Development of open models and tools for seismic risk assessment: application to Portugal

The exponential growth of the world population has led to an increase of settlements often located in areas prone to natural disasters, including earthquakes. Consequently, despite the important advances in the field of natural catastrophes modelling and risk mitigation actions, the overall human losses have continued to increase and unprecedented economic losses have been registered. In the research work presented herein, various areas of earthquake engineering and seismology are thoroughly investigated, and a case study application for mainland Portugal is performed. Seismic risk assessment is a critical link in the reduction of casualties and damages due to earthquakes. Recognition of this relation has led to a rapid rise in demand for accurate, reliable and flexible numerical tools and software. In the present work, an open-source platform for seismic hazard and risk assessment is developed. This software is capable of computing the distribution of losses or damage for an earthquake scenario (deterministic event-based) or earthquake losses due to all the possible seismic events that might occur within a region for a given interval of time (probabilistic event-based). This effort has been developed following an open and transparent philosophy and therefore, it is available to any individual or institution. The estimation of the seismic risk depends mainly on three components: seismic hazard, exposure and vulnerability. The latter component assumes special importance, as by intervening with appropriate retrofitting solutions, it may be possible to decrease directly the seismic risk. The employment of analytical methodologies is fundamental in the assessment of structural vulnerability, particularly in regions where post-earthquake building damage might not be available. Several common methodologies are investigated, and conclusions are yielded regarding the method that can provide an optimal balance between accuracy and computational effort. In addition, a simplified approach based on the displacement-based earthquake loss assessment (DBELA) is proposed, which allows for the rapid estimation of fragility curves, considering a wide spectrum of uncertainties. A novel vulnerability model for the reinforced concrete building stock in Portugal is proposed in this work, using statistical information collected from hundreds of real buildings. An analytical approach based on nonlinear time history analysis is adopted and the impact of a set of key parameters investigated, including the damage state criteria and the chosen intensity measure type. A comprehensive review of previous studies that contributed to the understanding of the seismic hazard and risk for Portugal is presented. An existing seismic source model was employed with recently proposed attenuation models to calculate probabilistic seismic hazard throughout the territory. The latter results are combined with information from the 2011 Building Census and the aforementioned vulnerability model to estimate economic loss maps for a return period of 475 years. These losses are disaggregated across the different building typologies and conclusions are yielded regarding the type of construction more vulnerable to seismic activity.

Numerical tools for isogeometric analysis in the nonlinear regime

The present work deals with the development of robust numerical tools for Isogeometric Analysis suitable for problems of solid mechanics in the nonlinear regime. To that end, a new solid-shell element, based on the Assumed Natural Strain method, is proposed for the analysis of thin shell-like structures. The formulation is extensively validated using a set of well-known benchmark problems available in the literature, in both linear and nonlinear (geometric and material) regimes. It is also proposed an alternative formulation which is focused on the alleviation of the volumetric locking pathology in linear elastic problems. In addition, an introductory study in the field of contact mechanics, in the context of Isogeometric Analysis, is also presented, with special focus on the implementation of a the Point-to-Segment algorithm. All the methodologies presented in the current work were implemented in a in-house code, together with several pre- and post-processing tools. In addition, user subroutines for the commercial software Abaqus were also implemented.

Mathematica in the classroom: new tools for exploring precalculus and differential calculus

Prémio de Melhor Artigo de Jovem Investigador atribuído pela empresa Timberlake, apresentado na 1ª Conferência Nacional sobre Computação Simbólica no Ensino e na Investigação - CSEI2012, que decorreu no IST nos dias 2 e 3 de Abril.

Ecological tools for the management of cyanobacteria blooms in the Guadiana River watershed, Southwest Iberia

Strong water demand for irrigation, energy and drinking water production is responsible for an increasingly regulation of freshwater flow patterns and watersheds. In this context, the construction of dams allows water storage but seriously restricts freshwater flow downstream. Due to scarcity of freshwater resources, reservoir water management often promotes high hydraulic residence. This may cause strong impacts on biological components of aquatic ecosystems, influencing the development of cyanobacteria blooms and aggravating their harmful impacts.

