Robustness of corroded reinforced concrete structures. A structural performance approach

Structure and Infrastructure Engineering, 1-17

Desenvolvimento de programa em linguagem Matlab® para cálculo pelo método de elementos finitos

Para o projeto de qualquer estrutura existente (edifícios, pontes, veículos, máquinas, etc.) é necessário conhecer as condições de carga, geometria e comportamento de todas as suas partes, assim como respeitar as normativas em vigor nos países nos quais a estrutura será aplicada. A primeira parte de qualquer projeto nesta área passa pela fase da análise estrutural, onde são calculadas todas as interações e efeitos de cargas sobre as estruturas físicas e os seus componentes de maneira a verificar a aptidão da estrutura para o seu uso. Inicialmente parte-se de uma estrutura de geometria simplificada, pondo de parte os elementos físicos irrelevantes (elementos de fixação, revestimentos, etc.) de maneira a simplificar o cálculo de estruturas complexas e, em função dos resultados obtidos da análise estrutural, melhorar a estrutura se necessário. A análise por elementos finitos é a ferramenta principal durante esta primeira fase do projeto. E atualmente, devido às exigências do mercado, é imprescindível o suporte computorizado de maneira a agilizar esta fase do projeto. Existe para esta finalidade uma vasta gama de programas que permitem realizar tarefas que passam pelo desenho de estruturas, análise estática de cargas, análise dinâmica e vibrações, visualização do comportamento físico (deformações) em tempo real, que permitem a otimização da estrutura em análise. Porém, estes programas demostram uma certa complexidade durante a introdução dos parâmetros, levando muitas vezes a resultados errados. Assim sendo, é essencial para o projetista ter uma ferramenta fiável e simples de usar que possa ser usada para fins de projeto de estruturas e otimização. Sobre esta base nasce este projeto tese onde se elaborou um programa com interface gráfica no ambiente Matlab® para a análise de estruturas por elementos finitos, com elementos do tipo Barra e Viga, quer em 2D ou 3D. Este programa permite definir a estrutura por meio de coordenadas, introdução de forma rápida e clara, propriedades mecânicas dos elementos, condições fronteira e cargas a aplicar. Como resultados devolve ao utilizador as reações, deformações e distribuição de tensões nos elementos quer em forma tabular quer em representação gráfica sobre a estrutura em análise. Existe ainda a possibilidade de importação de dados e exportação dos resultados em ficheiros XLS e XLSX, de maneira a facilitar a gestão de informação. Foram realizados diferentes testes e análises de estruturas de forma a validar os resultados do programa e a sua integridade. Os resultados foram todos satisfatórios e convergem para os resultados de outros programas, publicados em livros, e para cálculo a mão feitos pelo autor.

Riesz potential versus fractional Laplacian

This paper starts by introducing the Grünwald–Letnikov derivative, the Riesz potential and the problem of generalizing the Laplacian. Based on these ideas, the generalizations of the Laplacian for 1D and 2D cases are studied. It is presented as a fractional version of the Cauchy–Riemann conditions and, finally, it is discussed with the n-dimensional Laplacian.

A reliability-based measure of robustness for concrete structures subjected to corrosion

This work is a contribution to the definition and assessment of structural robustness. Special emphasis is given to reliability of reinforced concrete structures under corrosion of longitudinal reinforcement. On this communication several authors’ proposals in order to define and measure structural robustness are analyzed and discussed. The probabilistic based robustness index is defined, considering the reliability index decreasing for all possible damage levels. Damage is considered as the corrosion level of the longitudinal reinforcement in terms of rebar weight loss. Damage produces changes in both cross sectional area of rebar and bond strength. The proposed methodology is illustrated by means of an application example. In order to consider the impact of reinforcement corrosion on failure probability growth, an advanced methodology based on the strong discontinuities approach and an isotropic continuum damage model for concrete is adopted. The methodology consist on a two-step analysis: on the first step an analysis of the cross section is performed in order to capture phenomena such as expansion of the reinforcement due to the corrosion products accumulation and damage and cracking in the reinforcement surrounding concrete; on the second step a 2D deteriorated structural model is built with the results obtained on the first step of the analysis. The referred methodology combined with a Monte Carlo simulation is then used to compute the failure probability and the reliability index of the structure for different corrosion levels. Finally, structural robustness is assessed using the proposed probabilistic index.

