300 resultados para noncovariant gauges
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This paper details the monitoring and repair of an impact damaged prestressed concrete bridge. The repair was required following an impact from a low-loader carrying an excavator while passing underneath the bridge. The repair was carried out by preloading the bridge in the vicinity of the damage to relieve some prestressing. This preload was removed following the hardening and considerable strength gain of the repair material. The true behaviour of damaged prestressed concrete bridges during repair is difficult to estimate theoretically due to lack of benchmarking and inadequacy of assumed damage models. A network of strain gauges at locations of interest was thus installed during the entire period of repair. Effects of various activities were qualitatively and quantitatively observed. The interaction and rapid, model-free calibration of damaged and undamaged beams, including identification of damaged gauges were also probed. This full scale experiment is expected to be of interest and benefit to the practising engineer and the researcher alike.
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Evidence is presented from three estuarine tide gauges located in the
Sundarban area of southwest Bangladesh of relative sea level rise
substantially in excess of the generally accepted rates from altimetry, as
well as previous tide-gauge analyses. It is proposed that the difference
arises from the use of relative mean sea level (RMSL) to characterise the
present and future coastal flood hazard, since RMSL can be misleading in
estuaries in which tidal range is changing. Three tide gauges, one located in
the uninhabited mangrove forested area (Sundarban) of southwest
Bangladesh, the others in the densely populated polder zone north of the
present Sundarban, show rates of increase in RMSL ranging from 2.8 mm
a-1 to 8.8 mm a-1. However, these trends in RMSL disguise the fact that high
water levels in the polder zone have been increasing at an average rate of
15.9 mm a-1 and a maximum of 17.2 mm a-1. In an area experiencing tidal
range amplification, RMSL will always underestimate the rise in high water
levels; consequently, as an alternative to RMSL, the use of trends in high
water maxima or ‘Effective Sea Level Rise’ (ESLR) is adopted as a more
strategic parameter to characterise the flooding hazard potential. The rate
of increase in ESLR is shown to be due to a combination of deltaic
subsidence, including sediment compaction, and eustatic sea level rise, but
principally as a result of increased tidal range in estuary channels recently
constricted by embankments. These increases in ESLR have been partially
offset by decreases in fresh water discharge in those estuaries connected
to the Ganges. The recognition of increases of the effective sea level in the
Bangladesh Sundarban, which are substantially greater than increases in
mean sea level, is of the utmost importance to flood management in this
low-lying and densely populated area.
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The 2010 Eyjafjallajökull lasted 39 days and had 4 different phases, of which the first and third (14–18 April and 5–6 May) were most intense. Most of this period was dominated by winds with a northerly component that carried tephra toward Europe, where it was deposited in a number of locations and was sampled by rain gauges or buckets, surface swabs, sticky-tape samples and air filtering. In the UK, tephra was collected from each of the Phases 1–3 with a combined range of latitudes spanning the length of the country. The modal grain size of tephra in the rain gauge samples was 25 um, but the largest grains were 100 um in diameter and highly vesicular. The mass loading was equivalent to 8–218 shards cm2, which is comparable to tephra layers from much larger past eruptions. Falling tephra was collected on sticky tape in the English Midlands on 19, 20 and 21st April (Phase 2), and was dominated by aggregate clasts (mean diameter 85 um, component grains <10 um). SEM-EDS spectra for aggregate grains contained an extra peak for sulphur, when compared to control samples from the volcano, indicating that they were cemented by sulphur-rich minerals e.g. gypsum (CaSO4⋅H2O). Air quality monitoring stations did not record fluctuations in hourly PM10 concentrations outside the normal range of variability during the eruption, but there was a small increase in 24-hour running mean concentration from 21–24 April (Phase 2). Deposition of tephra from Phase 2 in the UK indicates that transport of tephra from Iceland is possible even for small eruption plumes given suitable wind conditions. The presence of relatively coarse grains adds uncertainty to concentration estimates from air quality sensors, which are most sensitive to grain sizes <10 um. Elsewhere, tephra was collected from roofs and vehicles in the Faroe Islands (mean grain size 40 um, but 100 um common), from rainwater in Bergen in Norway (23–91 um) and in air filters in Budapest, Hungary (2–6 um). A map is presented summarizing these and other recently published examples of distal tephra deposition from the Eyjafjallajökull eruption. It demonstrates that most tephra deposited on mainland Europe was produced in the highly explosive Phase 1 and was carried there in 2–3 days.
