Comparação entre um método aproximado e um método numérico para cálculo de deformações em treliças e otimização dessas estruturas

Pretende-se estudar a utilização de um método analítico relativamente básico para cál-culo de deformações em treliças com vãos consideravelmente longos, com o intuito de ajudar o projetista a conceber um futuro projeto antes de conhecer a geometria da estrutura reticulada as-sim como as áreas de secção transversal dos elementos que a compõe. Numa primeira fase é avaliado o grau de aproximação à realidade do método analítico, e numa segunda fase é avaliado o ganho que pode ser obtido por utilização de métodos numéricos, podendo esta dissertação ser dividida em duas partes:  Uma análise estrutural comparativa entre um método analítico aproximado para o cálculo de deformações em treliças e um método numérico obtido a partir de um programa for-mulado para se usar em MATLAB, o PROAES, com o objetivo de avaliar a sua aderência à realidade;  Otimização dessas estruturas, primeiro de topologia para definir quais os elementos que serão necessários para a composição geométrica da treliça e em seguida uma combinação de otimização dimensional com otimização de forma para definir o valor das áreas de secção transversal de cada um dos elementos e a posição dos nós que os unem. Pretende-se também salientar a importância da carga crítica em estruturas do tipo tre-liça, nos elementos sujeitos a esforços normais de compressão, e qual a influência na geometria da estrutura e nas suas dimensões. O programa PROAES torna-se vantajoso face a outros algoritmos de otimização porque tem em conta as derivadas dos constrangimentos em ordem às variáveis consideradas no projeto, o que para além de acelerar o processo de otimização a nível informático, torna-se mais focado na procura de uma solução, na medida em que é um método determinístico e não aleatório, como é o caso, por exemplo, do método dos algoritmos genéticos.

Estudo numérico da interação de ondas com um quebra-mar poroso utilizando o código IHFOAM

A presente dissertação tem como principal objetivo a validação da ferramenta IHFOAM do código OpenFOAM para problemas de interação de ondas com estruturas costeiras porosas, concretamente a interação de ondas com o quebra-mar poente do porto de pesca de Albufeira. Numa primeira parte deste trabalho analisa-se o comportamento do código com malhas de diferentes tipos, mais especificamente, estuda-se os efeitos sobre o escoamento de uma malha não estruturada no meio poroso em relação a uma malha estruturada. Isto é de extrema importância, devido ao tempo dispensado na construção de uma malha estruturada com elementos rectangulares. É ainda estudada a dependência da simulação numérica com o modelo de turbulência. O estudo mostra que os efeitos dos diferentes tipos de malha na zona porosa influenciam pouco o escoamento, sendo aceitável o recurso a malhas não estruturadas na zona porosa, em contraste com a escolha do modelo de turbulência que se mostra muito importante para a simulação. Numa segunda parte, são calibrados os parâmetros do meio poroso usados pelo modelo numérico. Apresenta-se o método utilizado para a calibração dos parâmetros e são estudados os seus efeitos sobre o comportamento hidráulico da estrutura. O estudo é realizado com duas alturas de ondas, uma altura de onda que não gera galgamento e uma altura de onda que gera galgamento. Foram colocadas várias sondas numéricas ao longo de um canal de ondas que medem a elevação de superfície livre simulada. Para os ensaios com galgamento, mediu-se a altura da água galgada e o volume galgado, podendo-se assim estudar os efeitos dos parâmetros do meio poroso do quebra-mar sobre o galgamento. A calibração sequencial dos parâmetros mostrou-se muito eficaz, gerando resultados muito bons. Ao longo do estudo entende-se a forte dependência do comportamento hidrodinâmico da estrutura, dos parâmetros e a necessidade de os calibrar, para cada caso estudado. Conclui-se que o IHFOAM é muito interessante para o estudo numérico de interação de onda-estrutura porosa, obtendo resultados satisfatórios para a superfície livre dentro e fora do quebra-mar. O galgamento, sendo um processo muito rápido, foi razoavelmente simulado e captado pelo código.

