Applications of plasticity theory to selected problems in soil mechanics

Two topics in plane strain perfect plasticity are studied using the method of characteristics. The first is the steady-state indentation of an infinite medium by either a rigid wedge having a triangular cross section or a smooth plate inclined to the direction of motion. Solutions are exact and results include deformation patterns and forces of resistance; the latter are also applicable for the case of incipient failure. Experiments on sharp wedges in clay, where forces and deformations are recorded, showed a good agreement with the mechanism of cutting assumed by the theory; on the other hand the indentation process for blunt wedges transforms into that of compression with a rigid part of clay moving with the wedge. Finite element solutions, for a bilinear material model, were obtained to establish a correspondence between the response of the plane strain wedge and its axi-symmetric counterpart, the cone. Results of the study afford a better understanding of the process of indentation of soils by penetrometers and piles as well as the mechanism of failure of deep foundations (piles and anchor plates).

The second topic concerns the plane strain steady-state free rolling of a rigid roller on clays. The problem is solved approximately for small loads by getting the exact solution of two problems that encompass the one of interest; the first is a steady-state with a geometry that approximates the one of the roller and the second is an instantaneous solution of the rolling process but is not a steady-state. Deformations and rolling resistance are derived. When compared with existing empirical formulae the latter was found to agree closely.

Finite-Element Simulations of Earthquakes

This thesis discusses simulations of earthquake ground motions using prescribed ruptures and dynamic failure. Introducing sliding degrees of freedom led to an innovative technique for numerical modeling of earthquake sources. This technique allows efficient implementation of both prescribed ruptures and dynamic failure on an arbitrarily oriented fault surface. Off the fault surface the solution of the three-dimensional, dynamic elasticity equation uses well known finite-element techniques. We employ parallel processing to efficiently compute the ground motions in domains containing millions of degrees of freedom.

Using prescribed ruptures we study the sensitivity of long-period near-source ground motions to five earthquake source parameters for hypothetical events on a strike-slip fault (M_w 7.0 to 7.1) and a thrust fault (M_w 6.6 to 7.0). The directivity of the ruptures creates large displacement and velocity pulses in the ground motions in the forward direction. We found a good match between the severity of the shaking and the shape of the near-source factor from the 1997 Uniform Building Code for strike-slip faults and thrust faults with surface rupture. However, for blind thrust faults the peak displacement and velocities occur up-dip from the region with the peak near-source factor. We assert that a simple modification to the formulation of the near-source factor improves the match between the severity of the ground motion and the shape of the near-source factor.

For simulations with dynamic failure on a strike-slip fault or a thrust fault, we examine what constraints must be imposed on the coefficient of friction to produce realistic ruptures under the application of reasonable shear and normal stress distributions with depth. We found that variation of the coefficient of friction with the shear modulus and the depth produces realistic rupture behavior in both homogeneous and layered half-spaces. Furthermore, we observed a dependence of the rupture speed on the direction of propagation and fluctuations in the rupture speed and slip rate as the rupture encountered changes in the stress field. Including such behavior in prescribed ruptures would yield more realistic ground motions.

Avaliação numérica de estabilidade lateral de vigas casteladas

Restrições de espaço e altura são frequentemente impostas às edificações residenciais, comerciais, industriais, depósitos e galpões com um ou diversos pavimentos em função de aspectos de regulamentos regionais, técnicos, econômicos ou ainda de natureza estética. A fim de proporcionar a passagem de tubulações e dutos de grande diâmetro sob vigas de aço, grandes alturas são normalmente requeridas, demandando por vezes, magnitudes de altura inviáveis entre pavimentos de edificações. Diversas soluções estruturais podem ser utilizadas para equacionar tais obstáculos, onde dentre outras, pode-se citar as vigas com inércia variável, stub-girders, treliças mistas, vigas misuladas e vigas com uma ou múltiplas aberturas na alma com geometrias variadas. No que tange às vigas casteladas, solução estrutural pautada neste estudo, a estabilidade é sempre um motivo de preocupação tipicamente durante a construção quando os contraventamentos laterais ainda não estão instalados. De qualquer forma, o comprimento destravado em geral alcançado pelos vãos destas vigas, são longos o suficiente para que a instabilidade ocorra. Todavia, o acréscimo substancial da resistência à flexão de tais membros devido ao aumento da altura oriundo de seu processo fabril em relação ao perfil matriz, aliada a economia de material e utilidade fim de serviço, garante a atratividade no aproveitamento destas, para grandes vãos junto aos projetistas. Não obstante, este aumento proporcional no comprimento dos vãos faz com que a instabilidade lateral ganhe importância especial. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo numérico que permita a realização de uma avaliação paramétrica a partir da calibração do modelo com resultados experimentais, efetuar a análise do comportamento de vigas casteladas e verificar seus mecanismos de falha, considerando comportamento elasto-plástico, além das não-linearidades geométricas. Também é objetivo deste trabalho, avaliar, quantificar e determinar a influência das diferenças geométricas características das vigas casteladas em relação às vigas maciças com as mesmas dimensões, analisando e descrevendo o comportamento estrutural destas vigas de aço para diversos comprimentos de vãos. A metodologia empregada para tal estudo baseou-se em uma análise paramétrica com o auxílio do método numérico dos elementos finitos.