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There have been over 3000 bridge weigh-in-motion (B-WIM) installations in 25 countries worldwide, this has led vast improvements in post processing of B-WIM systems since its introduction in the 1970’s. Existing systems are based on electrical resistance strain gauges which can be prohibitive in achieving data for long term monitoring of rural bridges due to power consumption. This paper introduces a new low-power B-WIM system using fibre optic sensors (FOS). The system consisted of a series of FOS which were attached to the soffit of an existing integral bridge with a single span of 19m. The site selection criteria and full installation process has been detailed in the paper. A method of calibration was adopted using live traffic at the bridge site and based on this calibration the accuracy of the system was determined. New methods of axle detection for B-WIM were investigated and verified in the field.
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In recent years, Structural Health Monitoring (SHM) systems have been developed to monitor bridge deterioration, assess real load levels and hence extend bridge life and safety. A road bridge is only safe if the stresses caused by the passing vehicles are less than the capacity of the bridge to resist them. Conventional SHM systems can be used to improve knowledge of the bridges capacity to resist stresses but generally give no information on the causes of any increase in stresses (based on measuring strain). The concept of in Bridge Weigh-in-Motion (B-WIM) is to establish axle loads, without interruption to traffic flow, by using strain sensors at a bridge soffit and subsequently converting the data to real time axle loads or stresses. Recent studies have shown it would be most beneficial to develop a portable system which can be easily attached to existing and new bridge structures for a specified monitoring period. The sensors could then be left in place while the data acquisition can be moved for various other sites. Therefore it is necessary to find accurate sensors capable of capturing peak strains under dynamic load and suitable methods for attaching these strain sensors to existing and new bridge structures. Additionally, it is important to ensure accurate strain transfer between concrete and steel, the adhesives layer and the strain sensor. This paper describes research investigating the suitably of using various sensors for the monitoring of concrete structures under dynamic vehicle load. Electrical resistance strain (ERS) gauges, vibrating wire (VW) gauges and fibre optic sensors (FOS) are commonly used for SHM. A comparative study will be carried out to select a suitable sensor for a bridge Weigh in Motion System. This study will look at fixing methods, durability, scanning rate and accuracy range. Finite element modeling is used to predict the strains which are then validated in laboratory trials.
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O estudo de escoamentos turbulentos em descarregadores em degraus tem sido um desafio para os investigadores. A macro-rugosidade do leito, a ondulação da superfície livre, a intermitência da localização da secção inicial de entrada de ar e o escoamento bi-fásico a jusante da secção inicial de entrada de ar fazem com que a caracterização do escoamento deslizante sobre turbilhões em descarregadores em degraus não seja simples. Actualmente, é possível combinar técnicas de medição fiáveis com simulações numéricas e análise teórica. Nesta dissertação, o estudo experimental baseia-se em resultados experimentais obtidos em duas instalações experimentais: a instalação A, do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), dotada de um descarregador em degraus com declive de 1V:0.75H e a instalação B, do Instituto Superior Técnico (IST), dotada de um descarregador em degraus com declive de 1V:2H. Uma sonda de ar, um tubo de Pitot modificado e vários hidrómetros permitiram o estudo do escoamento deslizante sobre turbilhões mono- e bifásico ao longo do descarregador em degraus da instalação A. Na bacia de dissipação de energia, a observação visual do escoamento foi auxiliada pelas leituras efectuadas em tomadas de pressão