Estudo dosimétrico para implementação da técnica radioterapêutica volumetric modulated arc therapy (VMAT)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Análise limite aplicada ao estudo tridimensional de paredes de alvenaria

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civi

Utilidade de Ecocardiografia da Sobrecarga Farmacológica com Dobutamina nas Cardiomiopatias Dilatadas não Isquémicas

INTRODUCTION: Low-dose dobutamine stress echocardiography is a common and useful technique to assess myocardial viability in patients with ischemic cardiomyopathy. OBJECTIVE: To evaluate the use of low-dose dobutamine stress echocardiography in determining the functional status of patients with idiopathic dilated cardiomyopathy (IDCM). METHODS: Prospective study of 28 patients with IDCM by transthoracic echocardiography (2D), low-dose dobutamine stress echocardiography, cardiopulmonary exercise testing (CPET) and measurement of pro-BNP. RESULTS: The mean age of the population was 50.3 +/- 11.5 years, 9 female and 19 male. Mean ejection fraction was 32.1 +/- 9.8%. All were in sinus rhythm. The following parameters were analyzed in 2D echocardiography and after dobutamine: dimensions of left atrium (LA) and of left ventricle in diastole and systole, shortening fraction (%), left ventricular end-diastolic (EDV) and end-systolic volumes (ESV), ejection fraction (EF), and mitral inflow (E, A, E/A ratio and deceleration time). In CPET, we considered the following parameters: peak VO2 and % maximal peak VO2 attained. We compared echo results with CPET. There was a correlation between age and peak VO2 (r = -0.38 with p = 0.049). In 2D echo, there was a correlation between baseline EF and LA dimensions and peak VO2 (r = 0.45 / p = 0.004 and r = -0.49 / p = 0.014, respectively). After dobutamine echo, there was a correlation between some echo parameters and peak VO2: EF - r = 0.59 / p = 0.001, LA dimensions - r = 0.56 / p = 0.007, and ESV - r = -0.45 / p = 0.026. Percentage maximal peak VO2 attained correlated with LA dimensions measured in 2D echo and after dobutamine (r = -0.398 / p = 0.036 and r = -0.674 / p = 0.02 respectively) and EF after dobutamine (r = -0.389 / p = 0.04). The value of pro-BNP correlated with LA dimensions and baseline EF (r = 0.44 / p = 0.02 and r = -0.57 / p = 0.002, respectively), and the correlation was maintained after inotropic stimulation with dobutamine (r = 0.57 / p = 0.001 and r = -0.55 / p = 0.0039). CONCLUSION: Low-dose dobutamine stress echocardiography showed stronger correlations with cardiopulmonary exercise testing than the parameters evaluated by conventional echocardiography and could be used to determine the functional status of patients with dilated cardiomyopathy; patients with greater ejection fraction after inotropic stimulation had better cardiopulmonary tests.

Reconstrução de Superfícies usando um Scanner 3D de Luz Estruturada

Ao longo dos últimos anos, os scanners 3D têm tido uma utilização crescente nas mais variadas áreas. Desde a Medicina à Arqueologia, passando pelos vários tipos de indústria, ´e possível identificar aplicações destes sistemas. Essa crescente utilização deve-se, entre vários factores, ao aumento dos recursos computacionais, à simplicidade e `a diversidade das técnicas existentes, e `as vantagens dos scanners 3D comparativamente com outros sistemas. Estas vantagens são evidentes em áreas como a Medicina Forense, onde a fotografia, tradicionalmente utilizada para documentar objectos e provas, reduz a informação adquirida a duas dimensões. Apesar das vantagens associadas aos scanners 3D, um factor negativo é o preço elevado. No âmbito deste trabalho pretendeu-se desenvolver um scanner 3D de luz estruturada económico e eficaz, e um conjunto de algoritmos para o controlo do scanner, para a reconstrução de superfícies de estruturas analisadas, e para a validação dos resultados obtidos. O scanner 3D implementado ´e constituído por uma câmara e por um projector de vídeo ”off-the-shelf”, e por uma plataforma rotativa desenvolvida neste trabalho. A função da plataforma rotativa consiste em automatizar o scanner de modo a diminuir a interação dos utilizadores. Os algoritmos foram desenvolvidos recorrendo a pacotes de software open-source e a ferramentas gratuitas. O scanner 3D foi utilizado para adquirir informação 3D de um crânio, e o algoritmo para reconstrução de superfícies permitiu obter superfícies virtuais do crânio. Através do algoritmo de validação, as superfícies obtidas foram comparadas com uma superfície do mesmo crânio, obtida por tomografia computorizada (TC). O algoritmo de validação forneceu um mapa de distâncias entre regiões correspondentes nas duas superfícies, que permitiu quantificar a qualidade das superfícies obtidas. Com base no trabalho desenvolvido e nos resultados obtidos, é possível afirmar que foi criada uma base funcional para o varrimento de superfícies 3D de estruturas, apta para desenvolvimento futuro, mostrando que é possível obter alternativas aos métodos comerciais usando poucos recursos financeiros.