Proposta de implementação de cartas de controlo na gestão de projetos pela cadeia crítica

O risco de ocorrência de desvios significativos dos custos orçamentados e de incumprimento dos prazos de execução constituem duas das principais preocupações da gestão de projetos. A derrapa-gem de prazos de projetos é um dos motivos apontados para a falta de competitividade da indústria portuguesa (Tenera, 2012). Estes atrasos, para além de falta de competitividade, podem resultar ainda, por exemplo, em sanções financeiras e perda de confiança dos clientes. Goldratt, em 1997, alertou que as limitações das técnicas clássicas de planeamento e controlo pode-riam estar na origem do não cumprimento dos prazos dos projetos, propondo a aplicação da Teoria das Restrições à gestão de projetos, a Gestão de Projetos pela Cadeia Critica (Critical Chain Project Management - CCPM). A CCPM tem os seus princípios vocacionados para a gestão do tempo e introduz mudanças signifi-cativas na forma como os projetos são geridos, preconizando uma redução nas durações programadas das atividades, para contrariar tendências comportamentais humanas de atrasar a execução das tare-fas, introduzindo ainda estrategicamente reservas temporais agregadas, que procuram proteger o pro-jeto de derrapagens temporais. Um dos principais fatores de diferenciação da CCPM é precisamente a forma de monitorizar os projetos, sendo a Gestão das Reservas (Buffer Management - BM) o prin-cipal mecanismo de gestão do tempo de execução dos mesmos. No presente trabalho foi realizada uma revisão bibliográfica dos conceitos associados à gestão de riscos em geral e em particular à gestão de tempo em projetos, através da CCPM. Estudou-se ainda, a metodologia geral de implementação das cartas de controlo, com o objetivo de se desenvolver um modelo adaptado ao controlo de reservas temporais em projetos. Assim, e de acordo com o estudo realizado, foi proposto, desenvolvido e implementado um modelo, que complementa a gestão clássica de reservas temporais da CCPM com a utilização de cartas de controlo. O modelo proposto foi testado numa empreitada de reabilitação de edifícios, na Marinha Portuguesa, com o objetivo de se avaliar a sua aplicabilidade, as suas vantagens e limitações. No presente trabalho procurou-se propor e implementar um modelo robusto de gestão de reservas na CCPM, com aplicabilidade efetiva à gestão de riscos de derrapagem de prazos de projetos, não só na indústria da construção civil como em projetos de outras áreas. Com a aplicação do modelo proposto num caso de estudo, foi possível concluir o projeto dentro do prazo contratualizado, tendo-se verificado que a implementação de cartas de controlo na BM permi-tiu antecipar a deteção de consumos excessivos das reservas temporais do projeto.

Estudo da distribuição das espécies invasoras Hydrangea macrophylla e Agapanthus praecox nas estradas, levadas e veredas no Parque Natural da Madeira, com vista ao seu controlo

A elaboração desta Dissertação tem como fator relevante a presença de duas espécies exóticas, com caráter invasor, dentro do limite do Parque Natural da Madeira, área protegida que inclui o Património da Humanidade (UNESCO), a Floresta Laurissilva. Foram efetuados levantamentos de campo para o estudo da distribuição de Agapanthus praecox e Hydrangea macrophylla, espécies exóticas invasoras, ao longo de diferentes percursos e determinação dos parâmetros do meio propiciadores à sua dispersão e expansão. Estes levantamentos foram efetuados nos três concelhos em que a presença da Floresta Laurissilva é mais significativa (Porto Moniz, São Vicente e Santana), estando todos eles localizados no Norte da ilha da Madeira. A presença destas espécies em zonas protegidas pode ter impactes extremamente negativos, podendo colocar em risco a sobrevivência das espécies nativas, algumas delas extremamente raras. Desta forma, os levantamentos foram efetuados em estradas, veredas e levadas, de modo a determinar a localização dos núcleos destas invasoras e posteriormente elaborar mapas que permitam, num Sistema de Informação Geográfica, explicar a distribuição, em conjunto com parâmetros ambientais. Estas espécies deverão ter sido introduzidas intencionalmente, dada a localização dos núcleos estar frequentemente próxima de habitações ou de locais com forte influência humana, com atividades como a agricultura e o pastoreio. Este estudo revela uma presença mais significativa da espécie Agapanthus praecox, em relação à espécie Hydrangea macrohylla, notando-se que as zonas consideradas como reservas naturais ou áreas protegidas não se encontram tão afetadas. Foi estudada a relação entre a radiação, altitude, declive, precipitação média anual e temperatura e a distribuição das espécies invasoras em estudo, mas não foi detetado nenhum padrão, pelo que os resultados se revelaram inconclusivos. No entanto, estes dados ambientais não possuíam uma resolução tão fina com a dos dados de campo, pelo que no futuro será de explorar estas relações mas com dados ambientais a uma maior escala. O plano de gestão apresentado para o controlo das espécies invasoras poderá servir de guia para que as ações a desenvolver sejam atempadas, de modo a evitar atuar apenas quando a situação já se encontra descontrolada.

