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.

Optimization models for a short sea fuel oil distribution problem

O transporte marítimo e o principal meio de transporte de mercadorias em todo o mundo. Combustíveis e produtos petrolíferos representam grande parte das mercadorias transportadas por via marítima. Sendo Cabo Verde um arquipelago o transporte por mar desempenha um papel de grande relevância na economia do país. Consideramos o problema da distribuicao de combustíveis em Cabo Verde, onde uma companhia e responsavel por coordenar a distribuicao de produtos petrolíferos com a gestão dos respetivos níveis armazenados em cada porto, de modo a satisfazer a procura dos varios produtos. O objetivo consiste em determinar políticas de distribuicão de combustíveis que minimizam o custo total de distribuiçao (transporte e operacões) enquanto os n íveis de armazenamento sao mantidos nos n íveis desejados. Por conveniencia, de acordo com o planeamento temporal, o prob¬lema e divido em dois sub-problemas interligados. Um de curto prazo e outro de medio prazo. Para o problema de curto prazo sao discutidos modelos matemáticos de programacao inteira mista, que consideram simultaneamente uma medicao temporal cont ínua e uma discreta de modo a modelar multiplas janelas temporais e taxas de consumo que variam diariamente. Os modelos sao fortalecidos com a inclusão de desigualdades validas. O problema e então resolvido usando um "software" comercial. Para o problema de medio prazo sao inicialmente discutidos e comparados varios modelos de programacao inteira mista para um horizonte temporal curto assumindo agora uma taxa de consumo constante, e sao introduzidas novas desigualdades validas. Com base no modelo escolhido sao compara¬das estrategias heurísticas que combinam três heur ísticas bem conhecidas: "Rolling Horizon", "Feasibility Pump" e "Local Branching", de modo a gerar boas soluçoes admissíveis para planeamentos com horizontes temporais de varios meses. Finalmente, de modo a lidar com situaçoes imprevistas, mas impor¬tantes no transporte marítimo, como as mas condicões meteorológicas e congestionamento dos portos, apresentamos um modelo estocastico para um problema de curto prazo, onde os tempos de viagens e os tempos de espera nos portos sao aleatórios. O problema e formulado como um modelo em duas etapas, onde na primeira etapa sao tomadas as decisões relativas as rotas do navio e quantidades a carregar e descarregar e na segunda etapa (designada por sub-problema) sao consideradas as decisoes (com recurso) relativas ao escalonamento das operacões. O problema e resolvido por um metodo de decomposto que usa um algoritmo eficiente para separar as desigualdades violadas no sub-problema.