localizadas na soleira da bacia e pelas leituras da altura do escoamento efectuadas em réguas graduadas localizadas nas paredes da bacia. Na instalação B foram utilizados um tubo de Pitot e vários hidrómetros para estudar a região não arejada do escoamento deslizante sobre turbilhões no descarregador em degraus. O estudo numérico é baseado em simulações numéricas da região não arejada do escoamento deslizante sobre turbilhões sobre descarregadores em degraus com o código comercial de CFD FLOW-3D® de modo a reproduzir as condições ensaiadas experimentalmente. As simulações beneficiaram da técnica de blocos múltiplos (multi-block) num sistema de coordenadas cartesianas, da determinação da superfície livre pelo método TruVOF e da utilização de dois modelos de turbulência: os modelos k- e RNG k-. Por último, o estudo teórico consistiu em desenvolver um modelo simplificado 1D para determinar as características hidráulicas principais do trecho não arejado do escoamento deslizante sobre turbilhões em descarregadores em degraus. O modelo foi desenvolvido a partir das equações de Navier-Stokes, conjuntamente com resultados experimentais e numéricos. Os resultados apresentados nesta dissertação contribuem para o conhecimento do escoamento deslizante sobre turbilhões em descarregadores em degraus, nomeadamente na região não arejada, na secção inicial de entrada de ar e na região arejada. A hidráulica dos dissipadores de energia a jusante de descarregadores em degraus, em particular das bacias tipo III do USBR, é também objecto de estudo. Em relação à região não arejada do escoamento em descarregadores com declive acentuado, e com base em resultados experimentais e numéricos, são propostas expressões para estimar o desenvolvimento da altura equivalente de água, da espessura da camada limite, da concentração média de ar, do coeficiente de energia cinética, da dissipação de energia, do factor de resistência e do coeficiente n da fórmula de Manning. São ainda propostas expressões adimensionais para a energia cinética turbulenta e sua dissipação. Para declives moderados, são propostas expressões para estimar o desenvolvimento da altura equivalente de água, do coeficiente de energia cinética e da energia específica residual. São ainda apresentados valores do expoente 1/N da expressão adimensional da distribuição de velocidades, quer para descarregadores com declive acentuado quer com declive moderado. Em conformidade com outros estudos centrados em escoamentos de parede e com derivações teóricas, para a região não arejada do escoamento em descarregadores em degraus de acentuado declive, observa-se que o factor de resistência depende da macro-rugosidade criada pelos degraus e da geometria da secção transversal e que o coeficiente n da fórmula de Manning aumenta com a rugosidade. A descrição estatística da turbulência do escoamento é igualmente explorada, contribuindo para o conhecimento da estrutura do escoamento. Observou-se que para números de Reynolds rugoso não superiores a 6.8x104 a energia cinética turbulência e a sua dissipação cumprem leis de semelhança. Estas expressões adimensionais estão de acordo com os resultados obtidos por outros autores para escoamentos completamente desenvolvidos em canais abertos e no escoamento em rios com leito de gravilha. Em acréscimo, a taxa de dissipação de energia, quer para descarregadores de declive acentuado quer de moderado declive, é baixa. Por último, observa-se que os valores da média temporal da concentração de ar entre 0 e 1 medidos na região não arejada do escoamento dizem respeito não só ao ar capturado entre ondas de água, na zona de ondulação da superfície livre, mas também ao ar emulsionado no escoamento, i.e., sob a forma de bolhas de ar, quando perto da secção média inicial de entrada de ar, devido à diferença entre localizações instantânea e média temporal. Foram revistas metodologias e fórmulas para estimar a localização da secção inicial de entrada de ar e apresentadas expressões para estimar a concentração média de ar e a altura equivalente de água nessa secção. Relativamente à região de escoamento arejado em descarregadores em degraus com declive acentuado, os resultados experimentais apresentados nesta dissertação permitiram estimar a influência da definição da superfície livre nos parâmetros hidráulicos da região do escoamento arejado e estimar a máxima elevação do escoamento nesta região do escoamento. Com base nos resultados experimentais obtidos na bacia de dissipação de energia do tipo III do USBR localizada a jusante do descarregador em degraus da instalação A, observou-se que os perfis da altura piezométrica e da altura do escoamento tendem a seguir o perfil recomendado pelo USBR para bacias tipo III. A excepção ocorre à entrada da bacia, onde as alturas piezométricas apresentadas nesta dissertação excedem largamente as apresentadas pelo USBR. É ainda observado que, tal como entre as bacias tipo I e tipo III do USBR, o ressalto hidráulico estabiliza muito mais rapidamente numa bacia tipo III a jusante de um descarregador em degraus do que uma bacia tipo I a jusante do mesmo descarregador em degraus. Finalmente, observa-se que os blocos de amortecimento a colocar no descarregador não têm influência visível nos resultados da altura piezométrica nem da altura do escoamento ao longo da bacia. Relativamente às simulações numéricas do escoamento não arejado, a proximidade entre resultados experimentais e numéricos permite validar o modelo teórico e a integração numérica usados no FLOW-3D®. As simulações desenvolvidas também mostraram que o modelo de turbulência k- permite representar as características do escoamento não arejado em descarregadores em degraus, uma vez que não foram observadas diferenças significativas entre as simulações com este modelo e com o modelo RNG k-. Finalmente, observou-se que o modelo de entrada de ar usado no FLOW-3D® é válido para estimar a localização da secção inicial de entrada de ar. Por último, a proximidade entre os resultados obtidos da aplicação do modelo teórico desenvolvido no âmbito desta dissertação e os resultados experimentais indica que as hipóteses e simplificações consideradas no desenvolvimento do modelo são adequadas.
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Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Vias de Comunicação e Transportes
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Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil
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Este trabalho insere-se no domínio da calibração energética dos equipamentos SPT, dando seguimento ao disposto na norma EN ISO 22476-3, de aplicação obrigatória em Portugal. Para tal foi utilizada uma vara instrumentada, cuja instrumentação consiste em strain-gauges e acelerómetros piezoeléctricos. Esta instrumentação encontra-se fixa a um trecho de vara com comprimento de 60 cm e para a aquisição dos dados foi utilizado o sistema SPT Analyzer® comercializado pela firma PDI. O sistema permite registar os dados provenientes da instrumentação: sinais de um par de strain-gauges, transformados em registos de força (F1 e F2) e sinais de um par de acelerómetros, convertidos em registos de velocidade (V1 e V2) ao longo do tempo. O equipamento permite a avaliação, em tempo real, da qualidade dos registos e da energia máxima transmitida à vara em cada golpe e o conhecimento do deslocamento vertical do trem de varas ocorrido em cada golpe do martelo. Por outro lado, baseando-se no tema acima referido, pretende-se ainda desenvolver esforços no sentido de melhorar o novo método interpretativo dos resultados dos ensaios SPT e sua aplicação ao dimensionamento de estacas, dado que a previsão da capacidade de carga de estacas constitui um dos desafios da engenharia de fundações por requerer a estimativa de propriedades do solo, alterações pela execução da fundação e conhecimento do mecanismo de interacção solo-estaca. Este novo procedimento baseia-se nos princípios da dinâmica, rompendo com as metodologias até aqui consagradas, de natureza essencialmente empírica. A nova forma de interpretar os ensaios SPT, consubstanciada nos princípios de conservação de energia na cravação do amostrador SPT, irá permitir converter analiticamente o valor Nspt numa força dinâmica de reacção à penetração. A decomposição desta força dinâmica permite efectuar análises comparativas entre as resistências unitárias mobilizadas no amostrador SPT (modelo) e as mobilizadas na estaca (protótipo).
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A dissertação em apreço resultou da necessidade em otimizar os recursos técnicos, mas sobretudo humanos, afetos às verificações de instrumentos de medição, no âmbito do Controlo Metrológico Legal. Estas verificações, realizadas nos termos do cumprimento das competências outrora atribuídas à Direção de Serviços da Qualidade da então Direção Regional da Economia do Norte, eram operacionalizadas pela Divisão da Qualidade e Licenciamento, na altura dirigida pelo subscritor da presente tese, nomeadamente no que respeita aos ensaios efetuados, em laboratório, a manómetros analógicos. O objetivo principal do trabalho foi alcançado mediante o desenvolvimento de um automatismo, materializado pela construção de um protótipo, cuja aplicação ao comparador de pressão múltiplo, dantes em utilização, permitiria realizar a leitura da indicação de cada manómetro analógico através de técnicas de processamento de imagem, função esta tradicionalmente efetuada manualmente por um operador especializado. As metodologias de comando, controlo e medição desse automatismo foram realizadas através de um algoritmo implementado no software LabVIEW® da National Intruments, particularmente no que respeita ao referido processamento das imagens adquiridas por uma câmara de vídeo USB. A interface com o hardware foi concretizada recorrendo a um módulo de Aquisição de Dados Multifuncional (DAQ) USB-6212, do mesmo fabricante. Para o posicionamento horizontal e vertical da câmara de vídeo USB, recorreu-se a guias lineares acionadas por motores de passo, sendo que estes dispositivos foram igualmente empregues no acionamento do comparador de pressão. Por último, procedeu-se à aquisição digital da leitura do padrão, recorrendo à respetiva virtualização, bem como a uma aplicação desenvolvida neste projeto, designada appMAN, destinada à gestão global do referido automatismo, nomeadamente no que se refere ao cálculo do resultado da medição, erro e incerteza associada, e emissão dos respetivos documentos comprovativos.
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The objective of this study is to show that bone strains due to dynamic mechanical loading during physical activity can be analysed using the flexible multibody simulation approach. Strains within the bone tissue play a major role in bone (re)modeling. Based on previous studies, it has been shown that dynamic loading seems to be more important for bone (re)modeling than static loading. The finite element method has been used previously to assess bone strains. However, the finite element method may be limited to static analysis of bone strains due to the expensive computation required for dynamic analysis, especially for a biomechanical system consisting of several bodies. Further, in vivo implementation of strain gauges on the surfaces of bone has been used previously in order to quantify the mechanical loading environment of the skeleton. However, in vivo strain measurement requires invasive methodology, which is challenging and limited to certain regions of superficial bones only, such as the anterior surface of the tibia. In this study, an alternative numerical approach to analyzing in vivo strains, based on the flexible multibody simulation approach, is proposed. In order to investigate the reliability of the proposed approach, three 3-dimensional musculoskeletal models where the right tibia is assumed to be flexible, are used as demonstration examples. The models are employed in a forward dynamics simulation in order to predict the tibial strains during walking on a level exercise. The flexible tibial model is developed using the actual geometry of the subject’s tibia, which is obtained from 3 dimensional reconstruction of Magnetic Resonance Images. Inverse dynamics simulation based on motion capture data obtained from walking at a constant velocity is used to calculate the desired contraction trajectory for each muscle. In the forward dynamics simulation, a proportional derivative servo controller is used to calculate each muscle force required to reproduce the motion, based on the desired muscle contraction trajectory obtained from the inverse dynamics simulation. Experimental measurements are used to verify the models and check the accuracy of the models in replicating the realistic mechanical loading environment measured from the walking test. The predicted strain results by the models show consistency with literature-based in vivo strain measurements. In conclusion, the non-invasive flexible multibody simulation approach may be used as a surrogate for experimental bone strain measurement, and thus be of use in detailed strain estimation of bones in different applications. Consequently, the information obtained from the present approach might be useful in clinical applications, including optimizing implant design and devising exercises to prevent bone fragility, accelerate fracture healing and reduce osteoporotic bone loss.
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The measurement of global precipitation is of great importance in climate modeling since the release of latent heat associated with tropical convection is one of the pricipal driving mechanisms of atmospheric circulation.Knowledge of the larger-scale precipitation field also has important potential applications in the generation of initial conditions for numerical weather prediction models Knowledge of the relationship between rainfall intensity and kinetic energy, and its variations in time and space is important for erosion prediction. Vegetation on earth also greatly depends on the total amount of rainfall as well as the drop size distribution (DSD) in rainfall.While methods using visible,infrared, and microwave radiometer data have been shown to yield useful estimates of precipitation, validation of these products for the open ocean has been hampered by the limited amount of surface rainfall measurements available for accurate assessement, especially for the tropical oceans.Surface rain fall measurements(often called the ground truth)are carried out by rain gauges working on various principles like weighing type,tipping bucket,capacitive type and so on.The acoustic technique is yet another promising method of rain parameter measurement that has many advantages. The basic principle of acoustic method is that the droplets falling in water produce underwater sound with distinct features, using which the rainfall parameters can be computed. The acoustic technique can also be used for developing a low cost and accurate device for automatic measurement of rainfall rate and kinetic energy of rain.especially suitable for telemetry applications. This technique can also be utilized to develop a low cost Disdrometer that finds application in rainfall analysis as well as in calibration of nozzles and sprinklers. This thesis is divided into the following 7 chapters, which describes the methodology adopted, the results obtained and the conclusions arrived at.
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Este trabajo se centró en enfocar, El efecto de la Evaluación del desempeño para alcanzar el rendimiento deseado, aplicado a Teoría de Restricciones (TOC) encaminándolo a una profundización desde la mirada que permite TOC para la solución de problemas identificando los efectos indeseables del sistema, reconociendo el impacto de la evaluación del desempeño y proponiendo la solución para el mejoramiento a través de la comprensión del problema y diseño de estrategias para el cambio y alcanzar las metas propuestas y entender cuál es el mejor medidor que conduzca a hacer lo que es correcto. Los medidores de desempeño del sector salud en Colombia están basados en el cumplimiento de los parámetros de aseguramiento de la calidad. Los modelos gerenciales utilizados hasta ahora, son basados en el principio de autoridad (alguien manda y alguien obedece) y los parámetros de Evaluación del desempeño son indicadores “fríos” que no necesariamente explican la interacción entre los involucrados. Bajo una entrevista semi-estructurada, se abarcó el tema de valores institucionales, y personales, la importancia de su labor para la buena gestión organizacional y la Evaluación de desempeño aplicada sobre su actividad laboral. Se utilizan los procesos de pensamiento de Teoría de Restricciones (TOC) para identificar la problemática, con herramientas particulares de análisis lógico, conocidas como procesos de pensamiento, para detectar paradigmas que sean responsables de la utilización de los medidores actuales e identificar cuál de estos no permite generar los resultados deseados. De esa manera, permite plantear la solución del conflicto para logar las metas institucionales.
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The “natural laboratory” of mountainous Dominica (15°N) in the trade wind belt is used to study the physics of tropical orographic precipitation in its purest form, unforced by weather disturbances or by the diurnal cycle of solar heating. A cross-island line of rain gauges and 5-min radar scans from Guadeloupe reveal a large annual precipitation at high elevation (7 m yr^{−1}) and a large orographic enhancement factor (2 to 8) caused primarily by repetitive convective triggering over the windward slope. The triggering is caused by terrain-forced lifting of the conditionally unstable trade wind cloud layer. Ambient humidity fluctuations associated with open-ocean convection may play a key role. The convection transports moisture upward and causes frequent brief showers on the hilltops. The drying ratio of the full air column from precipitation is less than 1% whereas the surface air dries by about 17% from the east coast to the mountain top. On the lee side, a plunging trade wind inversion and reduced instability destroys convective clouds and creates an oceanic rain shadow.
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On 17 August 2007, the center of Hurricane Dean passed within 92 km of the mountainous island of Dominica in the West Indies. Despite its distance from the island and its category 1–2 state, Dean brought significant total precipitation exceeding 500 mm and caused numerous landslides. Four rain gauges, a Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) image, and 5-min radar scans from Guadeloupe and Martinique are used to determine the storm’s structure and the mountains’ effect on precipitation. The encounter is best described in three phases: (i) an east-northeast dry flow with three isolated drifting cells; (ii) a brief passage of the narrow outer rainband; and (iii) an extended period with south-southeast airflow in a nearly stationary spiral rainband. In this final phase, from 1100 to 2400 UTC, heavy rainfall from the stationary rainband was doubled by orographic enhancement. This enhancement pushed the sloping soils past the landslide threshold. The enhancement was caused by a modified seeder–feeder accretion mechanism that created a “dipole” pattern of precipitation, including a dry zone over the ocean in the lee. In contrast to normal trade-wind conditions, no terrain triggering of convection was identified in the hurricane environment.