Controlo remoto de um robô com recurso ao sistema Android

A interação homem-máquina é muitas vezes um processo excessivamente artificial. Para o homem constitui um desafio permanente a otimização dessa interação capaz de controlar a máquina de modo mais eficiente através de uma maior simplicidade de procedimentos. Este estudo sugere uma forma facilitadora desse controlo. Neste caso, pretende-se controlar um robô por meio de tele-operação, sem contacto visual direto. Um robô incorporando uma câmara é controlado através de um smartphone, que para tal, irá exibir na sua interface a visão do robô e um painel tátil para o controlar. No que diz respeito ao controlo, foram desenvolvidos dois modos de condução, um manual e outro com a velocidade assistida, recorrendo à lei de potência 2/3. Deste modo, deseja-se mostrar que o modo de condução de velocidade assistida facilita a condução ao homem. Com essa finalidade, foi implementado um sistema assente na construção de um robô e no desenvolvimento de uma aplicação Android para controlo do mesmo. Com recurso a este sistema, foi elaborada uma experiência, da qual foram recolhidos dados a fim de testar a hipótese que um robô que implementa leis biológicas no seu modo de funcionamento, facilita a interação homem-máquina.

Uma abordagem SDN para o controlo e admissão de tráfego

Nos últimos anos tem-se verificado uma modificação nos hábitos de consumo da Internet. As suas aplicações necessitam de certas garantias que são cada vez mais exigentes e, para as acompanhar, métodos cada vez mais avançados de classificação de tráfego são utilizados de modo a lhes atribuir os seus requisitos. Este comportamento provoca no entanto um aumento da complexidade da rede, criando problemas na sua gestão e no processamento de toda a informação. Com o aumento de tráfego, a situação tende a ser cada vez pior. A solução apresentada nesta dissertação passa pela construção de duas lógicas de processamento de controladores Software-Defined Networking (SDN), que atribuem garantias às aplicações utilizando métodos de classificação de tráfego simplistas, utilizando uma metodologia first-come, first-served (FCFS), diminuindo o processamento requerido em relação a outras técnicas. Independentemente do tipo de tráfego, caso a rede consiga assegurar garantias, estas serão atribuídas. Existe um comportamento diferenciado na zona central da rede e na zona de ingresso, de modo a criar uma rede mais escalável, em que a zona de ingresso, lidando com um menor número flows, prepara-os para serem enviados para a zona central bastando a estes apenas encaminhar o tráfego para o seu destino, retirando carga desta zona onde a quantidade de flows é superior. Obtém-se assim uma rede que garante qualidade de serviço a determinados flows, evitando a utilização de técnicas pesadas ao nível de classificação, tornando-a mais escalável.

Identificação de oportunidades de melhoria no sistema de monitorização e controlo de qualidade de cor na fibra acrílica tinta