O estudo das funções com as F-Tools: o conceito F-Tool

O presente relatório, orientado pela Doutora Ana Conceição, foi elaborado no âmbito da Prática de Ensino Supervisionada (PES), integrada no plano de estudos do Mestrado em Ensino de Matemática no 3.º Ciclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário, da Universidade do Algarve (UAlg). Apresento uma breve caraterização das escolas, dos orientadores cooperantes e das turmas. Menciono as aulas assistidas e as aulas lecionadas com a supervisão da orientadora e relato os trabalhos desenvolvidos em cada escola. Dedico um capítulo à importância das tecnologias no processo de ensino e aprendizagem pois, na minha opinião, na formação atual de qualquer professor deve ser tido em conta o uso de tecnologias em sala de aula. Partilhando a minha orientadora da mesma opinião, colocou-me um desafio: a criação de um software educacional com recurso ao sistema de álgebra computacional Mathematica, tendo em vista a melhoria do processo de ensino e aprendizagem da Matemática (em particular, no estudo das funções reais de variável real). Aceitei de imediato e, juntamente com a Dra. Cristina Simão e o Dr. José Pereira, iniciamos um projeto inovador na área de ensino, posteriormente distinguido com o prémio Timberlake1. Neste relatório apresento o conceito F-Tool2, isto é, ferramentas de ensino visuais, dinâmicas e interativas que permitem explorar de uma forma inovadora alguns dos principais conceitos nas áreas de Pré-Cálculo e Cálculo Diferencial, nos níveis básico, secundário e universitário. O conceito F-Tool foi utilizado nas aulas que lecionei em regime de par pedagógico com a Dra. Cristina Simão. Devido à sua importância na minha PES, ficou claro que o tema do meu relatório teria de ter uma referência explícita ao estudo das funções com as F-Tool. Reflito ainda sobre os seminários que apresentei na UAlg, no âmbito da PES, e apresento uma reflexão final de toda a Prática de Ensino Supervisionada.

Application of molecular tools for detection of plant viruses

Grapevine leafroll disease (GLRD) is one of the most important virus diseases of grapevines worldwide, causing major economical impact. The disease has a complex aetiology and currently eleven phloem-limited viruses, termed in general Grapevine leafroll-associated virus (GLRaVs), have been identified. Two of the GLRaVs, GLRaV-1 and GLRaV-3, are included in the European certification scheme of propagation material. However, the flawed notion that GLRaV-3 is more frequent than GLRaV-1 and that all other GLRaVs are possibly not as relevant for GLRD, has until now precluded the development of specific serological and molecular detection assays and limited the scope of molecular characterization of the viruses known to be associated with the disease. Hence, few studies have addressed the phylodynamics of GLRaVs or even characterized the genetic structure of their natural populations. This generalized lack of molecular information, in turn underlie the deficient capacity to detect the viruses. The phylogenetic analyses were conducted on the basis of the heat shock protein 70 homologue (HSP70h) and the coat protein (CP) genes for GLRaV-1 and the HSP70h, the heat shock protein 90 homologue (HSP90h) and the CP genes for GLRaV-5. The data obtained for GLRaV-1 contributed 83 new CP sequences. This information was combined with previous analysis by other authors and used for the production of new polyclonal IgG, capable of detecting CP variants from all the phylogroups observed. Successful testing of this new tool included tissue print immunoblotting (TPIB) and in situ immunoassay (ISIA). The data obtained for GLRaV-5, contributed 61 new CP and 28 new HSP90h gene sequences. Eight phylogenetic groups were identified on the basis of the CP. Characterization of the genetic structure of the isolates revealed a higher diversity than previously reported and allowed the identification of dominant virus variants. For both GLRaV-1 and GLRaV-5, the effect of vegetative propagation on the virus transmission dynamics was addressed.

Liver-like biosensor: immobilized CYP3A4 sensors as tools for ligand binding and enzyme activity measurements

Cytochromes P450 constitute a super-family of enzymes involved in the metabolism of Xenobiotics, where human cytochrome P450 3A4 is the most abundant of all P450s, accounting for about 50% of all human liver cytochromes. This membrane anchored protein is responsible for the metabolization of a wide array of environmental drugs and intoxicants, mainly due to its haem domain properties, and active site cavity volume. These properties make this protein an excellent subject for biosensor application, although CYO3A4 enzyme is also famous for its instability. Enzyme inactivation at room temperature is a normal conversion process that this enzyme undergoes, that may hamper any biosensing approach.

Do princípio da boa fé nos contratos de seguro

O objetivo deste estudo foi analisar os seguintes tópicos: a possibilidade de interpretação literal do artigo 798 do Código Civil brasileiro, a aplicação das súmulas 61 e 105 do STF, o cabimento de indenização à família do suicida, os entendimentos da neurociência sobre possibilidades que podem interferir na ideação suicida, a visão e, finalmente, posicionamentos do Superior Tribunal de Justiça (STJ) e do Supremo Tribunal Federal do Brasil e quanto ao pagamento da indenização estabelecido no contrato de seguro de vida em caso de suicídio do contratante antes dos dois anos da assinatura do contrato. Buscou-se, também, comparar a doutrina e jurisprudência do Brasil e de Portugal. Na estrutura, iniciou-se por considerações sobre a interpretação jurídica e, em seguida, foram desenvolvidos os capítulos acerca de negócio jurídico, dos contratos, dos contratos de seguro de vida e da boa fé presente e necessária. Como o foco principal eram os contratos de seguro de vida e baseando-se na doutrina e na jurisprudência, de modo geral, mesmo a legislação dos dois países diferindo em pequenos aspectos, concluiu-se que: (1) o seguro é a cobertura de evento futuro e incerto que poderá gerar o dever de indenizar por parte do segurador; (2) a boa-fé - que é presumida - constitui elemento intrínseco do seguro, e é caracterizada pela lealdade nas informações prestadas pelo segurado ao garantidor do risco pactuado; (3) o legislador procurou evitar fraudes contra as seguradoras na hipótese de contratação de seguro de vida por pessoas que já tinham a idéia de suicídio quando firmaram o instrumento contratual; (4) uma coisa é a contratação causada pela premeditação ao suicídio, que pode excluir a indenização. Outra, diferente, é a premeditação para o próprio ato suicida;(5) é possível a interpretação entre os enunciados das Súmulas 105 do STF e 61 da Corte Superior na vigência do Código Civil de 2002; e (6) as regras relativas aos contratos de seguro devem ser interpretadas sempre com base nos princípios da boa fé e da lealdade contratual. Essa premissa é extremamente importante para a hipótese de indenização securitária decorrente de suicídio, pois dela extraise que a presunção de boa fé deverá também prevalecer sobre a exegese literal do art. 798 do Código Civil 2002. O período de 02 anos contido na norma não deve ser examinado isoladamente, mas em conformidade com as demais circunstâncias que envolveram sua elaboração, pois seu objetivo certamente não foi substituir a prova da premeditação do suicídio pelo mero transcurso de um lapso temporal. Há de se distinguir a premeditação que diz respeito ao ato do suicídio daquela que se refere ao ato de contratar o seguro com afinalidade única de favorecer o beneficiário que receberá o capital segurado. Somente a última hipótese permite a exclusão da cobertura contratada, pois configura a má-fé contratual. Em Portugal, salvo em raras exceções, apenas o critério temporal tem sido considerado. Continuando com o objetivo deste estudo, pretendeu-se refletir sobre as pesquisas neurocientíficas acerca do suicídio e, nelas, constam aspectos efetivamente que merecem ser considerados pela ciência jurídica. Suicídio é tema complexo e digno de reflexões por parte de profissionais de várias áreas de atuação. Suas causas ainda são motivo de curiosidade e de investigação. A idéia de uma associação entre disfunção serotoninérgica e suicídio é antiga e bastante consistente, surgindo ainda nos anos 1970 com as primeiras pesquisas. Defende-se que a boa fé necessária nos contratos de seguro, especialmente nos de seguro de vida, prevalece mesmo nos casos em que o contratante se esquece ou deixa de informar algum detalhe que, mais tarde, possa vir a comprometer o recebimento do prêmio por seus beneficiários. Há fortes evidências de que determinantes neurobiológicos, independentes das doenças psiquiátricas, implicam em comportamento suicida, estudados especialmente nos últimos 20 anos. Assim, noções básicas sobre a neurobiologia do suicídio podem finalmente produzir ferramentas clínicas para tratar comportamento suicida e evitar mortes, além de poder nortear seguradoras na análise de propostas de seguros de vida. Textos legais não têm sido elaborados com fundamento na sedimentação existente nos repositórios da psicopatologia forense, psiquiatria, psicanálise e sociologia sobre o suicídio, disponíveis há décadas e de forma reiteradamente confirmados. Na mesma linha, os textos deixaram de lado incontáveis pesquisas sobre o tema, notadamente a respeito de sua etiologia, causas primárias, efeitos, e correlação com outras ciências, como neurociência, psiquiatria e psicanálise. Não buscaram informações sobre o comportamento singular do suicida, nem reconheceram o estado sui generis de desequilíbrio mental em que o ato final foi praticado. Sabe-se que os transtornos psiquiátricos são fundamentais para o entendimento do comportamento suicida, mas também já está comprovada a realidade de problemas comuns, como distúrbios do sono, e sono insuficiente é um problema da sociedade moderna. Dentre os neurotransmissores, a serotonina é considerada como a maior candidata a um vínculo etiológico entre distúrbios do sono e suicídio, pois suas alterações promovem estados de vigília e de início do sono. Como somente 14% de pessoas que tentaram suicídio tiveram pensamentos suicidaprévios à tentativa de suicídio de forma potencialmente impulsiva ou reativa, a insônia foi o fator importante visualizado antes de tentativas de suicídio graves e letais em relação a planosespecíficos de suicídio. Nas pesquisas neurocientíficas revisadas, constatou-se que: (1) a frequência de pesadelos está diretamente associada a maior risco de suicídios na população em geral; (2) sono de má qualidade está associado a suicídios na maturidade e velhice na população em geral; (3) sono curto (menos de cinco horas) está associado a maiores probabilidades de ideação suicida e tentativa de suicídio; (4) pesadelos frequentes são preditores de tentativas de suicídio; e (5) a presença de qualquer problema de sono está associada com maior risco de suicídio na população em geral. A associação entre redução da resposta de hormônio de crescimento e comportamento suicida nos pacientes com depressão só é encontrada quando há simultaneamente uma alteração serotoninérgica. Geneticamente analisados, determinantes neurobiológicos são independentes de transtorno psiquiátrico com o qual estão associados, pois muitos suicídios ocorrem de maneira inesperada. Além disso, quando se considera a depressão como único fator, percebe-se que muitas pessoas depressivas nunca se tornam suicidas e muitos suicídios são cometidos por pessoas consideradas normais.Quanto à colesterolemia, na maior categoria de concentração de colesterol total no soro, o risco relativo ajustado de suicídio violento é mais do que o dobro em comparação com a categoria mais baixa. Nas avaliações eletroencefalográficas em adolescentes suicidas pode-se dizer existir uma hipótese de ativação reduzida esquerda posterior, que não está relacionada à depressão, mas ao comportamento agressivo ou suicida. Essas abordagens da Neurociência servem, portanto, para indicar que um contratante de seguro de vida, mesmo saudável, pode estar vivenciando problemas da vida contemporânea e, mesmo sem jamais ter tido qualquer pensamento ou ideação suicida, vir a cometer esse ato extremo por alterações independentes de sua vontade. Entende-se que, neste foco, a ciência jurídica deve refletir para fazer inserir de maneira obrigatória nos pré-requisitos da apólice, informações sobre exames molecu-lares e sobre algum eventual distúrbio do sono, já que existem achados evidenciados sobre alguns fenômenos não antes considerados. Como abordado neste estudo, já existe uma seguradora portuguesa que solicitam exames moleculares, mas nenhuma no Brasil. Assim, isto indica já ser um início de mudança.

Genetic characterization of the South Portugal population with GlobalFilerTM Express kit - internal validation and forensic applications

Tese de mestrado. Biologia (Biologia Humana e Ambiente). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

New tools for chemical modification of proteins

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Development of new technologies for the selective removal of volatile compounds with applications in forensic science and natural aromas

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2015

Effectiveness of resilience assessment tools in different case studies

Tese de doutoramento, Biologia (Biologia Marinha e Aquacultura), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Using Workload Measurement Tools in Diverse Care Contexts: the Experience of Staff in Mental Health and Learning Disability Inpatient Settings

Introduction The critical challenge of determining the correct level and skill-mix of nursing staff required to deliver safe and effective healthcare has become an international concern. It is recommended that evidence-based staffing decisions are central to the development of future workforce plans. Workforce planning in mental health and learning disability nursing is largely under-researched with few tools available to aid the development of evidence-based staffing levels in these environments. Aim It was the aim of this study to explore the experience of staff using the Safer Nursing Care Tool (SNCT) and the Mental Health and Learning Disability Workload Tool (MHLDWT) in mental health and learning disability environments. Method Following a 4-week trial period of both tools a survey was distributed via Qualtrics on-line survey software to staff members who used the tools during this time. Results The results of the survey revealed that the tools were considered a useful resource to aid staffing decisions; however specific criticisms were highlighted regarding their suitability to psychiatric intensive care units (PICU) and learning disability wards. Discussion This study highlights that further development of workload measurement tools is required to support the implementation of effective workforce planning strategies within mental health and learning disability services. Implications for Practice With increasing fiscal pressures the need to provide cost-effective care is paramount within NHS services. Evidence-based workforce planning is therefore necessary to ensure that appropriate levels of staff are determined. This is of particular importance within mental health and learning disability services due to the reduction in the number of available beds and an increasing focus on purposeful admission and discharge.

The Development of Environmental Assessment Tools to Support the Creation of Dementia Friendly Care Environments: Innovative Practice

The need for more dementia friendly design in hospitals and other care settings is now widely acknowledged. Working with 26 NHS Trusts in England as part of a Department of Health commissioned programme, The King’s Fund developed a set of overarching design principles and an environmental assessment tool for hospital wards in 2012. Following requests from other sectors, additional tools were developed for hospitals, care homes, health centres and housing with care. The tools have proven to be effective in both disseminating the principles of dementia friendly design and in enabling the case to be made for improvements that have a positive effect on patient outcomes and staff morale. This paper reports on the development,use and review of the environmental assessment tools, including further work that is now being taken forward by The Association for Dementia Studies, University of Worcester.