A educação intercultural na formação contínua de professores de línguas

Situado entre o discurso investigativo e o profissional da Didática de Línguas, o presente estudo assenta: num entendimento da educação em línguas como um processo valorizador da diversidade linguística e cultural, tendo como fim último a promoção da intercompreensão e do diálogo intercultural, dentro dos pressupostos de uma didática das línguas e do plurilinguismo; na conceção do professor de línguas como um dos principais atores na educação de cidadãos / comunicadores interculturais, vendo-se, portanto, a braços com novas exigências, para as quais, muitas vezes, não se sente preparado; e nos pressupostos de que a identidade profissional condiciona fortemente a forma como o professor desempenha a sua ação didática, sendo este processo de se tornar professor contínuo e dependente, quer do sujeito-professor e dos seus percursos profissionais e formativos, quer do contexto (profissional, local, nacional, global) em que este se insere. Pretende-se, com este estudo, contribuir para que a educação intercultural seja uma realidade nas nossas escolas, potenciando a sua migração contextualizada dos documentos orientadores das políticas linguísticas e educativas nacionais e transnacionais e dos discursos da investigação em Didática de Línguas. Para o efeito, desenvolvemos um programa de investigação/formação denominado O Professor Intercultural, durante o ano letivo 2006/2007, com professores de línguas (materna e estrangeiras) de três escolas básicas e secundárias do distrito de Aveiro. Este programa integrava um curso (25 horas) e uma oficina (50 horas), ambas as ações de formação acreditadas pelo Conselho Científico-Pedagógico da Formação Contínua. Do ponto de vista formativo, com este programa pretendíamos levar as professoras em formação a desenvolver competências pessoais e profissionais que lhes permitissem gerir a diversidade nos seus contextos profissionais, tendo em vista o desenvolvimento nos seus alunos de uma competência de comunicação intercultural (CCI). Do ponto de vista investigativo, não só pretendíamos compreender as representações dos sujeitos relativamente à educação intercultural em geral e à CCI em particular; como também identificar princípios e estratégias de formação potenciadores do desenvolvimento de competências profissionais docentes para trabalhar a CCI, a partir das perspetivas dos próprios sujeitos. Trata-se, portanto, de um estudo de caso de cariz qualitativo e interpretativo / fenomenológico, com potencialidades heurísticas, que pretende evidenciar os sujeitos, as suas representações, as interações consigo e com os outros e a forma como conceptualizam a identidade profissional docente e as suas dinâmicas de desenvolvimento. Como instrumentos de recolha de dados, privilegiámos os Portefólios Profissionais que foram sendo construídos ao longo do percurso de formação; a sessão “Entre Línguas e Culturas” da plataforma Galanet (www.galanet.eu), recurso de formação no âmbito da oficina (entre fevereiro e maio de 2007); o “Diário do Investigador”; e as “entrevistas narrativas e de confrontação” efetuadas sensivelmente um ano após o final do programa de investigação/formação. Os resultados da análise de conteúdo revelam que os sujeitos consideram a CCI uma competência multidimensional e complexa, reconhecendo três componentes: afetiva (domínio do saber ser e saber viver com o outro), cognitiva (domínio do saber) e praxeológica (domínio do saber-fazer). A componente afetiva constitui, de acordo com os resultados, o motor de arranque do desenvolvimento desta competência, que, posteriormente, é alargada em dinâmicas de informação-(inter)ação-reflexão. Por outro lado, dada a grande pertinência que atribuem à abordagem intercultural e à urgência com que veem a sua integração escolar, os sujeitos consideram a CCI uma das competências inerentes à competência profissional docente, elemento integrador da identidade profissional, numa forte ligação com a missão ética e política que cada vez mais é associada ao docente (de línguas). Para além disso, percecionam o seu desenvolvimento profissional docente como um processo que os acompanha ao longo da vida, fruto das idiossincrasias e predisposições do próprio indivíduo, mas também das dinâmicas da sua formação, das caraterísticas dos contextos em que se movimenta e da colaboração com o Outro, no seu espaço profissional ou fora dele. Importa salientar que este desenvolvimento profissional é potenciado, segundo os nossos resultados, por propostas de formação assentes numa abordagem acional e reflexiva, articulando dinâmicas investigação-ação-reflexão como as propostas no nosso programa de formação, nomeadamente no âmbito da oficina. Neste quadro, concluímos o presente estudo, indicando alguns caminhos possíveis para a formação de professores de línguas para a educação intercultural.

Network virtualisation from an operator perspective

Network virtualisation is seen as a promising approach to overcome the so-called “Internet impasse” and bring innovation back into the Internet, by allowing easier migration towards novel networking approaches as well as the coexistence of complementary network architectures on a shared infrastructure in a commercial context. Recently, the interest from the operators and mainstream industry in network virtualisation has grown quite significantly, as the potential benefits of virtualisation became clearer, both from an economical and an operational point of view. In the beginning, the concept has been mainly a research topic and has been materialized in small-scale testbeds and research network environments. This PhD Thesis aims to provide the network operator with a set of mechanisms and algorithms capable of managing and controlling virtual networks. To this end, we propose a framework that aims to allocate, monitor and control virtual resources in a centralized and efficient manner. In order to analyse the performance of the framework, we performed the implementation and evaluation on a small-scale testbed. To enable the operator to make an efficient allocation, in real-time, and on-demand, of virtual networks onto the substrate network, it is proposed a heuristic algorithm to perform the virtual network mapping. For the network operator to obtain the highest profit of the physical network, it is also proposed a mathematical formulation that aims to maximize the number of allocated virtual networks onto the physical network. Since the power consumption of the physical network is very significant in the operating costs, it is important to make the allocation of virtual networks in fewer physical resources and onto physical resources already active. To address this challenge, we propose a mathematical formulation that aims to minimize the energy consumption of the physical network without affecting the efficiency of the allocation of virtual networks. To minimize fragmentation of the physical network while increasing the revenue of the operator, it is extended the initial formulation to contemplate the re-optimization of previously mapped virtual networks, so that the operator has a better use of its physical infrastructure. It is also necessary to address the migration of virtual networks, either for reasons of load balancing or for reasons of imminent failure of physical resources, without affecting the proper functioning of the virtual network. To this end, we propose a method based on cloning techniques to perform the migration of virtual networks across the physical infrastructure, transparently, and without affecting the virtual network. In order to assess the resilience of virtual networks to physical network failures, while obtaining the optimal solution for the migration of virtual networks in case of imminent failure of physical resources, the mathematical formulation is extended to minimize the number of nodes migrated and the relocation of virtual links. In comparison with our optimization proposals, we found out that existing heuristics for mapping virtual networks have a poor performance. We also found that it is possible to minimize the energy consumption without penalizing the efficient allocation. By applying the re-optimization on the virtual networks, it has been shown that it is possible to obtain more free resources as well as having the physical resources better balanced. Finally, it was shown that virtual networks are quite resilient to failures on the physical network.

Seismic vulnerability assessment of slender masonry structures

Slender masonry structures are distributed all over the world and constitute a relevant part of the architectural and cultural heritage of humanity. Their protection against earthquakes is a topic of great concern among the scientific community. This concern mainly arises from the strong damage or complete loss suffered by this group of structures due to catastrophic events and the need and interest to preserve them. Although the great progress in technology, and in the knowledge of seismology and earthquake engineering, the preservation of these brittle and massive structures still represents a major challenge. Based on the research developed in this work it is proposed a methodology for the seismic risk assessment of slender masonry structures. The proposed methodology was applied for the vulnerability assessment of Nepalese Pagoda temples which follow very simple construction procedure and construction detailing in relation to seismic resistance requirements. The work is divided in three main parts. Firstly, particular structural fragilities and building characteristics of the important UNESCO classified Nepalese Pagoda temples which affect their seismic performance and dynamic properties are discussed. In the second part the simplified method proposed for seismic vulnerability assessment of slender masonry structures is presented. Finally, the methodology proposed in this work is applied to study Nepalese Pagoda temples, as well as in the efficiency assessment of seismic performance improvement solution compatible with original cultural and technological value.

O problema da árvore de suporte de custo mínimo com restrições de peso

Nesta tese abordam-se várias formulações e diferentes métodos para resolver o Problema da Árvore de Suporte de Custo Mínimo com Restrições de Peso (WMST – Weight-constrained Minimum Spanning Tree Problem). Este problema, com aplicações no desenho de redes de comunicações e telecomunicações, é um problema de Otimização Combinatória NP-difícil. O Problema WMST consiste em determinar, numa rede com custos e pesos associados às arestas, uma árvore de suporte de custo mínimo de tal forma que o seu peso total não exceda um dado limite especificado. Apresentam-se e comparam-se várias formulações para o problema. Uma delas é usada para desenvolver um procedimento com introdução de cortes baseado em separação e que se tornou bastante útil na obtenção de soluções para o problema. Tendo como propósito fortalecer as formulações apresentadas, introduzem-se novas classes de desigualdades válidas que foram adaptadas das conhecidas desigualdades de cobertura, desigualdades de cobertura estendida e desigualdades de cobertura levantada. As novas desigualdades incorporam a informação de dois conjuntos de soluções: o conjunto das árvores de suporte e o conjunto saco-mochila. Apresentam-se diversos algoritmos heurísticos de separação que nos permitem usar as desigualdades válidas propostas de forma eficiente. Com base na decomposição Lagrangeana, apresentam-se e comparam-se algoritmos simples, mas eficientes, que podem ser usados para calcular limites inferiores e superiores para o valor ótimo do WMST. Entre eles encontram-se dois novos algoritmos: um baseado na convexidade da função Lagrangeana e outro que faz uso da inclusão de desigualdades válidas. Com o objetivo de obter soluções aproximadas para o Problema WMST usam-se métodos heurísticos para encontrar uma solução inteira admissível. Os métodos heurísticos apresentados são baseados nas estratégias Feasibility Pump e Local Branching. Apresentam-se resultados computacionais usando todos os métodos apresentados. Os resultados mostram que os diferentes métodos apresentados são bastante eficientes para encontrar soluções para o Problema WMST.

Análise das implicações do novo RCCTE nos edifícios de habitação

O novo Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) formula as exigências de forma que não evidencia as implicações sobre as soluções arquitectónicas e construtivas. A comunicação define um quadro de variáveis que caracterizam completamente o comportamento térmico dos edifícios e, com base nelas, constrói um modelo de cálculo que permite determinar as exigências de isolamento térmico da envolvente opaca e de protecção solar da envolvente não opaca. Considera depois gamas de valores típicos dessas variáveis e apresenta os resultados sob a forma de gráficos e de quadros. Apenas são contemplados edifícios de habitação.

A construção em terra e a sustentabilidade

O sector da construção é responsável por muitos efeitos que são devastadores para o nosso mundo. A terra, como material de construção, proporciona edifícios com impactes incomensuravelmente menores no ambiente, do que os decorrentes da prática construtiva, hoje hegemónica. Trata-se, efectivamente, de uma matéria-prima ecológica, abundante e não tóxica. No entanto, todo o seu potencial de material para a construção de edifícios ambientalmente mais saudáveis é subaproveitado, quando não é complementado com todo um conjunto de procedimentos que intensifiquem a interacção sustentável entre o edifício e o ambiente. Há que saber aproveitar as disposições construtivas da arquitectura vernacular, complementando esse saber empírico, com os conhecimentos científicos e tecnológicos actualmente disponíveis. Desde logo na própria implantação, perfilhando uma perspectiva bioclimática que privilegie a adequação estreita do edifício às características climáticas da zona, em termos de sol, vento e água, e que vise a minimização quer do consumo de energia, quer da necessidade de existência de dispositivos mecânicos, ao mesmo tempo que assegura exigências de conforto. Terão que adoptar-se procedimentos abrangentes, que se incluem em quatro grandes grupos, designadamente: gestão energética, gestão da água, gestão de materiais, gestão de resíduos de construção e demolição. Esta pratica de construção ancestral utiliza uma matéria-prima ecológica, abundante e reutilizável, que possibilita ademais, um excelente comportamento térmico, designadamente através da inércia térmica que proporciona. Para além da beleza estética proporcionada, não contribuindo para a poluição visual que vai proliferando por aí, a construção em terra crua contribui também para a sensibilização dos utentes dos edifícios relativamente à implementação de preocupações ambientais na sua conduta, incentivando práticas diárias mais sustentáveis.

Eficiência energética em residências de estudantes da Universidade do Algarve. O caso de estudo da Residência Masculina Ferragial

Dissertação de mest. em energias renováveis e Gestão da Energia. Instituto Superior de Engenharia,Univ. do Algarve, 2011

Avaliação neuropsicológica de doentes oncológicos submetidos à quimioterapia: um estudo comparativo

Diversos estudos têm vindo a demonstrar que os doentes oncológicos revelam alterações cognitivas na sequência do tratamento de quimioterapia, apesar de alguns outros estudos terem evidenciado o oposto. O principal objetivo desta investigação é fazer uma caracterização cognitiva geral destes doentes, de forma a contribuir para esclarecer a controvérsia existente na literatura relativa à presença e natureza de defeitos cognitivos decorrentes da quimioterapia. Participaram, neste estudo, 35 mulheres com cancro da mama, tratadas com quimioterapia, e 35 mulheres saudáveis, emparelhadas por idade e escolaridade. Foi aplicado um conjunto de provas que avaliam os principais domínios cognitivos (atenção, memória e funções cognitivas de natureza mais complexa), bem como os níveis de sintomatologia depressiva. O grupo clínico demonstrou pior desempenho na maioria das provas neuropsicológicas aplicadas, em comparação às mulheres do grupo de controlo, embora se situasse em algumas provas num nível médio de funcionamento (atendendo ao seu grupo de referência). As diferenças entre grupos não parecem dever-se ao facto de o grupo clínico apresentar níveis mais graves de sintomatologia depressiva. Os resultados do presente estudo vão ao encontro da literatura, sugerindo que a quimioterapia parece ter um efeito negativo no funcionamento cognitivo, tendo-se verificado um maior comprometimento ao nível da atenção, da memória de trabalho, da flexibilidade cognitiva e da fluência verbal. Por sua vez, não se observaram diferenças entre grupos na prova que avalia as funções visuo-construtivas.

Design of neuro-fuzzy models by evolutionary and gradient-based algorithms

All systems found in nature exhibit, with different degrees, a nonlinear behavior. To emulate this behavior, classical systems identification techniques use, typically, linear models, for mathematical simplicity. Models inspired by biological principles (artificial neural networks) and linguistically motivated (fuzzy systems), due to their universal approximation property, are becoming alternatives to classical mathematical models. In systems identification, the design of this type of models is an iterative process, requiring, among other steps, the need to identify the model structure, as well as the estimation of the model parameters. This thesis addresses the applicability of gradient-basis algorithms for the parameter estimation phase, and the use of evolutionary algorithms for model structure selection, for the design of neuro-fuzzy systems, i.e., models that offer the transparency property found in fuzzy systems, but use, for their design, algorithms introduced in the context of neural networks. A new methodology, based on the minimization of the integral of the error, and exploiting the parameter separability property typically found in neuro-fuzzy systems, is proposed for parameter estimation. A recent evolutionary technique (bacterial algorithms), based on the natural phenomenon of microbial evolution, is combined with genetic programming, and the resulting algorithm, bacterial programming, advocated for structure determination. Different versions of this evolutionary technique are combined with gradient-based algorithms, solving problems found in fuzzy and neuro-fuzzy design, namely incorporation of a-priori knowledge, gradient algorithms initialization and model complexity reduction.

Automatic extraction of definitions

Tese de doutoramento, Informática (Engenharia Informática), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Open-domain web-based multiple document : question answering for list questions with support for temporal restrictors

Tese de doutoramento, Informática (Ciências da Computação), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Escavações profundas em meios urbanos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Inspeção e diagnóstico de edifícios recentes: estudo de um caso real

Trabalho de Projeto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Edificações