Este trabalho desenvolveu-se na empresa FISIPE no âmbito da melhoria da qualidade fibra tinta pelo processo de Gel-Dyeing (um dos processos mais importantes na empresa, representando um dos produtos mais vendidos) e incidiu em três vertentes centradas em, 1) Corantes; 2) Reprodução de cores; 3) Fibras. Em relação aos corantes foram efectuados dois estudos: a) O controlo da qualidade dos corantes ao nível do fornecimento, dado que a empresa depende de diversos fornecedores para a maioria dos corantes individuais. Concluiu-se que o mesmo corante para fornecedores diferentes não é comparável pois a amostra populacional não é a mesma. b) A estabilidade das soluções utilizadas para reprodução de cores estudando, em particular, os efeitos da luz, concentração, arejamento e do tempo de armazenamento tendo-se observado que, maioritariamente, as soluções podem ser armazenadas durante um período de 28 dias sem uma perda significativa de actividade. Na reprodução de cores estudaram-se duas das principais causas de insucessos de produção: a) O comportamento pouco reprodutível em laboratório do corante azul 147. Obtiveram-se, com a adição de electrólito, resultados satisfatórios, com o corante a possuir um rendimento próximo ao da fábrica. b) A degradação de certos corantes durante o processo de recozimento provoca que a mesma receita em laboratório e na fábrica origine cores diferentes. Assim, compararam-se os resultados colorimétricos entre 110 testes de laboratório e as respectivas produções e determinou-se que para uma maior concentração de corantes numa produção, o ajuste necessário realizar nos factores correctivos existentes é também menor. Por fim, no que respeita às fibras, desenvolveu-se um novo método de determinação do valor de saturação da fibra. Com base neste método, foi estudado um caso real numa fibra que apresentava anomalias de tingimento observando-se que a capacidade de tingimento era inferior (menor valor de saturação) à do padrão.

Influência de forças de percolação na estabilidade de obras geotécnicas. Implementação e validação de modelo numérico

A percolação da água nos solos impõe-lhe forças, designadas por forças de percolação, que alteram a distribuição das forças de massa e, portanto, das tensões efectivas no maciço. Neste trabalho desenvolve-se, implementa-se e valida-se um programa numérico de análise de escoamentos capaz de caracterizar eficazmente o comportamento da água nos solos em regime permanente. O programa detalha as pressões de água, as cargas hidráulicas, as velocidades e as forças de percolação. Em seguida, para avaliar a influência do escoamento de água na estabilidade das mais variadas obras geotécnicas recorre-se a um programa de elementos finitos que implementa numericamente o teorema cinemático da análise limite. Os exemplos de aplicação realizados para validação demonstram que o cálculo implementado conduz a resultados muito semelhantes, por vezes melhores, aos obtidos por outros autores, tanto a nível analítico como numérico. Conclui-se o trabalho com o estudo da influência de escoamentos com componente maioritariamente vertical na capacidade resistente de fundações superficiais. No caso de um escoamento estritamente vertical é necessária a condição de permeabilidade de fundação. A impermeabilidade da fundação altera o regime de escoamento, e, portanto, a distribuição das forças de percolação e das tensões efectivas. Este estudo tem como objectivo avaliar preliminarmente a influência desta alteração na capacidade resistente de fundações superficiais.

Estudo de caso-controlo da associação entre a infecção por giardia duodenalis e a desnutrição em crianças dos 0 aos 59 meses numa região rural da Guiné-Bissau.

Introdução: As infecções por parasitas intestinais e a desnutrição são um importante problema de saúde infantil, em especial nos países em desenvolvimento, onde coexistem e contribuem para o ciclo da desnutrição-infecção-pobreza. A infecção por Giardia duodenalis e a desnutrição crónica são um exemplo potencial deste ciclo, ainda que poucos estudos tenham sido efectuados sobre a sua associação em África, em especial em crianças de zonas rurais. A problemática em estudo no presente projecto consistiu em explorar a associação entre a infecção por Giardia duodenalis e a desnutrição crónica em crianças com idades entre os 0 e os 59 meses de uma comunidade rural da Guiné-Bissau, habitantes do Parque Nacional das Lagoas da Cufada. Material, População e Métodos: Foi efectuado um estudo de caso-controlo em Março e Abril de 2010, em que os 31 casos correspondem a crianças com desnutrição crónica (zscore estatura para a idade <-2) e os 78 controlos a crianças com estatura adequada para a idade (zscore estatura para a idade> -2). Foi efectuada análise microscópica de amostras de fezes para a detecção de Giardia duodenalis e de outros parasitas intestinais eventualmente presentes. Além da desnutrição crónica, foram igualmente avaliados outros indicadores nutricionais na amostra em estudo, tais como o peso para a idade, peso para o comprimento ou estatura e índice de massa corporal. A exploração da associação entre a desnutrição crónica e a infecção por Giardia duodenalis foi efectuada recorrendo a técnicas estatísticas. Resultados obtidos: A análise microscópica de amostras de fezes colhidas nos meses de Março e Abril de 2010 permitiu obter uma taxa de prevalência de infecção por Giardia duodenalis de 29,0% (9/31) nos casos e de 35,9% (28/78) nos controlos. Não foi encontrada associação entre a infecção por Giardia duodenalis e a desnutrição crónica nas crianças em estudo. Discussão e Conclusões: Os dados obtidos estão de acordo com diversos estudos em que não foi encontrada associação entre a desnutrição crónica e a infecção por Giardia duodenalis. Contudo, dadas as limitações associadas ao número limitado da amostra e ao poder do estudo, bem como a ausência de informação clínica e nutricional, sugerem que, não obstante a validade dos dados obtidos, será importante desenhar futuros estudos.

