An analytical solution for solid stresses in a silo with an inner tube

This paper presents an analytical solution for the solid stresses in a silo with an internal tube. The research was conducted to support the design of a group of full scale silos with large inner concrete tubes. The silos were blasted and formed out of solid rock underground for storing iron ore pellets. Each of these silos is 40m in diameter and has a 10m diameter concrete tube with five levels of openings constructed at the centre of each rock silo. A large scale model was constructed to investigate the stress regime for the stored pellets and to evaluate the solids flow pattern and the loading on the concrete tube. This paper focuses on the development of an analytical solution for stresses in the iron ore pellets in the silo and the effect of the central tube on the stress regimes. The solution is verified using finite element analysis before being applied to analyse stresses in the solid in the full scale silo and the effect of the size of the tube.

Analytical model for bar-end cover separation failure in RC beams strengthened with near-surface mounted FRP

The flexural performance of RC beams can be improved using the near-surface mounted (NSM) FRP strengthening technique. A likely failure mode of such FRP-strengthened RC beams is bar-end cover separation which involves the detachment of the NSM FRP reinforcement together with the concrete cover along the level of the steel tension reinforcement. This paper presents a new analytical strength model for this failure mode. The proposed strength model and two existing strength models for this failure mode are compared with test results to demonstrate the superior performance of the new analytical model.

The Prognostic Significance of Combining VEGFA, FLT1 and KDR mRNA Expressions in Brain Tumors

Tumor cells require angiogenesis to deliver nutrients and oxygen to support their fast growth and metabolism. The vascular endothelial growth factor (VEGF) pathway plays an important role in promoting angiogenesis, including tumor-induced angiogenesis. Recent clinical trials have demonstrated the benefit of targeting VEGF in the treatment of glioblastoma. However, the prognostic significance of the expression of VEGFA and its receptors VEGFR1 (FLT1) and VEGFR2 (KDR) are still largely elusive. In the present study, we aimed to investigate the prognostic significance of these three factors, alone or in combination, in glioma patients. Gene mRNA expression was extracted from three independent brain tumor cohorts totaling 242 patients and the association between gene expression and survival was tested. We found that when VEGFA, FLT1 and KDR expressions were considered alone, only VEGFA demonstrated a significant association with patient survival. Patients with high expression of both VEGFA and either receptor had significantly worse survival than patients expressing both factors at a low level. Importantly, we found that those patients whose tumors overexpressed all three genes had a significantly shorter survival compared to those patients with a low level expression of these genes. Our results suggest that a high level expression of VEGFA and its receptors, both FLT1 and KDR, may be required for brain tumor progression, and that these three factors should be considered together as a prognostic indicator for brain tumor patients.

Improving Recall of Regular Expressions for Information Extraction

Learning or writing regular expressions to identify instances of a specific
concept within text documents with a high precision and recall is challenging.
It is relatively easy to improve the precision of an initial regular expression
by identifying false positives covered and tweaking the expression to avoid the
false positives. However, modifying the expression to improve recall is difficult
since false negatives can only be identified by manually analyzing all documents,
in the absence of any tools to identify the missing instances. We focus on partially
automating the discovery of missing instances by soliciting minimal user
feedback. We present a technique to identify good generalizations of a regular
expression that have improved recall while retaining high precision. We empirically
demonstrate the effectiveness of the proposed technique as compared to
existing methods and show results for a variety of tasks such as identification of
dates, phone numbers, product names, and course numbers on real world datasets

Strength and ductility of RC jacketed columns: a simplified analytical method

Reinforced concrete (RC) jacketing is a common method for retrofitting existing columns with poor structural performance. It can be applied in two different ways: if the continuity of the jacket is ensured, the axial load of the column can be transferred to the jacket, which will be directly loaded; conversely, if no continuity is provided, the jacket will induce only confinement action. In both cases the strength and ductility evaluation is rather complex, due to the different physical phenomena included, such as confinement, core-jacket composite action, preload and buckling of longitudinal bars.
Although different theoretical studies have been carried out to calculate the confinement effects, a practical approach to evaluate the flexural capacity and ductility is still missing. The calculation of these quantities is often related to the use of commercial software, taking advantage of numerical methods such as fibre method or finite element method.
This paper presents a simplified approach to calculate the flexural strength and ductility of square RC jacketed sections subjected to axial load and bending moment. In particular the proposed approach is based on the calibration of the stress-block parameters including the confinement effect. Equilibrium equations are determined and buckling of longitudinal bars is modelled with a suitable stress-strain law. Moment-curvature curves are derived with simple calculations. Finally, comparisons are made with numerical analyses carried out with the code OpenSees and with experimental data available in the literature, showing good agreement.