Conceção e Execução de Estruturas Metálicas

O presente relatório diz respeito ao trabalho desenvolvido ao longo de seis meses em ambiente de estágio curricular na empresa O FELIZ – Metalomecânica, S.A.. O objetivo principal deste trabalho foi o conhecimento resultante de uma experiência num ambiente industrial no sector das construções metálicas. Pela especificidade do setor, foi desenvolvido um estudo no âmbito da conceção e execução (na componente de fabrico) de estruturas. O relatório que resulta deste trabalho de estágio tem como referência um caso de estudo de uma estrutura metálica. O caso de estudo realizado é referente a um pavilhão industrial standard, e possui dimensões em planta de 60 x 25 metros e cércea total de 9,0 metros, para o qual foi efetuado um breve dimensionamento de toda a estrutura metálica principal. O edifício será constituído por um sistema de pórtico simples formado por perfis laminados a quente normalizados de secção IPE e de aço de classe S275. Posteriormente, e com recurso a software apropriado de detalhamento de estruturas metálicas, foi desenvolvido um modelo 3D de toda a estrutura metálica do edifício. Neste modelo estão presentes todos os elementos constituintes da estrutura, bem como algumas das características físicas e mecânicas de cada peça elementar. Por fim, e com base no modelo anterior foram gerados e editados todos os desenhos 2D para o fabrico da estrutura, incluindo os desenhos de montagem da estrutura.

Origem Anómala da Artéria Coronária Esquerda a Partir da Artéria Pulmonar

OBJECTIVE: To assess the frequency and severity of the anomalous origin of the left coronary artery (ALCA) from the pulmonary artery (PA). DESIGN OF THE STUDY: Prospective study of case series between March 1991 and December 1994. SETTING: Referral-based Paediatric Cardiology Department of a Tertiary Care Center. PATIENTS AND METHODS: Five consecutive patients (pts) with anomalous origin of the LCA from the PA; there were three infants aged 4 months and two children one 8 year and one 9 year old. There were three girls and two boys. All pts had clinical and 2D-echo and Doppler investigation prior to cardiac catheterization (CC). Indication for CC was based in the association of symptoms and signs of myocarditis or dilated cardiomyopathy of acute or subacute onset and electrocardiographic (ECG) signs of ischemia in infants. In older patients (pts) diagnosis was suspected mainly from ECG. During CC in all pts, aortograms and when necessary selective coronary angiograms were performed. Surgical correction was performed in all children. In two pts stress exercise ECG and stress Thallium studies before and after surgery were performed. RESULTS: two pts had "adult" an three had "infantile" type of ALCA from the PA. CC was performed and diagnosis was confirmed at surgery in all cases. In one child, correct diagnosis was made by ECO prior to CC and in one case LCA to PA fistula was suspected on Colour-Doppler study. No complications were attributed to CC. Several types of surgery were performed: reimplantation of the ALCA from the PA to the aorta (three pts); tunnel connection of the aorta to the ALCA via the PA (one pt) and left internal mammary to LCA anastomosis (one pt). Two infants died intraoperatively due to extensive myocardial infarction and poor left ventricular function. All the three survivors are asymptomatic after a mean follow up of 34 months. Two oldest pts are currently in New York Heart Association functional class I with normal ECG and improved myocardial perfusion on Thallium scan despite almost total occlusion of LCA at the site of implantation in the aorta as diagnosed on coronary angiogram. CONCLUSIONS: ALCA from PA is associated with major morbidity and mortality. Diagnosis should be suspected in pts with unexplained myocardial ischemia on ECG and even more if it is associated to clinical signs of dilated cardiomyopathy or myocarditis. Careful assessment on ECO and pulsed Doppler and colour flow mapping should make the diagnosis in most cases. Although surgery can be performed based only on ECO diagnosis, we strongly advise for angiography in all cases as in our experience there are false negative diagnosis by ECO. Preoperative Thallium studies can be useful for the selection of the type of surgery as pts with very little viable myocardium will not survive the establishment of a direct systemic to coronary blood flow and may be candidates for heart transplantation.