Configurador de sistemas distribuídos de controlo especificados através de redes de Petri IOPT

O objetivo principal deste trabalho é desenvolver um protótipo de ferramenta que permita a geração de ficheiros de configuração de sistemas distribuídos de controlo em plataformas específicas permitindo a integração de um conjunto de componentes previamente definidos. Cada componente é caracterizado como um módulo, identificando-se o conjunto de sinais e eventos de entrada e saída, bem como o seu comportamento, normalmente especificado através de um modelo em redes de Petri IOPT – RdP-IOPT (Input-Output Place-Transitions). O formato PNML (Petri Net Markup Language) será utilizado para a representação de cada componente. Os componentes referidos poderão ser obtidos através de vários métodos, nomeadamente através de ferramentas em desenvolvimento, que se encontram disponíveis em http://gres.uninova.pt/IOPT-Tools/ e também através da sua edição no editor de IOPT, como resultado da partição de um modelo expresso em IOPT, utilizando o editor Snoopy-IOPT em conjugação com a ferramenta SPLIT. Serão considerados várias formas para interligação dos componentes, incluindo-se ligações diretas e wrappers assíncronos num contexto de sistemas Globalmente Assíncronos Localmente Síncronos - GALS bem como diferentes tipos de barramentos e ligações série, incluindo Network-On-Chip específicos. A descrição da interligação entre componentes é gerada automaticamente pela ferramenta desenvolvida, tendo em conta resultados de dissertações de mestrado anteriores. As plataformas especificas de suporte à implementação incluem FPGA’s da serie Xilinx Spartan3,3E e Xilinx Virtex, e várias placas de desenvolvimento.

Estudo do galgamento em estruturas marítimas verticais utilizando o modelo numérico AMAZON

O galgamento oceânico é um fenómeno associado à interação de ondas com estruturas marítimas. Nesta dissertação estudou-se o galgamento em estruturas marítimas verticais através da aplicação do modelo numérico AMAZON, que é um modelo bidimensional, baseado na resolução das equações não lineares de águas pouco profundas. Para validar a sua aplicação a estruturas marítimas verticais impermeáveis, os resultados de caudal médio galgado obtidos com o modelo AMAZON foram comparados com os resultados de ensaios em modelo físico bidimensional realizados anteriormente e disponíveis na base de dados do projeto europeu CLASH. Os resultados foram ainda comparados com os das fórmulas empíricas e semi-empíricas de Van der Meer & Bruce de 2014, de Goda de 2008 e de Hedges & Reis de 2015. Antes da sua validação, o modelo foi calibrado utilizando um dos ensaios do CLASH. Para tal, realizou-se uma análise de sensibilidade a alguns parâmetros do modelo, concretamente da dimensão mínima da malha, da escala de aplicação do AMAZOM (à escala reduzida ou à do protótipo), da forma de modelação da parede vertical, já que, dado este modelo ser integrado na vertical, não é possível considerar paredes verticais sem utilizar um artifício de cálculo, dos valores de alguns dos parâmetros de entrada do modelo (profundidade mínima molhada e a profundidade mínima de fricção) e da dimensão do domínio de cálculo. Os resultados da calibração do AMAZON mostram que, por causa da precisão do modelo para os menores caudais médios de galgamento, se deve aplicar o modelo à escala do protótipo. Para estruturas verticais, a aproximação que o modelo faz, por defeito, para a secção vertical da estrutura através de um talude fictício a 10:1 apresenta melhores resultados que a utilização de um talude a 20:1. Contudo, ambos requerem a adoção de uma dimensão da malha bastante reduzida nesta zona e na sua vizinhança (0.03 m). No caso em estudo, os dois parâmetros de entrada do modelo não têm impacto significativo nos resultados, ao contrário do domínio de cálculo que, tal como recomendado na literatura de referência, se deve iniciar (fronteira de entrada) a aproximadamente um comprimento de onda do pé da estrutura. Os resultados obtidos mostram que, em geral, o AMAZON subestima o valor medido do caudal médio galgado com erros relativos variáveis entre -91% e -49%; apenas para um caso o modelo sobrestima o caudal médio, com um erro relativo de 43%. Quando comparado com as formulações empíricas e semi-empíricas, a fórmula de Van der Meer & Bruce apresenta melhores aproximações aos caudais médios medidos que constam na base de dados do CLASH, seguida da fórmula de Goda e dos resultados do modelo AMAZON, embora estes dois últimos apresentem valores bastante próximos. Assim, uma vez que o modelo está em constante desenvolvimento, espera-se que no futuro seja uma ferramenta mais poderosa. Contudo, enquanto não se fizerem melhorias no modelo e/ou não se estender a outros ensaios a análise feita no âmbito desta dissertação, os resultados sugerem que não há vantagem na sua utilização face às formulações empíricas e semi-empíricas disponíveis, tendo também em conta o significativo tempo computacional exigido para executar o AMAZON com a dimensão da malha escolhida.

Estudo numérico sobre o reforço de pilares de betão armado reforçados com cantoneiras e presilhas metálicas. Análise paramétrica.

A presente comunicação descreve o estudo paramétrico desenvolvido com base no método dos elementos finitos (MEF) para analisar a influência de factores geométricos e mecânicos no comportamento à flexo-compressão de pilares de betão armado (BA) reforçados com cantoneiras e presilhas de aço (steel caging). Com base num modelo de elementos finitos 3D, levou-se a cabo um estudo numérico sobre a influência de vários fatores no comportamento à flexo-compressão de pilares BA. Esses factores são: a dimensão dos pilares, a dimensão dos elementos que formam o reforço (cantoneiras e presilhas) e as propriedades mecânicas dos materiais constituintes do pilar de betão armado e do reforço (cantoneiras e presilhas de aço).

Estudo experimental e numérico sobre o comportamento de vigas mistas com conector Crestbond

Nesta comunicação apresenta-se um estudo sobre vigas mistas em aço e betão onde se utilizam conectores do tipo Crestbond contínuos para estabelecer a ligação entre a viga metálica e a laje de betão e garantir o funcionamento misto entre estes dois elementos. Apresentam-se os resultados de ensaios numéricos e experimentais obtidos em vigas mistas de aço e betão realizadas com conectores Crestbond, na Universidade do Minho. Os provetes consistem numa viga metálica IPE200 com um conector CR40 R10 contínuo, posicionado sobre o banzo superior da viga e soldado em todo o seu desenvolvimento, e uma laje betão armado com secção transversal de 0.40×0.10 m2. Os provetes apresentam um vão de 3.0 m e um comprimento total de 3.2 m. O modelo numérico foi desenvolvido no software Atena 3D.

Geometria urbana e ilha de calor noturna: análise baseada em um modelo numérico

A geometria urbana e uma das causas do fenomeno da ilha de calor,pois provoca alteracao do balanco energetico nas cidades. Essa pesquisa visa identificar um raio de abrangencia adequado para a determinacao da influencia termica da geometria urbana. Para isso explora ferramentas de um Sistema de Informacoes Geograficas, aplicando um modelo numerico (o modelo de Oke), que relaciona a geometria urbana e a intensidade da ilha de calor. Dados térmicos reais sao comparados a dados simulados para diferentes raios de abrangencia. Os resultados apontaram que o raio de 30 m e o que em media permite maior aproximacao entre dados reais e dados simulados. Alem disso, verificou-se que o modelo aplicado demonstra comportamento diferenciado, conforme o grau de homogeneidade das alturas das edificacoes.