com auxílio do software ANSYS 14.0 (2011), em modelos de elementos finitos que retratem o comportamento à FLD de vigas mistas de aço e concreto com perfis de alma plana e senoidal. Os modelos numéricos foram constituídos pelo perfil de aço, por uma mola rotacional que restringe parcialmente o giro da mesa superior e uma restrição ao deslocamento lateral, ao longo de todo o comprimento da viga. Os resultados numéricos são comparados com os obtidos pelas formulações de Roik, Hanswille e Kina (1990) e de Hanswille (2002), adaptadas para levar em consideração a corrugação da alma do perfil de aço. Para avaliação das formulações supracitadas e da consistência da modelagem numérica adotada, o momento crítico elástico foi determinado para vigas mistas com perfis de aço de alma plana. Como resultado, um método para o cálculo do momento crítico elástico de vigas mistas de alma senoidal é proposto.

Análise numérica de freqüência natural de materiais compósitos híbridos com memória de forma

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2007.

Comporta de vigas: dimensionamento e análise estrutural

As comportas de vigas de fundo, objecto de estudo no presente trabalho, são essenciais devido à sua capacidade de controlo do fluxo de água em casos de emergência. Assim este trabalho visou o dimensionamento e análise estrutural de uma comporta dessa natureza. Para o seu dimensionamento foi essencial a norma DIN19704-1:1998, que define todos os padrões que devem ser levados em conta numa construção hidráulica em aço. Deste modo, após uma breve descrição do enquadramento e do estado da arte relativamente a este assunto, foram apresentados ao longo do trabalho, os cálculos dos principais componentes mecânicos que fazem parte dum projecto de uma comporta de vigas. Para comprovar a validade do dimensionamento da comporta realizado através da norma, recorreu-se a um software de análise e simulação por elementos finitos, COSMOSWorks, no sentido de assim prever o comportamento mecânico em análise estática linear, que as solicitações mecânicas em presença têm sobre a comporta. Os resultados da comparação entre o dimensionamento teórico e a análise de tensões através do COSMOSWorks nos elementos mais críticos da estrutura, permitem concluir globalmente que a comporta está bem dimensionada tendo em conta os esforços que tem de suportar.

New stacked photodevices for signal multiplexing and demultiplexing applications in the visible spectrum

Results on the use of a double a-SiC:H p-i-n heterostructure for signal multiplexing and demultiplexing applications in the visible range are presented. Pulsed monochromatic beams together (multiplexing mode), or a single polychromatic beam (demultiplexing mode) impinge on the device and are absorbed, accordingly to their wavelength. Red, green and blue pulsed input channels are transmitted together, each one with a specific transmission rate. The combined optical signal is analyzed by reading out, under different applied voltages, the generated photocurrent. Results show that in the multiplexing mode the output signal is balanced by the wavelength and transmission rate of each input channel, keeping the memory of the incoming optical carriers. In the demultiplexing mode the photocurrent is controlled by the applied voltage allowing regaining the transmitted information. A physical model supported by a numerical simulation gives insight into the device operation.

Seismic resistance of earth construction in Portugal

This paper presents an assessment of the potential seismic performance of new earth construction in Portugal. Results of a parametric study on a properly designed rammed earth construction, considering several strengthening solutions, are presented and discussed. It is concluded that single storey houses can have acceptable seismic performance even in high seismicity areas, provided that the structure is adequately strengthened by reinforced concrete columns and beams. Improvement of the characteristics of the structural material (earth) may be necessary to reduce damage.

Projecto de estabilidade da Escola Superior de Enfermagem Artur Ravara

O presente trabalho, refere-se ao projecto de estabilidade, em betão armado e pré-esforçado, da Escola Superior de Enfermagem Artur Ravara, situada na zona da EXPO em Lisboa. O edifício apresenta-se com uma implantação em “L”, tendo como dimensões máximas 38,50m x 54,80m e desenvolve-se em altura por quatro pisos, dos quais, dois são enterrados. A estrutura do edifício em causa, apresenta duas juntas de dilatação, por forma a tornar desprezáveis os efeitos devidos à retracção e diminuição de temperatura, dividindo o edifício em três blocos. As suas fundações são indirectas, constituídas por estacas moldadas no terreno e respectivos maciços de encabeçamento. As lajes são fungiformes aligeiradas de moldes perdidos, de modo a permitir vencer maiores vãos, que variam entre os 6,60m e os 10,00m, e permitindo também maior rapidez de execução e maior economia. As consolas de 3,50m de vão, em laje maciça, são suportadas por vigas pré-esforçadas de secção variável. Para o cálculo automático da estrutura e da obtenção dos respectivos desenhos das armaduras, foi utilizado o programa de cálculo automático, Tricalc 7.1. O conteúdo do projecto em questão, sendo de carácter académico, não corresponde à versão real, à qual não se teve acesso. O dimensionamento das fundações, devido à fraca resistência dos solos e o dimensionamento da estrutura, devido à geometria e dimensões do edifício, permitiram enfrentar desafios interessantes. Tais desafios, deram possibilidade de enriquecer bastante os conhecimentos sobre a engenharia de estruturas.

Projecto de fundações e estrutura de um edifício de 4 pisos em Lisboa, destinado a habitação

O objectivo deste trabalho consiste na elaboração de um projecto de estruturas de um edifício, desde a fase de concepção estrutural até à fase de pormenorização, passando obviamente pelo dimensionamento. O trabalho foi motivo para aplicação dos conhecimentos adquiridos durante o curso, na prática de projecto de estruturas, nomeadamente na utilização da regulamentação europeia de estruturas que está para entrar em vigor. O projecto foi elaborado a partir do projecto base de arquitectura e diz respeito a um conjunto de 4 edifícios de habitação separados por junta de dilatação, a construir em Lisboa. A estrutura em betão armado constituída por lajes fungiformes maciças apoiadas em pilares, paredes de betão e vigas, foi analisada com recurso a um programa de cálculo automático de elementos finitos SAP 200 V14.2.4. Para a execução deste trabalho recorreu-se à regulamentação europeia, nomeadamente o Eurocódigo 0, o Eurocódigo 1, o Eurocódigo 2 e o Eurocódigo 8, na sua versão final de Norma Portuguesa. Os critérios de dimensionamento bem como as disposições construtivas relativas a armaduras de betão são detalhadamente referidos ao longo do trabalho. Embora a análise estrutural tenha sido efectuada para quatro edifícios, os desenhos de pormenorização de betão armado são apresentados relativamente apenas ao edifício Nº1. Optou-se por esta solução em virtude de os edifícios serem semelhantes.

Placas de OSB: investigação e estudo laboratorial das suas características de desempenho

A utilização de placas de OSB – Oriented Strand Board está em franca expansão no território nacional e parece ser uma alternativa ecológica e económica aos painéis de derivados de madeira normalmente usados. O OSB é obtido num processo de fabrico resultante da interacção de diversas variáveis, que conferem aos painéis uma vasta gama de aplicações estruturais ou não estruturais (paredes exteriores e interiores, pavimentos, coberturas, componentes de vigas, cofragens, embalagens, móveis, elementos de decoração, etc.). Neste trabalho pretendeu-se investigar, através de pesquisa bibliográfica as características das placas OSB assim como seu processo de fabrico e condicionantes existentes no seu decurso. Em seguida estas foram comparadas com os seus principais concorrentes, o contraplacado e o aglomerado de madeira e cimento. O trabalho experimental realizado teve como objectivo analisar as propriedades de OSB, proveniente do mercado nacional, de acordo com a EN 300:2006 e com os dados recolhidos na pesquisa bibliográfica. Foram executados ensaios de flexão (EN 310:2002), inchamento em espessura (EN 317:2002) e ensaios de flexão após envelhecimento (EN 321:2010). Concluiu-se que o OSB é um material com algumas características de destaque, no entanto a substituição de outros derivados de madeira por este deve ser acompanhada por estudos, principalmente em ambientes húmidos. É importante realçar que este possui modelos com características específicas para determinadas utilizações e ambientes que possibilitam uma optimização do seu comportamento, no entanto, nos ensaios realizados apenas foi utilizado um modelo base de OSB.

Acompanhamento da construção de obras de arte

No âmbito do Trabalho Final de Mestrado (TFM), propus a realização do presente relatório de estágio para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, inserido no perfil de estruturas do mestrado de engenharia civil, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. Para realização deste relatório, realizei um estágio com o período de quatro meses, na Mota-Engil, Engenharia e Construção, SA, onde estive integrado na obra de construção do sublanço da estrada denominada “EN238 – Sertã/ Oleiros” integrado na subconcessão do Pinhal Interior (Lote 10). A obra localiza-se na província da Beira Baixa, no distrito de Castelo Branco e abrange os concelhos de Sertã e Oleiros. Neste trabalho desenvolveram-se essencialmente duas vertentes da área da Engenharia: “Coordenação” e “Construção”.