Caracterização de novas membranas de titanossilicatos microporosos por ensaios de permeabilidade

O interesse crescente das membranas inorgânicas deve-se à potencial aplicação em novas áreas de investigação e da indústria, e em alternativa a operações mais convencionais. Em particular, as membranas de titanossilicatos oferecem vantagens importantes sobre as de zeólitos, pois podem ser sintetizadas sem agentes estruturantes orgânicos, para evitar a calcinação subsequente usualmente responsável por defeitos irreversíveis, exibem novas possibilidades de substituição isomórfica da matriz, permitindo um ajuste mais fino das propriedades catalíticas e de adsorção, e são capazes de separar misturas com base em diferenças de afinidade e tamanho molecular (efeito de peneiro). Os objectivos principais deste trabalho foram: i) a caracterização dinâmica de membranas do tipo zeolítico sintetizadas no Laboratório Associado CICECO, realizando-se experiências de permeação com gases puros e misturas; ii) o desenvolvimento e validação de novos modelos para a transferência de massa multicomponente através de membranas porosas pela abordagem de Maxwell-Stefan, tendo em conta os mecanismos específicos encontrados, particularmente a contribuição por difusão superficial; e iii) a modelação dos pontos experimentais medidos, bem como dados compilados da literatura. De forma a realizar os ensaios de permeação, desenhou-se, montou-se e testou-se uma instalação experimental. Para gases puros, os objectivos principais foram a medição de permeâncias a temperatura constante, por variação da pressão transmembranar r ( ΔP ), e de permeâncias a temperatura programada, conduzidas a ΔP constante. Seguidamente, calcularam-se as selectividades ideais. Em relação a misturas, a determinação de selectividades reais requer as fracções molares no permeado e no retido. Na globalidade, estudaram-se três suportes diferentes (aço inoxidável e α − alumina) e dezanove membranas de AM-3, ETS-10, ZSM-5 e zeólito 4A, utilizando-se H2, He, N2, CO2, e O2. A primeira avaliação exploratória da qualidade das membranas foi feita permeando azoto à temperatura ambiente. Assim, permeâncias superiores a 10−6 mol/m2s.Pa evidenciavam defeitos grosseiros, levando-nos a efectuar cristalizações adicionais sobre as primeiras camadas. Este procedimento foi implementado com oito membranas. Um trabalho experimental mais detalhado foi conduzido com cinco membranas. Membranas com curvas permeância-temperatura ( Π −T ) decrescentes indicam tipicamente transporte viscoso e de Knudsen, i.e. meso e macrodefeitos. Por exemplo, a membrana nº 3 de AM-3 exibiu este comportamento com H2, He, N2 e CO2 puros. A contribuição de Knudsen foi confirmada pela relação linear encontrada entre as permeâncias e o inverso da raiz quadrada da massa molar. O mecanismo viscoso foi também identificado, pois as permeâncias eram inversamente proporcionais à viscosidade do gás ou, atendendo a equações do tipo de Chapman-Enskog, directamente proporcionais a 2 0.5 k d M (onde k d é o diâmetro cinético e M a massa molar). Um comportamento de permeação distinto observou-se com a membrana nº 5 de AM-3. As permeâncias registadas a temperatura programada eram aproximadamente constantes para o N2, CO2 e O2, enquanto com o H2 cresciam significativamente. Conjuntamente elas evidenciam a ocorrência de macro, meso e microdefeitos intercristalinos. O transporte gasoso activado através dos microporos compensa o impacto diminuidor dos meso e macroporos. Ao contrário do N2, CO2 e O2, o pequeno diâmetro do hidrogénio torna-lhe possível permear através dos microporos intracristalinos, o que lhe adiciona um mecanismo de transferência responsável por esse crescimento. No que respeita à difusão superficial, o sistema CO2/ZSM-5 pode ser tomado como um exemplo paradigmático. Uma vez que este zeólito adsorve o CO2, as permeâncias diminuem com o crescimento de ΔP , em virtude de as concentrações no sólido aumentarem de forma não linear e tenderem para a saturação. Os resultados contrastantes obtidos com azoto realçam ainda mais o mecanismo superficial, pois o N2 não é adsorvido e as permeâncias medidas são constantes. Globalmente, as selectividades ideais calculadas ( α* ) variam de cerca de 1 a 4.2. Este parâmetro foi também utilizado para discriminar as melhores membranas, uma vez que baixos valores de α* denotam o escoamento viscoso não-selectivo típico de macrodefeitos. Por exemplo, o H2/CO2 na membrana nº 3 de AM-3 apresentou α* = 3.6 − 4.2 para 40–120ºC, enquanto que na membrana nº 5 de AM-3 originou α* = 2.6 − 3.1. Estes resultados corroboraram as observações anteriores, segundo as quais a membrana nº 5 era melhor do que a nº 3. Alguns ensaios foram realizados com membranas saturadas com água para aumentar a selectividade: as medições mostraram claramente uma melhoria inicial seguida de uma redução consistente de α* com o aumento da temperatura, devido à remoção das moléculas de água responsáveis pela obstrução de alguns poros. Em relação às selectividades reais de misturas contendo hidrogénio, devem ser realizadas mais experiências e a quantificação do hidrogénio deve ser melhorada. No que concerne à modelação, novos factores termodinâmicos de Maxwell- Stefan foram derivados para as isotérmicas mono e multicomponente de Nitta, Langmuir-Freundlich e Toth, tendo sido testadas com dados de equilíbrio e de permeação da literatura. (É importante realçar que só estão publicadas equações para Langmuir e Dual-Site Langmuir de componentes puros e misturas). O procedimento de validação adoptado foi exigente: i) as isotérmicas multicomponente foram previstas a partir das de gás puro; ii) os parâmetros de difusão dos componentes puros foram ajustados a dados de permeação de cada gás; iii) depois, as difusividades cruzadas de Maxwell- Stefan foram estimadas pela relação de Vignes; finalmente, v) as novas equações foram testadas usando-se estes parâmetros, tendo sido capazes de estimar com sucesso fluxos binários. Paralelamente ao enfoque principal do trabalho, derivou-se um novo modelo para permuta iónica em materiais microporosos baseado nas equações de Maxwell-Stefan. Este foi validado com dados experimentais de remoção de Hg2+ e Cd2+ de soluções aquosas usando ETS-4. A sua capacidade preditiva foi também avaliada, sendo possível concluir que se comporta muito bem. Com efeito, conseguiram-se boas previsões com parâmetros optimizados a partir de conjuntos de dados independentes. Este comportamento pode ser atribuído aos princípios físicos sólidos da teoria de Maxwell-Stefan.