Metodologia BIM, aplicada à preparação, controlo e gestão de obra

O âmbito deste trabalho envolve o teste do modelo BIM numa obra em construção pela Mota-Engil – Engenharia, na extração experimental de peças desenhadas de preparação e apoio à execução de obra. No capítulo 1 deste relatório são definidos o âmbito e os objetivos deste trabalho, é feito um enquadramento histórico do tema e abordados conceitos e atividades da preparação de obra, na sua forma tradicional. O estado do conhecimento da preparação de obras e mais em concreto da tecnologia BIM a nível nacional e internacional é abordado no capítulo 2. Nesse sentido procura-se definir os conceitos principais inerentes a esta nova metodologia, que passa por identificar e caraterizar a tecnologia envolvida e o seu nível de desenvolvimento. Com suporte em casos práticos de preparação de obra na sua forma tradicional, identificados e desenvolvidos no capítulo 3, foi compilado um processo tipo de peças desenhadas de suporte identificadas e caracterizadas no capítulo 4, frequentes e comuns à execução de diversos tipos de obras de edifícios. Assente na compilação baseada em casos práticos e no estudo do projeto de execução da empreitada que sustenta o presente trabalho, com base no qual o modelo BIM foi concebido, identificou-se um conjunto de peças desenhadas de preparação e apoio à execução dos trabalhos, em 2D, a extrair do modelo. No capítulo 5, é feita uma descrição do modo como foi estudado o projeto da obra, com evidência para os fatores mais relevantes, especificando os desenhos a extrair. Suportada pelo programa de modelação ArchiCAD, a extração do conjunto de desenhos identificados anteriormente foi conseguida com recurso às funcionalidades disponíveis no software, que permite a criação de desenhos 2D atualizáveis ou não automaticamente a partir do modelo. Qualquer alteração introduzida no modelo virtual é automaticamente atualizada nos desenhos bidimensionais, caso o utilizador assim o pretenda. Ao longo desse trabalho foram detetados e analisados os condicionalismos inerentes ao processo de extração, referidos no capítulo 6, para estabelecimento de regras de modelação padrão a adotar em futuras empreitadas, que possam simplificar a obtenção dos elementos desenhados de preparação necessários à sua execução. No ponto 6.3 são identificadas melhorias a introduzir no modelo. Em conclusão no capítulo 7 são abordadas especificidades do setor da construção que sustentam e evidenciam cada vez mais a necessidade de utilizar as novas tecnologias com vista à adoção de práticas e ferramentas padrão de apoio à execução de obras. Sendo a tecnologia BIM, transversal a todo o setor, a sua utilização com regras padrão na conceção dos modelos e na extração de dados, potencia a otimização dos custos, do tempo, dos recursos e da qualidade final de um empreendimento, ao longo de todo o seu ciclo de vida, para além de apoiar com elevada fiabilidade as tomadas de decisão ao longo desse período. A tecnologia BIM, possibilita a antevisão do edifício a construir com um elevado grau de pormenor, com todas as vantagens que daí advêm.

Metodologia BIM aplicada à conceção e produção de uma estrutura metálica

Este relatório apresenta o estágio curricular relativo ao curso de mestrado em engenharia civil na área de especialização de estruturas. O estágio decorreu no grupo O Feliz, S.A, uma metalomecânica sedeada em Braga. No âmbito do estágio, foi efetuada uma pesquisa e de seguida um projeto real aplicando a metodologia Building Information Modeling. Inicialmente, será feita uma apresentação da empresa e definidos os objetivos propostos para o estágio. Seguidamente, será apresentada toda a pesquisa realizada sobre o BIM para poder, seguidamente, realizar um projeto real utilizando esta metodologia, proposta pela empresa. Posteriormente é apresentado o projeto realizado com a metodologia BIM e todo o seu processo até chegar à sua construção. Por último, são apresentadas algumas das obras que estavam em curso durante a realização do presente trabalho e que houve a oportunidade de acompanhar, refletindo a experiência adquirida na área, durante o desenvolvimento do estágio.

Reconstrução/processamento de imagem médica com GPU em tomossíntese

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Strength improvement of adhesively-bonded scarf repairs in aluminium structures with external reinforcements

Adhesively bonded techniques are an attractive option to repair aluminium structures, compared to more traditional methods. Actually, as a result of the improvement in the mechanical characteristics of adhesives, adhesive bonding has progressively replaced the traditional joining methods. There are several bonded repair configurations, as single-strap, double-strap and scarf. Compared with strap repairs, scarf repairs have the advantages of a higher efficiency and the absence of aerodynamic disturbance. The higher efficiency is caused by the elimination of the significant joint eccentricities of strap repairs. Moreover, stress distributions along the bond length are more uniform, due to tapering of the scarf edges. The main disadvantages of this technique are the difficult machining of the surfaces, associated costs and requirement of specialised labour. This work reports on an experimental and numerical study of the tensile behaviour of two-dimensional (2D) scarf repairs of aluminium structures bonded with the ductile epoxy adhesive Araldite® 2015. The numerical analysis, by Finite Elements (FE), was performed in Abaqus® and used cohesive zone models (CZM) for the simulation of damage onset and growth in the adhesive layer, thus enabling the strength prediction of the repairs. A parametric study was performed on the scarf angle (α) and different configurations of external reinforcement (applied on one or two sides of the repair, and also different reinforcement lengths). The obtained results allowed the establishment of design guidelines for repairing, showing that the use of external reinforcements enables increasing α for equal strength recovery, which makes the repair procedure easier. The numerical technique was accurate in predicting the repairs’ strength, enabling its use for design and optimisation purposes.

Projecto e implementação de um sistema para electrofiação controlado por computador

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores