Modelação do comportamento dinâmico de sistemas barragem-fundação-albufeira: análise sísmica de uma barragem de abóbadas múltiplas

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC

Desenho e modelização de sistemas de energia empregando materiais supercondutores de alta temperatura

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica, especialidade de Máquinas Eléctricas, pela Universidade Nova de Lisboa,Faculdade de Ciências e Tecnologia

Sistemas de dissipação de energia em estruturas de betão armado

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil – Estruturas e Geotecnia pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Sistemas Modulares de Escoramento para Estruturas de Contenção Enterradas

No presente trabalho apresentam-se estudos desenvolvidos com o objetivo de análise, conceção e dimensionamento de sistemas de escoramentos metálicos modulares e reaproveitáveis a usar como alternativa técnica e económica em estruturas de contenção periférica. O sistema concebido aplicouse a um caso concreto de uma escavação urbana executada no centro de Luanda, Angola. O projeto começou a ser estudado tendo em conta os estudos geológicos e geotécnicos do terreno em causa, e posteriormente foi estudada a solução construtiva elaborada. Feito o estudo sobre a obra que se realizou com uma parede moldada e ancoragens pré-esforçadas, foi possível, a partir dai, elaborar estudos com outro tipo de sistemas de apoio. Assim, realizaram-se estudos para sistemas de apoio com escoramento linear; colunas metálicas e por uma treliça. Posteriormente, de forma a completar, complementar e poder comparar toda a pesquisa, foram efetuados mais quatro estudos, sendo os sistemas de apoio constituídos por colunas metálicas e/ou tubos circulares ou retangulares em forma elíptica no terreno do projeto e num terreno em forma de quadrado perfeito. Através dos vários estudos foi possível comparar os resultados e perceber qual será a melhor forma de otimização para futuras obras. Foi gerado um método de escoramento, que é possível ser utilizado tendo em conta as particularidades de cada obra, constituído por perfis metálicos com dimensões standard formando elipses ou círculos, conforme a forma do terreno. De maneira a finalizar este projeto foram estudados vários tipos de ligações, quer entre perfis, quer para os perfis e a parede, como também os perfis e os apoios verticais, caso sejam necessários. Como conclusão, e de forma expedita foi analisado o custo direto que apenas abrange a quantidade de aço utilizada para cada tipo de apoio dimensionado, comparando a escavação do projeto em causa com a escavação quadrada.

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

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

Produção de compósitos Alumínio/NiTi através do processo híbrido de fricção linear

Os compósitos inteligentes de matriz metálica (CIMM) têm sido intensamente explorados nas últimas décadas devido à capacidade destes sistemas poderem alterar as suas propriedades mediante um estímulo externo. As ligas de Níquel-Titânio (Ni-Ti) são materiais inteligentes e desempenham, maioritariamente, funções de atuação ou controlo de vibrações nos sistemas em que se inserem, permitindo que estes apresentem características funcionais. A soldadura por fricção linear (SFL) tem sido uma alternativa aos processos de soldadura por fusão para materiais difíceis de soldar como as ligas de alumínio (AA) ou ainda na ligação de materiais dissimilares. No entanto, devido à ocorrência de defeitos, gerados como consequência do deficiente fluxo visco-plástico produzidos pela SFL, surgiram novas variantes deste processo, como a SFL assistida por corrente elétrica (SFLACE), que, por efeito de Joule, provoca o aquecimento do material processado e, consequente, aumento do fluxo visco-plástico, diminuindo ou eliminando a presença de defeitos. Este trabalho incide na produção de CIMM utilizando chapas de AA1100 reforçadas com Ni-Ti por SFLACE em configuração de junta sobreposta. As interfaces e os fluxos de material resultantes foram analisados recorrendo às técnicas de microscopia ótica (MO), SEM, EDS e difração de raio-x (DRX). O controlo de vibrações do CIMM produzido foi também estudado através de ensaios de vibração à temperatura ambiente, bem como a temperaturas superiores à de fim da formação da fase austenítica, e efetuaram-se ensaios de flexão e pull-out com vista à caracterização mecânica. Observou-se que o compósito produzido apresenta um fator de amortecimento superior quando o reforço se encontra na fase martensítica. O ensaio de pull-out confirmou a existência da ligação entre a matriz e o reforço, igualmente observada por SEM. O compósito produzido apresenta uma forte ligação entre os materiais dissimilares, com franca melhoria no caso das amostras processadas com corrente elétrica, obtendo-se um material com características funcionais.

Complexação de íons de metais por matéria orgânica dissolvida: modelagem e aplicação em sistemas reais

Os íons de metais pesados são conhecidos tanto pela sua importância fisiológica e industrial, bem como pelo risco ambiental e à saúde humana. Para elucidar o comportamento dessas espécies nos corpos hídricos, os quais recebem grande parte da descarga de metais, seja de origem antrópica ou por fontes naturais, é necessário entender as interações que elas apresentam com o meio, principalmente a especiação química. Um dos mais importantes processos pelos quais passam as espécies metálicas em corpos aquáticos naturais é a interação com a matéria orgânica dissolvida (MOD), que pode ser por adsorção, reações de troca iônica ou por complexação. Neste trabalho foram realizados vários experimentos com o objetivo de descrever o comportamento da complexação de três importantes cátions Cu(II), Cd(II) e Pb(II) com a matéria orgânica (ácido húmico comercial), sob condições diversas de força iônica em meio tamponado. Os resultados foram avaliados de acordo com o modelo de van den Berg e Kramer para a complexação de metais. O modelo foi aplicado na determinação da capacidade de complexação dos íons em amostras reais, oriundas de três rios maranhenses que integram a Amazônia legal: Itapecuru, Bacanga e Pericumã. Nas águas dos rios utilizou-se o parâmetro carbono orgânico dissolvido (COD) para expressar a MOD. Os resultados confirmaram forte interação entre a MOD e íons de metais pesados e que o modelo de van den Berg e Kramer é satisfatório para se estimar a constante de complexação (K) e a concentração de sítios de complexação (Lt). Nas amostras simuladas em laboratório a ordem de complexação dos metais foi Cu(II) > Cd(II) > Pb(II) e a capacidade de complexação mostrou ser linear em função da concentração de ácido húmico comercial. Acredita-se que por ter menor raio iônico, o íon Cu(II) possui maior afinidade com os sítios de complexação. Nas amostras retiradas dos corpos aquáticos, observou-se que o rio com maior concentração de COD (rio Bacanga) apresentou maior capacidade de complexação; entretanto, a ordem foi Pb(II) > Cu(II) > Cd(II) provavelmente devido à presença de íons Cu(II) em maior quantidade nas águas dos rios.

Wear of PEEK-Ti6Al4V systems under micro-abrasion and linear sliding conditions

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica

Desarrollo de Algoritmos Numéricos para el Estudio de la Propagación no Lineal de Ondas en Aplicaciones Aeroespaciales y Astrofísicas. Develop to Numerical Algorithms to Study non-Linear Waves Propagation in Aerospace and Astrophysics Applications.

En este proyecto se desarrollarán algoritmos numéricos para sistemas no lineales hiperbólicos-parabólicos de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Dichos sistemas tienen aplicación en propagación de ondas en ámbitos aeroespaciales y astrofísicos.Objetivos generales: 1)Desarrollo y mejora de algoritmos numéricos con la finalidad de incrementar la calidad en la simulación de propagación e interacción de ondas gasdinámicas y magnetogasdinámicas no lineales. 2)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos gasdinámicos de elevada entalpía incluyendo cambios químicos, efectos dispersivos y difusivos.3)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos magnetogasdinámicos ideales y reales.4)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la solución del flujo aerotermodinámico alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera terrestre. 5)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la simulación del comportamiento dinámico no lineal de arcos magnéticos en la corona solar. 6)Desarrollo de nuevos modelos para describir el comportamiento no lineal de arcos magnéticos en la corona solar.Este proyecto presenta como objetivo principal la introducción de mejoras en algoritmos numéricos para simular la propagación e interacción de ondas no lineales en dos medios gaseosos: aquellos que no poseen carga eléctrica libre (flujos gasdinámicos) y aquellos que tienen carga eléctrica libre (flujos magnetogasdinámicos). Al mismo tiempo se desarrollarán códigos computacionales que implementen las mejoras de las técnicas numéricas.Los algoritmos numéricos se aplicarán con la finalidad de incrementar el conocimiento en tópicos de interés en la ingeniería aeroespacial como es el cálculo del flujo de calor y fuerzas aerotermodinámicas que soportan objetos que ingresan a la atmósfera terrestre y en temas de astrofísica como la propagación e interacción de ondas, tanto para la transferencia de energía como para la generación de inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar. Estos dos temas poseen en común las técnicas y algoritmos numéricos con los que serán tratados. Las ecuaciones gasdinámicas y magnetogasdinámicas ideales conforman sistemas hiperbólicos de ecuaciones diferenciales y pueden ser solucionados utilizando "Riemann solvers" junto con el método de volúmenes finitos (Toro 1999; Udrea 1999; LeVeque 1992 y 2005). La inclusión de efectos difusivos genera que los sistemas de ecuaciones resulten hiperbólicos-parabólicos. La contribución parabólica puede ser considerada como términos fuentes y tratada adicionalmente tanto en forma explícita como implícita (Udrea 1999; LeVeque 2005).Para analizar el flujo alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera se utilizarán las ecuaciones de Navier-Stokes químicamente activas, mientras la temperatura no supere los 6000K. Para mayores temperaturas es necesario considerar efectos de ionización (Anderson, 1989). Tanto los efectos difusivos como los cambios químicos serán considerados como términos fuentes en las ecuaciones de Euler. Para tratar la propagación de ondas, transferencia de energía e inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar se utilizarán las ecuaciones de la magnetogasdinámica ideal y real. En este caso será también conveniente implementar términos fuente para el tratamiento de fenómenos de transporte como el flujo de calor y el de radiación. Los códigos utilizarán la técnica de volúmenes finitos, junto con esquemas "Total Variation Disminishing - TVD" sobre mallas estructuradas y no estructuradas.

Otimização Não Linear de Mínimos Quadrados

O problema de otimização de mínimos quadrados e apresentado como uma classe importante de problemas de minimização sem restrições. A importância dessa classe de problemas deriva das bem conhecidas aplicações a estimação de parâmetros no contexto das analises de regressão e de resolução de sistemas de equações não lineares. Apresenta-se uma revisão dos métodos de otimização de mínimos quadrados lineares e de algumas técnicas conhecidas de linearização. Faz-se um estudo dos principais métodos de gradiente usados para problemas não lineares gerais: Métodos de Newton e suas modificações incluindo os métodos Quasi-Newton mais usados (DFP e BFGS). Introduzem-se depois métodos específicos de gradiente para problemas de mínimos quadrados: Gauss-Newton e Levenberg-Larquardt. Apresenta-se uma variedade de exemplos selecionados na literatura para testar os diferentes métodos usando rotinas MATLAB. Faz-se uma an alise comparativa dos algoritmos baseados nesses ensaios computacionais que exibem as vantagens e desvantagens dos diferentes métodos.

Estabilidade de agregados de um planossolo sob diferentes sistemas de manejo

Os solos de várzea no Rio Grande do Sul, considerando a heterogeneidade do material de origem e os diferentes graus de hidromorfismo, apresentam grandes variações nas suas características morfológicas, físicas, químicas e mineralógicas. Sua principal exploração tem ocorrido por meio do binômio: arroz irrigado e pecuária de corte, freqüentemente de baixa rentabilidade. A introdução de espécies de sequeiro em rotação e/ou sucessão com o arroz irrigado vem sendo apregoada para aumentar a utilização desses solos, permitir maior controle de plantas daninhas do arroz irrigado e melhorar o seu estado físico degradado mediante sistemas que envolvam menor mobilização do solo. Nesse contexto, avaliou-se o efeito de sistemas de preparo convencional (SC), cultivo mínimo (CM), semeadura direta (SD) e pré-germinado (PG) sobre o estado de agregação de um Planossolo Hidromórfico eutrófico, por meio dos seguintes atributos: distribuição de agregados estáveis em água em diferentes classes de tamanho e diâmetro médio ponderado dos agregados (DMP). O experimento vem sendo realizado desde 1995/96 e encontra-se instalado na Estação Experimental de Terras Baixas (ETB) da Embrapa - Clima Temperado, no município do Capão do Leão (RS). Após três anos, o sistema de manejo SD favoreceu a formação de agregados de maior tamanho, originando maior diâmetro médio ponderado de agregados, enquanto o sistema de plantio PG proporcionou a maior concentração de agregados do solo na classe de menor tamanho, com menor diâmetro médio ponderado dos agregados. O diâmetro médio ponderado de agregados do solo correlacionou-se linear e positivamente com o C-orgânico, não apresentando correlação com a argila dispersa em água.

Adição de carbono e nitrogênio e sua relação com os estoques no solo e com o rendimento do milho em sistemas de manejo

Experimentos de longa duração constituem ferramenta valiosa para o estudo da dinâmica da matéria orgânica no solo. Com esse objetivo, realizou-se a presente pesquisa a qual foi baseada em experimento instalado, em 1985, em um Argissolo Vermelho degradado pelo cultivo inadequado por 16 anos. O experimento está localizado na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), e consiste em três sistemas de preparo de solo (preparo convencional-PC, preparo reduzido-PR, e plantio direto-PD) em parcelas principais, três sistemas de culturas (aveia/milho-A/M, ervilhaca/milho-E/M, e aveia + ervilhaca/ milho + caupi-A + E/M + C), em subparcelas, e duas doses de N mineral na cultura do milho (0 e 139 kg ha-1), em subblocos, distribuídos segundo um delineamento de blocos ao acaso, com três repetições. As adições de C e N pelas culturas foram estimadas para o período experimental de 13 anos; o solo foi amostrado, em setembro de 1998, em seis camadas, até à profundidade de 0,30 m, analisado em relação aos teores de carbono orgânico total (COT) e nitrogênio total (NT), tendo sido calculados os estoques desses elementos nas camadas de 0-0,175 e 0,175-0,30 m. As leguminosas contribuíram para a maior adição anual de C e N ao solo pelos sistemas de culturas, que variaram de 4,17 a 8,39 Mg ha-1 e de -21 a 178 kg ha-1, respectivamente. As maiores adições de C e N refletiram-se num maior acúmulo de COT e NT na camada de 0-0,175 m do solo em PD e em gradativa elevação do rendimento do milho nos três sistemas de preparo. A adição anual de C (A) necessária para manter o estoque inicial de COT (dC/dt = zero) foi estimada em 4,2 Mg ha-1 em PD, 7,3 Mg ha-1 em PR e 8,9 Mg ha-1 em PC. De forma similar, a adição anual de N necessária para manter os estoques iniciais (dN/dt = zero) foi estimada em 5 kg ha-1 para o PD, 31 kg ha-1 para o PR e 94 kg ha-1 para o PC. Estimou-se, pelo coeficiente angular da regressão linear que relaciona as taxas anuais de adição de C (A) e a variação anual nos estoques de COT na camada de 0-0,175 m do solo (dC/dt), que 12,9, 8,1 e 11,5 % do C adicionado ao solo foi retido na matéria orgânica do solo em PD, PR e PC, respectivamente, o que corresponde a uma estimativa aproximada do coeficiente de humificação (k1). Analogamente, estimou-se que 49,7, 21,0 e 33,1 % da quantidade líquida de N adicionada foi retida como NT no solo em PD, PR e PC, respectivamente. A taxa de perda de COT do solo (k2), calculada para a condição dC/dt = zero, foi de 0,0166 ano-1 no solo em PD, 0,0182 ano-1 no solo em PR, e 0,0314 ano-1 no solo em PC. O plantio direto, pela diminuição da taxa de perda de matéria orgânica (k2), e os sistemas de culturas com leguminosas, pela alta adição de C fotossintetizado e de N fixado simbioticamente, são boas alternativas para recuperar os estoques de COT e NT do solo e aumentar o rendimento do milho na região subtropical do Sul do Brasil.

Intervalo hídrico ótimo na avaliação de sistemas de pastejo contínuo e rotacionado

A qualidade física do solo sob sistemas de pastejo contínuo e rotacionado foi avaliada pelo Intervalo Hídrico Ótimo (IHO). A amostragem foi realizada na área experimental da Embrapa Gado de Corte. Foi estudado um Latossolo Vermelho distrófico. Foram avaliados quatro piquetes, sendo dois no sistema de pastejo contínuo e dois no sistema de pastejo rotacionado. No sistema de pastejo contínuo, implementado com a espécie Brachiaria decumbens cv. Basilisk, foram retiradas 30 amostras por piquete, não tendo um dos piquetes recebido adubação de manutenção (Cs), enquanto o outro havia recebido adubação bianual de manutenção (Cc). No sistema de pastejo rotacionado, implementado com a espécie Panicum maximum cv. Tanzânia, foram retiradas 30 amostras por piquete; em um dos piquetes, o resíduo pós-pastejo era mantido entre 2,0 e 2,5 t ha-1 de matéria seca total (MST) (R1), enquanto no outro era mantido entre 3,0 e 3,5 t ha-1 MST (R2). As amostras foram submetidas a um gradiente de tensão de água e, posteriormente, utilizadas nas determinações da densidade do solo (Ds), resistência do solo à penetração (RP), umidade volumétrica (tetav) e do IHO. O sistema de pastejo rotacionado apresentou piores condições físicas do solo para o crescimento vegetal, avaliadas pelo critério do IHO. Os maiores valores de Ds e menor IHO foram observados no R1, o que foi atribuído às taxas de lotação mais elevadas aplicadas neste piquete.

Erosão hídrica em um Nitossolo Háplico submetido a diferentes sistemas de manejo sob chuva simulada. II - Perdas de nutrientes e carbono orgânico

Com a erosão hídrica, há o transporte de nutrientes para fora das lavouras e, com isso, pode ocorrer o empobrecimento dos solos e a contaminação do ambiente fora do local da erosão. Utilizando um simulador de chuvas de braços rotativos, foram aplicadas, no campo, três chuvas simuladas no cultivo do milho e três no de feijão, com intensidade constante de 64 mm h-1 e energia cinética de 0,2083 MJ ha-1 mm-1 , no Planalto Sul Catarinense, entre março de 2001 e abril de 2003, para avaliar as perdas de nutrientes e carbono orgânico (CO) pela erosão hídrica sobre os seguintes tratamentos de manejo do solo, em duas repetições: solo sem cultivo com uma aração + duas gradagens (SSC); cultivos de milho e feijão com uma aração + duas gradagens sobre resíduos dessecados (PCO); cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos dessecados em solo previamente preparado (SDI); cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos dessecados em solo nunca preparado (SDD), cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos queimados em solo nunca preparado (SDQ); e solo sem cultivo com campo nativo melhorado (CNM). Utilizou-se um Nitossolo Háplico alumínico argiloso, com inclinação média do terreno de 0,165 m m-1. As concentrações dos nutrientes e do CO nos sedimentos transportados por erosão foram maiores nos preparos conservacionistas do que nos convencionais, enquanto as perdas totais comportaram-se de maneira inversa. Na água da enxurrada, as concentrações e as perdas de NH4+ e NO3- diminuíram do cultivo do milho para o do feijão, enquanto as de P aumentaram. No caso do K, ocorreu redução da concentração e aumento das perdas. As taxas de empobrecimento do solo situaram-se, em geral, próximas de um para os nutrientes e para o CO. As concentrações dos nutrientes e do CO nos sedimentos transportados correlacionaram-se, linear e positivamente, com a composição química da camada de 0-0,025 m de profundidade do solo de onde o sedimento foi removido.

Correlação linear e espacial entre a produtividade de forragem, a porosidade total e a densidade do solo de Pereira Barreto (SP)

Em relação aos sistemas de manejo adotados pelo homem, a porosidade total e a densidade do solo são atributos ativamente alterados, refletindo decisivamente sobre a produtividade vegetal agrícola. No ano agrícola de 2005, na Fazenda Bonança, no município de Pereira Barreto, Estado de São Paulo, Brasil, foram analisadas a produtividade de forragem do milho outonal (MSF) no sistema plantio direto irrigado, a porosidade total (PT) e a densidade do solo (DS) em profundidade, em um Latossolo Vermelho distrófico. O objetivo foi estudar a variabilidade e as correlações lineares e espaciais entre os atributos da planta e do solo, visando selecionar um indicador da qualidade física do solo de boa representatividade para produtividade da forragem. Foi instalada a malha geoestatística, para coleta de dados do solo e planta, contendo 125 pontos amostrais, numa área de 2.500 m². Os atributos estudados, além de não terem variado aleatoriamente, apresentaram variabilidade dos dados entre média e baixa e seguiram padrões espaciais bem definidos, com alcance entre 6,8 e 23,7 m. Por sua vez, a correlação linear entre o atributo da planta e os do solo, em razão do elevado número de observações, foi baixa. As observações de melhor correlação com a MSF foram a DS1 e a PT1. Entretanto, do ponto de vista espacial, houve excelente correlação inversa entre a MSF e a DS1, assim como entre a DS1 e a PT1. Nos sítios onde a DS1 aumentou (1,45-1,64 kg dm-3) a MSF variou entre 11.653 e 14.552 kg ha-1; já naqueles onde diminuiu (1,35-1,45 kg dm-3) a MSF, ficou entre 14.552 e 17.450 kg ha-1. Portanto, a densidade global, avaliada na camada de 0-0,10 m (DS1), apresentou-se como satisfatório indicador da qualidade física do solo de Pereira Barreto (SP), quando destinado à produtividade de forragem do milho outonal.