Analytical methods to study fate of organic pollutants in environment

Environmental transport of pollutants comprises distinct processes such as volatilization, leaching and surface runoff. Sorption is one of the most important phenomena that affects leaching, and thus the fate of hydrophobic organic pollutants in soils and also control their distribution in the soil/water environment. The work developed focuses the optimization of analytical techniques for monitoring the sorption behaviour of organic pollutants, 17α- ethinylestradiol (EE2) and atrazine, and their fate in aqueous environment. Initially, the development of several analytical techniques, such as micellar electrokinetic chromatography, spectral deconvolution, using UV-Vis and fluorescence spectroscopy, and also enzyme linked immunosorbent assay was performed. Optimization, method performance and recovery tests are described and results discussed. Moreover, in order to evaluate the applicability of the previously optimized method, atrazine and EE2 sorption to soil samples was performed. The work developed provide several options, in terms of methodology to follow sorption of atrazine onto soils, however the choice depends on the laboratory conditions and on the analyst preferences. The advantages and disadvantages of each methodology should be evaluated first. The second part of this work consisted in the sorption behaviour study of those two different hydrophobic organic pollutants onto different soil samples. Soil organic matter chemical characterization, being essential to understand the binding mechanism responsible for the interactions, was made. The results of atrazine binding to organic matter pointed out that carboxyl units and aromaticrich organic matter are the most efficient binding agents for atrazine. EE2 adsorbs strongly to soil organic matter and is mainly stabilized by hydrophobic interactions, through aromatic nuclei face to face with surface and/or another EE2 molecule association. Farmyard manure soil contains higher aromatic and carboxyl units, indicating that this type of manure can be effectively used to minimize the residual toxicity of EE2 and atrazine present in soils, increasing the sorption and reducing leaching onto water resources. Since the final destination of organic pollutants can be ground, surface and/or waste water, atrazine and 17α-ethinylestradiol were quantified in several water samples.

Nanocomposites for SERS : synthesis, optical and analytical studies

Esta tese descreve diversas estratégias preparativas assim como estudos de caracterização de nanocompósitos e outras nanoestruturas, para a análise em espectroscopia de Raman com intensificação por superfície (SERS). Em particular foi estudada a incorporação de nanopartículas (NPs) metálicas de Ag e Au em matrizes poliméricas visando avaliar o potencial destes materiais como novos substratos para SERS na deteção de moléculas. O primeiro capítulo consiste numa revisão bibliográfica, onde é destacado o desenvolvimento de novos substratos para SERS utilizando nomeadamente nanopartículas de Ag, Au e Cu. Numa primeira fase, esta secção apresenta uma breve descrição sobre as propriedades plasmónicas dos metais utilizados e alguns conceitos básicos de espectroscopia de difusão de Raman. Posteriormente, descreve-se em mais detalhe o efeito de SERS, revendo-se sobretudo a química de materiais descrita em trabalhos recentes tendo em conta a sua utilização como novas plataformas para análise química por SERS. O capítulo 2 descreve a síntese e caracterização de nanocompósitos de poli(acrilato de butilo) obtidos através de polimerização in situ por miniemulsão na presença de nanopartículas de Ag. Os nanocompósitos Ag/PtBA foram investigados como novos substratos de SERS visando o desenvolvimento de novas plataformas versáteis para deteção molecular. Estudos como o efeito da temperatura, pH e pressão foram investigados, visando a compreensão do efeito da matriz polimérica na difusão/adsorção do analito (ácido tiossalicílico) na superfície metálica. No capítulo 3, os nanocompósitos de Ag/PtBA descritos anteriormente foram investigados detalhadamente como substratos para bio-deteção em SERS, usando a adenina como analito modelo. Os nanocompósitos foram submetidos a vários tratamentos pré-analíticos para a bio-deteção da adenina. Foram realizadas experiências nos sistemas Ag/PtBA de modo a obter informação sobre o efeito do pH na deteção deste analito em soluções aquosas diluídas. Os nanocompósitos poliméricos obtidos apresentam a vantagem de poderem ser processados utilizando tecnologia disponível. Pelo que o estudo das suas propriedades térmicas é especialmente relevante. Assim, a influência da incorporação de NPs inorgânicas na temperatura de transição vítrea (Tg) do polímero PtBA foi investigada por meio de calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e os resultados são apresentados no capítulo 4. Estes estudos descrevem efeitos na Tg do PtBA quando analisado em nanocompósitos obtidos por diferentes métodos (métodos ex situ e in situ), contendo nanopartículas metálicas com diferentes distribuições de tamanho e presentes em quantidade variável na matriz polimérica. Estes estudos possibilitaram relacionar a influência das NPs metálicas na mobilidade das cadeias poliméricas com as propriedades térmicas observadas. O capítulo 5 descreve a preparação e caracterização de materiais compósitos de base polimérica (PtBA) e NPs de Au com morfologia de bastonetes (NRs). Estes materiais foram investigados como substratos para SERS tendo originado um bom sinal de SERS na análise de 2-2’-ditiodipiridina. Investigouse igualmente o efeito da variação da morfologia das NPs metálicas (esferas e bastonetes), a razão de aspecto (R.A.) dos bastonetes e o tipo de matriz polimérica (PtBA e PnBA) no sinal de SERS. No capítulo 6 é descrita a utilização da técnica de SERS como método alternativo para a monitorização de alterações morfológicas de coloides de NRs de Au. Os NRs de Au foram recolhidos em diferentes fases de oxidação promovida pela presença de K2S2O8 e a sua sensibilidade como substratos de SERS foi avaliada utilizando o anião dietilditiocarbamato (DTC) como analito modelo. Os estudos foram realizados utilizando as linhas de excitação a 1064 nm e 633 nm. Este estudo demonstrou que a sensibilidade dos NRs de Au como substratos de SERS diminui à medida que a sua R.A. diminui devido à competitividade do CTAB (estabilizante) e o DTC pela superfície dos NRs. É de salientar que este processo é acompanhado por um diferente comportamento em termos de adsorção dos dois tautómeros do DTC à superfície do metal. O capítulo 7 introduz um novo tipo de compósitos para SERS, utilizando matrizes biopoliméricas. Assim, descreve-se a preparação e caracterização de nanocompósitos de carragenano e NPs de Ag. Nesta secção é avaliada a utilização destes materiais como novos substratos para a análise em SERS, utilizando a 2-2’-ditiodipiridina como molécula modelo. Descrevem-se estudos pioneiros que procuram relacionar a dependência do sinal de SERS com a força do gel. Para tal, realizou-se um estudo sistemático aos nanobiocompósitos usados como substratos de SERS em diferentes condições analíticas e investigaram-se as suas propriedades reológicas. No capitulo 8 é descrita a investigação de nanocompósitos de Ag/Gelatina como substratos para SERS, utilizando o anião dietilditiocarbamato como analito modelo. Realizaram-se várias experiências para correlacionar a variação da força do gel com o aumento do sinal de SERS bem como a diferente adsorção dos dois tautómeros do DTC à superfície do metal. Ao longo desta dissertação são apresentados metodologias distintas para a preparação e obtenção de nanocompósitos com base em polímeros (sintéticos ou naturais) e NPs metálicas (Ag e Au). Esta investigação não só permitiu a síntese e estudo de novos substratos para SERS mas também a compreensão do efeito matriz/NPs metálicas no sinal de SERS e na formação de “hot spots”. Este trabalho contribui para o enriquecimento na área da Nanociência e Nanotecnologia demonstrando a eficácia e reprodutibilidade de nanocompósitos com base em polímeros como novos substratos para SERS. Embora as propriedades óticas apresentadas por estes materiais serem aqui direcionadas para a deteção molecular pela técnica de SERS, estes materiais podem ser investigados em outras área tecnológicas.

Occurrence and fate of estrogens and antibiotics in the environment evaluated by low-cost analytical methodologies

Endocrine disruptors and pharmaceuticals are considered to be concerning environmental contaminants. During the last two decades, studies dealing with the occurrence and fate of these emerging contaminants in the aquatic environment have raised attention and its number is constantly increasing. The presence of these contaminants in the environment is particularly important since they are known to induce adverse effects in the ecosystems even at extremely low concentrations. Estrogens and antibiotics, in particular, are identified as capable of induce endocrine disruption and contribute for the appearance of multi-resistant bacteria, respectively. A better assessment and understanding of the real impact of these contaminants in the aquatic environment implies the evaluation of their occurrence and fate, which is the main aim of this Thesis. Two estrogens (17-estradiol and 17-ethinylestradiol) and an antibiotic (sulfamethoxazole) were the contaminants under study and their occurrence in surface and waste waters was assessed by the implementation of enzyme linked immunosorbent assays (ELISAs). The assays were optimized in order to accomplish two important aspects: to analyze complex water samples, giving special attention to matrix effects, and to increase the sensitivity. Since the levels of these contaminants in the environment are extremely low, a pre-concentration methodology was also object of study in this Thesis. Dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) was developed for the preconcentration of E2 and EE2, subsequently quantified by either highperformance liquid chromatography (HPLC) and the previously optimized ELISAs. Moreover, the use of anthropogenic markers, i.e. indicators of human presence or activity, has been discussed as a tool to track the origin and type of contamination. An ELISA for the quantification of caffeine, as an anthropogenic marker, was also developed in order to assess the occurrence of human domestic pollution in Portuguese surface waters. Finally, photodegradation is considered to be one of the most important pathways contributing for the mitigation of pollutants’ presence in the aquatic environment. Both direct and indirect photodegradation of E2 and EE2 were evaluated. Since the presence of humic substances (HS) is known to have a noticeable influence on the photodegradation of pollutants and in order to mimic the real aquatic environment, special attention was given to the influence of the presence and concentration of different fractions of HS on the photodegradation of both hormones.

Correlates of facial expressions in the primary visual cortex

Face detection and recognition should be complemented by recognition of facial expression, for example for social robots which must react to human emotions. Our framework is based on two multi-scale representations in cortical area V1: keypoints at eyes, nose and mouth are grouped for face detection [1]; lines and edges provide information for face recognition [2].

Recognition of facial expressions by cortical multi-scale line and edge coding

Empirical studies concerning face recognition suggest that faces may be stored in memory by a few canonical representations. Models of visual perception are based on image representations in cortical area V1 and beyond, which contain many cell layers for feature extraction. Simple, complex and end-stopped cells provide input for line, edge and keypoint detection. Detected events provide a rich, multi-scale object representation, and this representation can be stored in memory in order to identify objects. In this paper, the above context is applied to face recognition. The multi-scale line/edge representation is explored in conjunction with keypoint-based saliency maps for Focus-of-Attention. Recognition rates of up to 96% were achieved by combining frontal and 3/4 views, and recognition was quite robust against partial occlusions.

Political Discourse Analysis, Sport and Scottish Independence: Provisional Reflections upon Fairclough and Fairclough's (2012) Analytical Framework.

This paper aims to reflect upon the potential analytical utility of the political discourse analysis framework proposed by Isabela Fairclough and Norman Fairclough (2012). This framework represents the most recent substantive development upon Norman Fairclough's past work situated within the wider school of Critical Discourse Analysis, building upon his influential position this methodological tradition. Central to this development is the additional emphasis placed upon the necessity to conceptualise all political discourse as 'argumentative' in nature, given that political actors are ultimately proposing or refuting particular courses of concrete future action. This paper will therefore apply Fairclough and Fairclough's model to provisional data derived from an ongoing doctoral thesis which considers the nature of political discourse relating to sport, the Glasgow 2014 Commonwealth Games and Scottish independence, with an ultimate aim of critically considering the benefits and limitations of applying this analytical framework as a methodological tool within this ongoing study.

Development of electrochemical methods for determination of tramadol - analytical application to pharmaceutical dosage forms

A square-wave voltammetric (SWV) method and a flow injection analysis system with amperometric detection were developed for the determination of tramadol hydrochloride. The SWV method enables the determination of tramadol over the concentration range of 15-75 µM with a detection limit of 2.2 µM. Tramadol could be determined in concentrations between 9 and 50 µM at a sampling rate of 90 h-1, with a detection limit of 1.7 µM using the flow injection system. The electrochemical methods developed were successfully applied to the determination of tramadol in pharmaceutical dosage forms, without any pre-treatment of the samples. Recovery trials were performed to assess the accuracy of the results; the values were between 97 and 102% for both methods.

Celiac disease diagnosis and gluten-free food analytical control

Celiac disease (CD) is an autoimmune enteropathy, characterized by an inappropriate T-cell-mediated immune response to the ingestion of certain dietary cereal proteins in genetically susceptible individuals. This disorder presents environmental, genetic, and immunological components. CD presents a prevalence of up to 1% in populations of European ancestry, yet a high percentage of cases remain underdiagnosed. The diagnosis and treatment should be made early since untreated disease causes growth retardation and atypical symptoms, like infertility or neurological disorders. The diagnostic criteria for CD, which requires endoscopy with small bowel biopsy, have been changing over the last few decades, especially due to the advent of serological tests with higher sensitivity and specificity. The use of serological markers can be very useful to rule out clinical suspicious cases and also to help monitor the patients, after adherence to a gluten-free diet. Since the current treatment consists of a life-long glutenfree diet, which leads to significant clinical and histological improvement, the standardization of an assay to assess in an unequivocal way gluten in gluten-free foodstuff is of major importance.