Atividade pró-trombótica da toxina ExoU de Pseudomonas aeruginosa detectada em modelos experimentais in vivo e in vitro

Pseudomonas aeruginosa é um importante agente de pneumonia, particularmente em pacientes submetidos à ventilação mecânica, que pode evoluir para sepse, com elevadas taxas de letalidade. Na sepse, o processo inflamatório sistêmico exacerbado favorece o desequilíbrio entre as vias de coagulação e fibrinólise e a instalação de um estado pró-coagulante, com o aparecimento de trombose microvascular, coagulação intravascular disseminada e falência de múltiplos órgãos. Conhecendo a potente atividade pró-inflamatória da toxina ExoU produzida por P. aeruginosa, decorrente de sua atividade fosfolipásica A2, o objetivo desta tese foi investigar seu potencial de indução de alterações hemostáticas relacionadas à patogênese da sepse. Utilizando modelo de sepse em camundongos inoculados, por via intratraqueal, com suspensões de P. aeruginosa produtora de ExoU (PA103) ou de cepa com deleção do gene exoU, não produtora da toxina, foi mostrado que ExoU determinou maior gravidade da infecção, maior taxa de letalidade, leucopenia, trombocitose, hiperpermeabilidade vascular e transudação plasmática, evidenciadas, respectivamente, pela maior concentração de proteínas nos lavados broncoalveolares (LBAs) e acúmulo do corante Azul de Evans, previamente inoculado nos animais, por via endovenosa, no parênquima renal. ExoU favoreceu, também, a ativação plaquetária, confirmada pela maior concentração de plaquetas expressando P-selectina em sua superfície, maior número de micropartículas derivadas de plaquetas e maior concentração plasmática de tromboxano A2. A histopatologia dos pulmões e rins dos animais infectados com PA103 confirmou a formação de microtrombos, que não foram detectados nos animais controles ou infectados com a cepa mutante. Nos pulmões, a produção de ExoU determinou intensa resposta inflamatória com maior concentração de leucócitos totais e polimorfonucleados, interleucina-6 e fator de necrose tumoral-α nos LBAs. A análise imunohistoquímica mostrou intensa deposição de fibrina nos alvéolos e septos interalveolares. A atividade pró-coagulante dependente do fator tissular detectada nos LBAs dos camundongos infectados com PA103 foi independente da produção do inibidor da via de ativação do fator tissular (TFPI), mas associada ao aumento da produção do inibidor do ativador do plasminogênio-1 (PAI-1). Para investigar a participação do fator de ativação plaquetária (PAF) na liberação de PAI-1, foi pesquisada a atividade da enzima PAF-acetil-hidrolase (PAF-AH) nos LBAs dos camundongos. A atividade de PAF-AH apresentou-se significativamente elevada nos LBA dos camundongos infectados com PA103. O tratamento dos animais com um inibidor do PAF, antes da infecção, resultou na diminuição significativa das concentrações de PAI-1 e de leucócitos totais, bem como da atividade pró-coagulante dos LBAs. In vitro, ExoU induziu maior expressão do RNA mensageiro de PAI-1 e maior liberação da proteína PAI-1 nos sobrenadantes de células epiteliais respiratórias da linhagem A549. O tratamento das células A549 com um anticorpo anti-receptor de PAF, antes da infecção, reduziu significativamente a concentração de PAI-1 nos sobrenadantes de células infectadas com a cepa selvagem. Estes resultados demonstraram um novo mecanismo de virulência de P. aeruginosa através da atividade pró-trombótica de ExoU e a possibilidade de utilização da identificação de ExoU em isolados clínicos de pacientes graves como um marcador prognóstico para estes pacientes.

Metallic thin fi lms on stepped surfaces: lateral scattering of quantum well states

Quantum well states of Ag films grown on stepped Au(111) surfaces are shown to undergo lateral scattering, in analogy with surface states of vicinal Ag(111). Applying angle resolved photoemission spectroscopy we observe quantum well bands with zone-folding and gap openings driven by surface/interface step lattice scattering. Experiments performed on a curved Au(111) substrate allow us to determine a subtle terrace-size effect, i.e., a fine step-density-dependent upward shift of quantum well bands. This energy shift is explained as mainly due to the periodically stepped crystal potential offset at the interface side of the film. Finally, the surface state of the stepped Ag film is analyzed with both photoemission and scanning tunneling microscopy. We observe that the stepped film interface also affects the surface state energy, which exhibits a larger terrace-size effect compared to surface states of bulk vicinal Ag(111) crystals

Percepções de formandos do ensino médio acerca das contribuições da escola e da classe social de origem sobre suas chances de ascensão educacional: o que os alunos pensam, querem e como interpretam suas realidades

O presente estudo traz como lócus central de interesse apreender as percepções que alunos formandos do ensino médio de uma escola estadual do município do Rio de Janeiro, possuem sobre suas chances de terem ascensão educacional, via ingresso no ensino superior, focalizando, em especial, como percebem as contribuições da escola e da classe social a que pertencem nesse processo. O estudo foi realizado apenas durante o turno da manhã, utilizando-se de aporte teórico-metodológico ancorado nas pesquisas sobre os efeitos das escolas, campo de estudo que se iniciou fora do Brasil, e que recentemente tem experimentado mais entrada no campo educacional brasileiro. Esta pesquisa congregou o uso das metodologias quantitativa e qualitativa, com aplicação de questionários estruturados a todos os alunos formandos, bem como buscou conhecer mais das expectativas destes estudantes, através de entrevistas semi-estruturadas realizadas com dois alunos de cada turma. Estudos apontam que, ainda que os fatores extra-escolares, especialmente aqueles relacionados às condições socioeconômicas dos indivíduos, exerçam forte influência sobre o desempenho escolar dos alunos, sobre suas trajetórias escolares, e, posteriormente, sobre suas trajetórias profissionais, outros trabalhos vêm sugerindo que há mais elementos que precisam ser introduzidos na análise, elementos estes que dizem respeito a aspectos relacionados à própria escola, que se convencionou chamar no Brasil como efeitos das escolas, ou simplesmente, efeito-escola. Acredita-se, segundo esta perspectiva de análise, que as escolas podem vir a afetar as trajetórias dos alunos, assim como suas expectativas de vida e suas motivações, embaralhando a influência dos fatores socioeconômicos, que, ainda que presentes, não seriam os únicos condicionantes. Estas pesquisas revelam que, depois de controladas as variáveis concernentes às condições socioeconômicas dos indivíduos, os dados sugeririam que as escolas exerceriam influência sobre o desempenho dos alunos, em maior ou menor grau, com maior ou menor êxito, mostrando que as escolas podem fazer diferença, e que não são apenas os fatores extra-escolares os únicos determinantes para o sucesso e insucesso escolar dos indivíduos.

Fatores associados a óbito e hospitalizações em uma clínica de insuficiência cardíaca

Trata-se de um estudo descritivo, retrospectivo, com abordagem quantitativa cujo objetivo geral foi descrever e analisar o perfil epidemiológico dos pacientes com Insuficiência Cardíaca atendidos pela Clinica de IC de um Hospital Universitário. Os objetivos específicos orientam-se para:(a)Caracterizar os casos de Insuficiência Cardíaca segundo variáveis demográficas, variáveis clínicas, de diagnóstico e co morbidades;(b)Comparar as características clínicas e demográficas dos pacientes conforme grupos etiológicos identificados e fração de ejeção;(c)Determinar a taxa de mortalidade e hospitalização dos pacientes acompanhados pela clínica. Os dados analisados neste estudo são oriundos de um banco de dados onde são alocadas informações dos pacientes em atendimento ambulatorial da referida clinica.Para a análise dos dados foi utilizada a estatística descritiva, freqüências e porcentagens assim como tabelas e gráficos para a demonstração dos dados levantados.Os mesmos foram analisados através do software SPSS v.18.0, no qual se utilizou a estatística multivariada e curvas de sobrevida de Kaplan-Meyer.Os resultados apontam para uma predominância masculina de 60,1%, com idade de 63,5 anos. Na caracterização quanto à classe funcional observa-se que a predominante é a classe funcional I e II com 73,6% do total. Os pacientes assistidos apresentam uma média de 42% da fração de ejeção do ventrículo esquerdo e 61,7% possuem etiologia não isquêmica. Em nosso estudo, descrevemos 71,8% de portadores de disfunção sistólica. Os pacientes com etiologia isquêmica tinham predomínio do sexo masculino(70,7%), e a etiologia não isquêmica com uma prevalência maior do sexo feminino(45,5%vs 29,3%;p<0,001). Além disso, os pacientes isquêmicos eram mais idosos (p<0,001), com historia familiar de DAC(p<0,041), presença de diabetes (p<0,001). A disfunção sistólica(FE<50%) era predominante no grupo de pacientes isquêmicos(77%vs 69%; p=0,048).As classes funcionais mais avançadas(III e IV) foram menos predominantes nos indivíduos isquêmicos(32,5%) em relação aos não isquêmicos(41,3%;p=0,041).O paciente de etiologia isquêmica recebeu tratamento farmacológico semelhante ao não isquêmico com exceção do uso de AAS(p<0,001).Esses indivíduos cursaram com maior numero de internações por outras causas exceto IC(p<0,001) e maior numero de óbitos(p=0,007).Em relação à fração de ejeção, observou-se que indivíduos com FE>50% tinham predomínio do sexo feminino(p=0,006),mais idosos(p<0,001),de etiologia não isquêmica(p=0,048) e classes funcionais I e II(p=0,025).Indivíduos com FE<50% eram mais graves, apresentando maior número de internações por IC(37,8%vs20%;p<0,001), e internações por outras causas(27,2%vs17,5%;p=0,018) e maior número de óbitos (18%vs8,4%;p=0,005) do que os com fração de ejeção preservada. O resultado desse estudo teve como finalidade o conhecimento do perfil de uma população própria, com o objetivo de aprimorar a assistência prestada a ela. Os enfermeiros de Clínicas de IC, juntos com os profissionais da equipe multidisciplinar, desempenham papel fundamental no acompanhamento, orientação e educação desses pacientes.

O livro didático de alfabetização na era do letramento: uma análise crítica

Essa pesquisa insere-se em um contexto de muitas discussões acerca da qualidade da educação no Brasil, motivadas principalmente pelos maus resultados atingidos pelo país em exames internacionais. Os constantes debates têm dado margem, inclusive, a movimentos que, culpando os PCNs pelo fracasso generalizado na alfabetização, clamam pela volta de um ensino tradicional. De fato, apesar das imensas contribuições trazidas pelos estudos que embasam os PCNs, apenas a sua institucionalização não garantiu a ocorrência de mudanças efetivas na educação. Principalmente no campo da alfabetização, interpretações equivocadas levaram, por exemplo, ao desencadeamento de um processo de desmetodização do ensino, caracterizado pela exclusão total, nos últimos anos, das questões de ordem metodológica das pautas de discussões. Tal fenômeno, denominado por Soares (2004) de desinvenção da alfabetização, e também abordado por outros pesquisadores (cf. MORAIS, 2006; FRADE, 2003; CARVALHO, 2007), obviamente, acabou se refletindo nos novos livros didáticos, avaliados e recomendados pelo MEC. O problema é que os novos livros parecem não estar satisfazendo às necessidades dos docentes. Estudos recentes têm revelado tanto uma insatisfação desses profissionais em relação a tais materiais quanto a manutenção de práticas didáticas preconizadas pelos métodos tradicionais (Cf. BRITO et al., 2007; SILVA 2008; e MORAIS E ALBURQUERQUE, 2008). Considerando-se que: (a) hoje já se reconhece que os processos de alfabetização e letramento são complementares e indissociáveis (SOARES, 2004); (b) na realidade brasileira os livros didáticos ainda são recursos centrais no trabalho em sala de aula; (c) as obras são avaliadas a partir de rígidos critérios, alinhados às mais recentes teorias; e (d), a disponibilização gratuita desses materiais demanda um alto investimento do governo, o objetivo deste estudo foi analisar criticamente um dos livros didáticos de alfabetização do PNLD/2010 (L.E.R., Leitura, escrita e reflexão 1 ano, FTD), na tentativa de levantar pistas sobre os possíveis motivos dessa não-adesão dos docentes aos novos livros. Para tanto, foi realizada uma análise documental crítica, de abordagem qualitativa, que observou na obra os seguintes aspectos: o espaço dedicado ao ensino do sistema de escrita alfabética; a existência de articulação desse trabalho com o de letramento; a coerência entre a orientação pedagógica declarada e as atividades propostas; e a clareza e objetividade das instruções e sugestões fornecidas ao docente. As análises realizadas mostram, entre os dados mais relevantes, que o livro estudado ainda dedica um espaço muito reduzido às atividades de ensino do sistema de escrita e não apresenta uma articulação satisfatória entre essas atividades e àquelas voltadas ao letramento, corroborando dados de outros estudos, aqui já mencionados. Esses resultados podem ser indicativos de que os critérios estipulados para a avaliação desses livros precisariam ser revistos de forma que atendessem mais equilibradamente tanto aos objetivos da alfabetização e do letramento quanto às necessidades da prática docente. Para um maior aprofundamento deste estudo considero que, futuramente, seus dados podem ser complementados por análises dos próprios docentes sobre o livro estudado, ou até mesmo por pesquisas sobre seu uso efetivo em sala de aula