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The increasing technological advance in the structural engineering field allows not only the design of better structures, but also the development of new methods. When it comes to bridges, more specifically, railway bridges, a special kind of attention is necessary since the dynamic nature of some external loads must be taken into account. In this study, the inertial effect caused on the structure by the moving vehicle is quantified and taken into consideration in the analyses, through the coupling of the vehicle mass matrix with the global mass matrix of the structure at each integration time step. The numerical dynamic analysis was performed by the LOADYN software, a computer program developed by the authors. The influence of the train speed on the structural dynamic response is analyzed. Comparisons between the structural responses with and without the vehicle inertial effect are made. The results show the importance of the inertial forces generated by the vehicle. Those forces must be taken into account, especially at higher speeds and mass ratios since they play an important role on the response magnitude and critical velocities. Resumo O crescente avanço tecnológico permite não só a concepção de estruturas cada vez mais sofisticadas e esbeltas, mas também a criação de novos métodos. No caso de pontes, uma análise mais robusta se faz necessária tendo em vista a complexidade dos carregamentos atuantes de natureza dinâmica. No presente trabalho, as forças inerciais geradas pelas massas dos veículos na estrutura são levadas em consideração, e seus efeitos quantificados, através do acoplamento das matrizes de massas dos veículos à matriz de massa global da estrutura a cada intervalo de integração. A análise dinâmica em questão foi realizada pelo programa LOADYN, ferramenta computacional desenvolvida pelos autores. A influência da velocidade de passagem do veículo na resposta dinâmica da estrutura é analisada. São feitas comparações entre as respostas estruturais com e sem a consideração das forças inerciais geradas pelo veículo. Tais forças não devem ser negligenciadas, especialmente a grandes velocidades e altas relações entre as massas do veículo e estrutura já que têm um papel imprescindível na magnitude da resposta e nas velocidades críticas.

A sismicidade histórica de Portugal regista a ocorrência de fortes sismos no passado. Pode afirmar-se que, apesar de os sismos serem inevitáveis, as suas principais consequências não o são. Os danos devido a uma ocorrência sísmica podem ser mitigados; por isso, verifica-se uma necessidade crescente de projetar estruturas capazes de resistir a sismos de forma a serem minimizadas as acelerações induzidas por aquela ação. A aplicação de sistemas de isolamento de base é um tipo de tecnologia que permite salvar inúmeras vidas com a redução dos danos numa estrutura, garantindo a sua operacionalidade quando sujeita a ações sísmicas. O isolamento de base consiste em separar a estrutura do solo, através da aplicação de aparelhos que separam o movimento horizontal da estrutura do movimento sísmico. Pretende-se com este trabalho explorar a aplicação de sistemas de isolamento de base que possa ser utilizada em estruturas consideradas importantes, neste caso o Hospital das Forças Armadas, localizado no Lumiar. Para este estudo foram elaborados um modelo de base fixa e um com base isolada, sendo que foram analisados dois tipos de sistemas de isolamento: com apoios elastoméricos e apoios pendulares com atrito. Os modelos permitiram prever o desempenho da estrutura a partir da análise de resultados dos esforços de corte basal, dos deslocamentos entre pisos e acelerações. Com este estudo conclui-se que a aplicação de um sistema de isolamento de base reduz significativamente a resposta dinâmica da estrutura face um sismo quando comparada com a estrutura de base fixa.

Tese de Doutoramento em Ciências e Tecnologias da Informação apresentada ao Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra. With the advent of the Internet and Information Society, the popularity of web applications is increasing, resulting in rapid information growth and a clear impact on security aspects. In fact, web applications are frequently deployed with critical security vulnerabilities that, when exploited, may have a huge negative effect on the business. At the same time, headlines regularly chronicle technology based issues such as security hacks, inappropriate or illegal surveillance, misuse of personal data and spread of misinformation. The distrust these incidents breed in stakeholders, whether customers, employees, partners, investors, or regulators, can significantly damage the reputation of an organization. This thesis addresses the problem of vulnerability detection in web applications, proposing new techniques and tools to significantly increase the detection rate of vulnerabilities while keeping the number of false positives low. For demonstration purposes, the work focuses on WordPress plugins and on the PHP language. WordPress is developed in PHP and it is the most popular Content Management System (CMS) nowadays, being used by 43.1% of all the websites (as of December 19th, 2021), which corresponds to a CMS market share of 65.2%. The WordPress environment has more vulnerabilities than any other CMS. In fact, according to data from WPScan, approximately 97% of vulnerabilities in their database are related to WordPress plugins and themes and only 4% are core software. Our first contribution is a Static Application Security Testing (SAST) tool, named phpSAFE, able to analyze PHP code in complex web applications that use Object-Oriented Programming (OOP) and are based on third-party plugins. phpSAFE is a follow-up of a project whose development was requested by Automattic, the developer of WordPress, with the goal of improving the security of the plugins. Unlike other tools, phpSAFE is deployed with a default configuration focusing on generic Cross-Site Scripting (XSS) and SQL Injection (SQLi) vulnerabilities, as well as on plugins of the WordPress framework. This solution, out-of-the-box, has the advantage of allowing the immediate use of the tool to analyze PHP code, either from applications or WordPress plugins without requiring further configuration. It may be used both by occasional developers and by professional software houses wanting to speed up the development process of more secure software and reducing costs by avoiding the use expensive commercial SAST tools. The second key contribution is a new benchmarking methodology for SAST tools for web security that considers four scenarios of criticality and uses evaluation metrics tuned for each scenario. This methodology can be used to compare and rank different SAST tools for detecting vulnerabilities in web applications according to different vulnerability detection requirements. In this context, a benchmark consists of four components: scenarios, workload, metrics, and procedures and rules. In practice, we consider four scenarios (highest-quality, high-quality, medium-quality and low-quality) to compose the workload by assigning representative applications to each scenario based on code quality, and rely on a main metric and a tiebreaker metric for characterizing the tools under evaluation in each scenario. The main metric is used to rank the SAST tools and the tiebreaker metric is used to decide eventual ties between two or more SAST tools. We created two concrete instances of the general benchmarking methodology to demonstrate its feasibility, and evaluated and compared five SAST tools for the detection of SQLi and XSS vulnerabilities in a workload composed of 134 WordPress plugins. Results show that, our benchmarking approach is a valuable tool to help project managers choosing the best SAST tool for a specific project, according to their needs and the resources available. Another contribution consists on case studies on the combination of the results of five SAST tools for SQLi and XSS vulnerabilities, as a way to improve the vulnerability detection rate while keeping False Positives (FPs) low. First, we conducted an experimental campaign using 1-out-of-n adjudication on the outputs of the SAST tools on a dataset of real WordPress plugins. The main limitation observed is the potential increase of FPs, which may be unacceptable in many situations. Thus, we conducted an empirical study looking at the results of all the possible 1-out-of-n, n-out-of-n and majority voting configurations. This way, we collect more evidence on the interplay between FPs and False Negatives (FNs) in diverse SAST configurations, being able to rank the best combination of tools. Finally, we performed an in-deep analysis of code of the WordPress plugins to find reasons to justify why some SAST tools do not detect vulnerabilities that other SAST tools detect. The thesis ends with the proposal of a generic methodology for blending static and dynamic analysis for web application vulnerability detection. The methodology combines static analysis, a crawling procedure and dynamic analysis into a number of steps in order to obtain a set of vulnerabilities, reported by the static analysis, that are confirmed to be exploitable. In short, the process starts with Static Analysis (SA) to produce a list of candidate vulnerabilities. Then, the application is executed automatically, stopping only when the code where the vulnerabilities are located is run. A set of specific inputs and configuration options are automatically generated from the results of the SA and the runtime information collected, which are used to guide the Dynamic Analysis (DA) in the process of successfully exploiting each vulnerability reported by the SA. Results show that, our approach is a great improvement for security practitioners, over using only SA and manual review, because it reduces the usual need for manual reviews of the output of SAST tools. Com o advento da Internet e da Sociedade da Informação, a popularidade das aplicações web está aumentando, resultando num rápido crescimento da informação e um claro impacto nos aspectos de segurança. Na verdade, as aplicações web são frequentemente desenvolvidas com vulnerabilidades de segurança críticas que, quando exploradas, podem ter um grande efeito negativo nos negócios. Ao mesmo tempo, as manchetes relatam regularmente questões de base tecnológica, como hacks de segurança, vigilância inadequada ou ilegal, uso indevido de dados pessoais e disseminação de informações incorretas. A desconfiança que esses incidentes geram nas partes interessadas, sejam eles clientes, funcionários, parceiros, investidores ou reguladores, pode prejudicar significativamente a reputação de uma organização. Esta tese aborda o problema de detecção de vulnerabilidades em aplicações web, propondo novas técnicas e ferramentas para aumentar significativamente a taxa de detecção de vulnerabilidades, mantendo baixo o número de falsos positivos (FPs). Para fins de demonstração, o trabalho é focado em plugins do WordPress e na linguagem PHP. O WordPress é desenvolvido em PHP e é o CMS mais popular da atualidade, sendo utilizado por 43,1% de todos os sites (19 de dezembro de 2021), o que corresponde a quota de mercado de 65,2% dos CMS. O framework WordPress tem mais vulnerabilidades do que qualquer outro CMS. Na verdade, de acordo com dados do WPScan, aproximadamente 97% das vulnerabilidades na sua base de dados estão relacionadas com plugins e temas do WordPress e apenas 4% são do core do WordPress. A nossa primeira contribuição é uma ferramenta de análise estática de código fonte (SAST) com foco em segurança de aplicações web, chamada phpSAFE, capaz de analisar PHP código fonte de aplicações web complexas que usam OOP e baseadas em plugins de terceiros. phpSAFE é um follow-up de um projeto cujo desenvolvimento foi solicitado pela Automattic, desenvolvedora do WordPress, com o objetivo de melhorar a segurança dos plugins para WordPress. Ao contrário de outras ferramentas, phpSAFE é implantado com uma configuração padrão com foco em vulnerabilidades genéricas de SQL Injection (SQLi) e Cross-Site Scripting (XSS), bem como em plugins para o WordPress. Esta solução, out-of-the-box, tem a vantagem de permitir o uso imediato da ferramenta para analisar o código PHP de aplicações web ou plugins do WordPress sem a necessidade de outras configurações. A Ferramenta pode ser usado quer por programadores ocasionais quer por software houses profissionais que desejam acelerar o processo de desenvolvimento de software mais seguro e reduzir custos, evitando o uso de ferramentas SAST comerciais caras. A segunda contribuição principal é uma nova metodologia de benchmarking para ferramentas SAST para segurança na web que considera quatro cenários de criticidade e usa métricas de avaliação ajustadas para cada cenário. Esta metodologia pode ser usada para comparar e classificar diferentes ferramentas SAST para detectar vulnerabilidades aplicações web de acordo com os diferentes requisitos de detecção de vulnerabilidades. Nesse contexto, um benchmark consiste em quatro componentes: cenários, carga de trabalho, métricas e procedimentos e regras. Na prática, consideramos quatro cenários (qualidade superior, alta qualidade, qualidade média e baixa qualidade) para compor a carga de trabalho atribuindo aplicações web representativas para cada cenário com base na qualidade do código, e é utilizada uma métrica principal e uma métrica de desempate para classificar as ferramentas em avaliação em cada cenário. A métrica principal é usada para classificar as ferramentas SAST e a métrica de desempate é usada apenas para decidir eventuais empates entre duas ou mais ferramentas SAST. Criámos duas instâncias concretas da metodologia geral de benchmarking para demonstrar sua viabilidade e avaliamos e comparamos cinco ferramentas SAST para a detecção de vulnerabilidades SQLi e XSS com uma carga de trabalho composta por 134 plugins do WordPress. Os resultados mostram que nossa abordagem de benchmarking é uma ferramenta valiosa para ajudar os gerentes de projeto a escolher a melhor ferramenta SAST para um projeto específico, de acordo com suas necessidades e os recursos disponíveis. Outra contribuição consiste em estudos de caso sobre a combinação dos resultados de cinco ferramentas SAST para vulnerabilidades SQLi e XSS, como forma de melhorar a taxa de detecção de vulnerabilidade mantendo o número de FPs baixo. Primeiro, conduzimos uma campanha experimental usando uma adjudicação 1-out-of-n dos resultados das ferramentas SAST num conjunto de dados de plugins reais do WordPress. A principal limitação observada é o potencial aumento de FPs, que pode ser inaceitável em muitas situações. Assim, conduzimos um estudo empírico olhando os resultados de todas as adjudicações possíveis 1-de-n, n-de-n e votação por maioria. Desta forma, recolhemos mais evidências sobre a balanço entre FPs e falsos negativos (FNs) em diversas adjudicações de ferramentas SAST, podendo classificar a melhor combinação de ferramentas. Finalmente, realizamos uma análise profunda do código dos plugins do WordPress para encontrar razões para justificar porque algumas ferramentas SAST não detectam vulnerabilidades que outras ferramentas SAST detectam. A tese termina com a proposta de uma metodologia genérica para combinar análise estática (SA) e análise dinâmica (DA) para detecção de vulnerabilidades em aplicações web. A metodologia combina a análise estática, um procedimento de crawling e análise dinâmica numa série de etapas a fim de obter um conjunto de vulnerabilidades, relatadas pela análise estática, que são confirmadas pela análise dinâmica como exploráveis. Resumindo, o processo começa com SA para produzir uma lista de vulnerabilidades candidatas. Em seguida, a aplicação web é executado automaticamente, parando apenas quando o código onde as vulnerabilidades estão localizadas for executado. Um conjunto de dados e opções de configuração específicas é gerado automaticamente a partir dos resultados da SA e das informações recolhidas durante execução da aplicação web, que são usadas para guiar a DA no processo de exploração bem-sucedida de cada vulnerabilidade relatada pelo SA. Os resultados mostram que a nossa abordagem é uma grande melhoria para os profissionais de segurança, ao usar apenas SA e revisão manual, porque reduz a necessidade usual de revisões manuais da saída das ferramentas SAST.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Biomateriais, Reabilitação e Biomecânica), The present Master’s dissertation is comprised in the field of Biomechanics of Human Motion and its main purpose is to develop and implement a two-dimensional computational multibody model on the MATLAB software, to analyze the dynamic behavior of the human body and its interaction with the surrounding environment. A multibody model of the right side of the human body is developed, with the objective of performing a dynamic analysis of the human gait, in which kinematic and kinetic data are prescribed, and all degrees-of-freedom are guided. The developed model is described under the multibody systems formulation, using cartesian coordinates, and the trajectories of the bodies that guide the biomechanical model, as well as the external applied forces were obtained from experimental data acquisition. The contact modeling is, then, considered for the foot-ground interface, and two application examples are described and discussed. The first application example concerns a simulation of a simple leg motion, generated by the action of the gravitational force, and aims to validate the methodologies of contact geometry definition and contact detection. The second application example is presented for studying the foot-ground contact in human gait. This interaction is geometrically defined by circles positioned at specific locations on the foot plantar surface, and a plane, describing the ground. The contact is detected based on the relative interpenetration of the surfaces, and appropriate constitutive laws associated with the normal and tangential forces developed during the contact are applied. After a manual parameter adjustment method, an optimization process is implemented to obtain the most suitable values for the geometric and contact parameters of the proposed model. Finally, the results obtained from computational and experimental analysis are compared, with the aim of validating the proposed approach. The final foot-ground contact model presents good overall results for the vertical and tangential contact forces and for the center-of-pressure position., A presente dissertação de Mestrado insere-se no domínio da Biomecânica do Movimento Humano e o seu principal objetivo é desenvolver e implementar um modelo computacional multicorpo bidimensional, em MATLAB, tendo em vista a análise do comportamento dinâmico do corpo humano e da sua interação com o ambiente envolvente. Com o objetivo de realizar uma análise dinâmica da marcha humana, na qual os dados cinemáticos e cinéticos são prescritos e todos os graus-de-liberdade são guiados, é desenvolvido um modelo multicorpo do lado direito do corpo humano. O modelo é descrito sob a formulação de sistemas multicorpo, utilizando coordenadas cartesianas. As trajetórias dos corpos que guiam o modelo, bem como as forças externas nele aplicadas foram obtidas através da aquisição de dados experimentais. Adicionalmente, a modelação do contacto é aplicada à interface pé-solo, sendo descritos e discutidos dois exemplos de aplicação. O primeiro exemplo de aplicação diz respeito a uma simulação de um movimento simples da perna, gerado pela ação da força gravítica, e tem como objetivo validar as metodologias de definição da geometria e de deteção de contacto. O segundo exemplo de aplicação é apresentado para estudar o contacto pé-solo na marcha humana. Esta interação é definida geometricamente por círculos posicionados em localizações especificas na superfície plantar do pé, e por um plano que descreve o solo. O contacto é detetado com base na pseudo-penetração das superfícies, e são aplicadas leis constitutivas associadas às forças normal e tangencial desenvolvidas no contacto. Após um ajuste manual dos parâmetros, é implementado um processo de otimização para obter os valores mais adequados dos parâmetros geométricos e de contacto do modelo proposto. Por fim, os resultados obtidos das análises computacional e experimental são comparados, com o objetivo de validar esta abordagem. O modelo de contacto pé-solo final apresenta bons resultados gerais para as forças de contacto vertical e tangencial, assim como para a posição do centro de pressão.

O estudo da análise dinâmica de pórticos planos é um tema relevante para a engenharia estrutural atual, uma vez que a cada dia a construção civil avança tecnologicamente e isso permite a criação de estruturas cada vez mais altas e mais solicitadas a cargas dinâmicas, entre as quais pode-se destacar o efeito do vento. Desta forma, esse trabalho visa o desenvolvimento de um código computacional desenvolvido no software MATLAB. O código soluciona problemas de pórticos planos através do Método dos Elementos Finitos (MEF), obtendo os esforços internos da estrutura, e determinadas deslocabilidades, a critério do usuário, por meio de dois métodos consolidados no estudo da dinâmica estrutural: o método de Newmark e o método de Houbolt, o estudo também trata da utilização de cargas dinâmicas constantes e variáveis. The dynamic analysis of 2D frames is a relevant topic for structural engineers, since the civil construction advances, in a quick way, technologically as the time passes. This allows the creation of increasingly taller structures which are highly stressed due to dynamic loads, such as the wind. Thus, this work aims at the development of a computational code using the software MATLAB. The code solves 2D portals problems through the Finite Elements Method (FEM), using frame elements, obtaining the internal efforts of the structure, and in addition it analyzes certain displacements, at the user's discretion, through two methods consolidated in the study of structural dynamics, the methods of Newmark and Houbolt, the study also deals with the use of constant and variable dynamic loads.

O estudo da estabilidade de treliça abatida de material hiperelástico insere-se na linha de pesquisa de estabilidade dinâmica não linear de elementos estruturais. Neste trabalho, inicialmente utiliza-se solução analítica, onde as equações que governam o sistema estrutural de uma treliça plana de duas barras, hiperelástica, simétrica e assimétrica, são obtidas a partir da variação do funcional de energia do sistema, utilizando as equações de Euler-Lagrange. O material hiperelástico incompressível é descrito pelo modelo constitutivo neo-Hookeano, considerando-se também a não linearidade geométrica no estudo. Utiliza-se o Método dos Elementos Finitos (MEF) através do programa comercial de elementos finitos ABAQUS®, para realizar análises estáticas e dinâmicas, com o intuito de verificar a influência dos esforços de flexão no comportamento das treliças estudadas. Desta forma, obtém-se na análise estática as tensões principais, carga de flambagem e os caminhos de equilíbrio das forças externas e das cargas axiais nas barras. Da análise dinâmica são obtidas as curvas frequência-carga, frequência deslocamento, planos fase e respostas no tempo sob vibração forçada. Os resultados obtidos permitem concluir que a presença dos esforços de flexão acarretou maiores valores para a frequência natural e carga limite da estrutura. The study of the stability of truss slaughtered hyperelastic material is part of the research line of nonlinear dynamic stability of structural elements. In this work, an analytical solution is initially used, where the equations that govern the structural system of a flat truss of two bars, hyperelastic, symmetrical and asymmetric, are obtained from the variation of the system's energy functional, using the Euler-Lagrange equations. The incompressible hyperelastic material is described by the neo-Hookean constitutive model, also considering geometric nonlinearity in the study. The Finite Element Method (FES) is used through the ABAQUS® finite element commercial program to perform static and dynamic analyses to verify the influence of bending efforts on the behavior of the trusses studied. Thus, the main stresses, buckling load and the balance paths of the external forces and axial loads on the bars are obtained in static analysis. From dynamic analysis, frequency-load, frequency displacement, phase planes and responses in time under forced vibration are obtained. The results obtained allow us to conclude that the presence of bending efforts led to higher values for the natural frequency and limit load of the structure. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES No projeto de estruturas de alto desempenho como obras sujeitas a ações dinâmicas, sismos e variações de temperatura, comumente utiliza-se uma análise dinâmica com não linearidades física e geométrica, via Método dos Elementos Finitos (MEF). Inseridos nesse contexto, encontram-se alguns pórticos de edifícios altos que adotam dispositivos para o controle de vibrações, bem como a presença de ligações semirrígidas. Contudo, para se realizar uma análise estrutural que contemple um comportamento mais real da estrutura, é necessário considerar estes aspectos nos projetos. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar uma forma alternativa de inclusão das ligações viscoelásticas com comportamento não linear. Para isso será utilizado o MEF, por meio de uma formulação que considera as posições nodais ao invés dos deslocamentos como incógnitas do problema, chamada de formulação posicional. A cinemática de Reissner será utilizada para considerar os efeitos do cisalhamento, o algoritmo iterativo de Newton-Raphson será adotado para solução do problema não linear e o modelo reológico de Kelvin-Voigt para representar o comportamento viscoelástico das ligações. A validação do código implementado foi realizada através da resolução de exemplos numéricos da literatura. Para as estruturas analisadas, verificou-se que as deformações por cisalhamento em conjunto com as ligações semirrígidas, sejam elas lineares ou não, modificam significativamente o comportamento dinâmico dos pórticos planos. In the design of high performance structures such as buildings subjected to dynamic loads and earthquakes, the dynamic analysis with physical and geometric nonlinearities is commonly used with Finite Element Method (FEM). In this context, there are some structures with devices for vibration controlling as well as semi-rigid connections. However, in order to perform a more realistic structural analysis, it is necessary to take into account these aspects in projects. Thus the aim of this paper is to evaluate an alternative way of including viscoelastic connections in 2D framed structures with nonlinear behavior through a formulation that uses nodal positions instead of displacements as unknowns of the problem, called positional formulation. The Reissner kinematics is applied to consider the effects of shear and the Newton-Raphson iterative algorithm is adopted to solve the nonlinear problem. Also, the Kelvin-Voigt rheological model to represent the viscoelastic behavior of the connections. The validation of the implemented code was performed by solving numerical examples from the literature. For the analyzed structures, it was verified that the shear deformations together with the semi-rigid connections, whether linear or not, significantly modify the dynamic behavior of the plane frames.

The reliability of the electric power transmission systems is due, in addition to other factors, to the structural stability of the supports that hold the conductive cables and lightning rods along the transmission lines. The support structures, usually latticed metal towers, in addition to the usual demands on other structures, such as self-weight and wind, are subject to a specific request, caused by the rupture of one or more cables. This request is of a dynamic nature and for a precise analysis of this event, the method of direct integration with central finite differences is used. In this work, models of transmission lines with 5 towers, self-supporting and cable-stayed, are analyzed in order to simulate the interaction between supports and cables. This procedure aims to investigate the influence of dynamic analysis on the design and structural safety of the towers. The results obtained with the direct integration method are compared with those obtained in a static analysis, usual in current projects. The difference between the results is evaluated from the perspective of structural safety and the influence on the design of the towers. The differences between the approaches and between the behaviors of the two types of tower show that the static analysis may not be sufficient for a good structural representation of the cable rupture phenom. A confiabilidade dos sistemas de transmissão de energia elétrica é fruto, além de outros fatores, da estabilidade estrutural dos suportes que sustentam os cabos condutores e para-raios ao longo das linhas de transmissão. As estruturas de suporte, geralmente torres metálicas treliçadas, além das solicitações usuais em outras estruturas, como peso-próprio e vento, estão sujeitas a uma solicitação específica, causada pela ruptura de um ou mais cabos. Essa solicitação é de natureza dinâmica e para uma análise precisa desse evento, o método da integração direta com diferenças finitas centrais é utilizado. Neste trabalho são analisados modelos de linhas de transmissão com 5 torres, autoportantes e estaiadas, de modo a simular a interação entre suportes e cabos. Esse procedimento visa investigar a possibilidade de colapso progressivo de estruturas de suporte em uma mesma linha, fenômeno comumente chamado de efeito cascata. As solicitações obtidas com o método da integração direta são comparadas com as obtidas em uma análise estática, usual em projetos correntes. A diferença entre os resultados é avaliada do ponto de vista da segurança estrutural e da influência no dimensionamento das torres. As diferenças entre as abordagens e entre os comportamentos das duas tipologias de torre mostram que a análise estática pode não ser suficiente para uma boa representação do fenômeno da ruptura de cabo.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2021. Nos últimos anos, grandes estruturas como as pontes estaiadas têm chamado a atenção com seus projetos complexos, com estruturas cada vez mais esbeltas e leves, mas o que deve ser destacado são os fenômenos vibratórios, que afetam o seu comportamento estrutural, provocando variações nos valores das frequências, modos de vibração e nos coeficientes de amortecimento. Por este motivo, modelos numéricos vêm sendo desenvolvidos com o objetivo de proporcionar respostas precisas para verificação da integridade da estrutural, da durabilidade e da confiabilidade. O MEE (Método do Elemento Espectral) é um método derivado da equação analítica da onda. O elemento de viga via MEE apresenta a solução exata em vibrações necessitando de poucos elementos para descrever o problema e exigindo um esforço computacional menor em comparação a outros métodos para a solução de problemas dinâmicos em média e alta frequências. Foram modelados os estais e o pilone com elementos de cabo e viga respectivamente. Excitações com cargas de vento e chuva foram aplicadas na análise da dinâmica da ponte estaiada. Levando em consideração que os modelos numéricos não apresentam uma exatidão em relação aos experimentais causando incertezas nos resultados, considerou-se a partir destas incertezas nas condições de contorno através da inclusão de variáveis aleatórias. O Método de Monte Carlo foi utilizado para geração das amostras utilizadas na análise estatística. Resultados numéricos considerando excitações por vento e chuva determinísticas e aleatórias são estimados no estais. Alterações significativas na resposta dinâmica dos estais são demonstrados após a inclusão da aleatoriedade nas molas de contorno, evidenciando a importância da inclusão desta informação no modelo numérico. In recent years, large structures such as cable-stayed bridges have attracted attention for their complex designs and the use of slim and light structures. Therefore, the vibratory phenomena affect their structural behaviour, causing variations in the resonance frequencies, vibration mode shape and damping coefficients. For this reason, numerical models have been developed to provide precise statements to verify the structural integrity, durability and reliability. The Spectral Element Method (SEM) is a method derived from the analytical wave equation, leading to less computational effort. It requires a reduced number of mesh elements to solve dynamic problems in medium and high frequencies. The stays and the pylon were modelled with cable and beam elements, respectively. Excitations with wind and rain loads were applied in the analysis of the cable-stayed bridge dynamics. Considering that the numerical models do not present accuracy concerning the physical phenomena caused by uncertainties intrinsic in the real system, it was considered uncertainties in the model's boundary conditions. Hence, random variables were associated with the boundary condition model. The Monte Carlo Method was employed to generate the samples used in the statistical analysis. Numerical results considering deterministic and random wind and rain excitations are estimated. Significant changes in the stays' dynamic response are demonstrated after the inclusion of randomness in the boundary condition modelled by rotational springs, showing the importance of including this information in the analysis.

This work aims to verify the influence of the foundation and the reservoir on the dynamic behavior of concrete gravity dams in terms of the natural frequencies, vibration modes for a free vibration analysis; and in terms of maximum displacements and maximum stresses at singular points of the structure for a seismic excitation. The dam-reservoir-foundation interaction was investigated through modal and transient analysis by the finite element method via ANSYS APDL software. For this study, we used a typical Brazilian dam profile and compatible data from a Brazilian earthquake for the seismic excitation. The results showed the influence of the reservoir and the foundation on the natural frequencies in the coupled system, as well as its repercussions on the response of the dam under seismic excitation. resumo: Este trabalho tem o objetivo de verificar a influência da fundação e do reservatório no comportamento dinâmico em barragens gravidade de concreto, avaliando as frequências naturais e os modos de vibração para uma análise em vibração livre; assim como os deslocamentos máximos e as tensões máximas em pontos singulares da estrutura para uma excitação sísmica. A interação barragem-reservatório-fundação é investigada através da análise modal e transiente pelo método dos elementos finitos via software ANSYS APDL. Adotou-se um perfil de barragem típica brasileira e dados compatíveis de um sismo local para a excitação sísmica. Para o caso de vibração livre, os resultados mostraram a influência do reservatório e da fundação nas frequências naturais no sistema acoplado e a sua correlação com os resultados obtidos para o sistema desacoplado, já para a excitação sísmica houve modificações na resposta da estrutura com a alteração, em especial, do tipo de fundação.

São Cristóvão

In this paper, seismic analyses are performed of a reinforced concrete frame building with participating masonry walls are carried out. The spectral method of the Brazilian code – ABNT 15421:2006 – was used to obtain the lateral seismic loads. The equivalent diagonal-strut model was employed to simulate the axial stiffness of the masonry walls in the frames, according to different formulations founded in literature. The main purpose is to evaluate the differences implemented by the different formulations for the equivalent strut on the seismic response. This paper also aims at comparing results obtained when the masonry stiffness is not considered under seismic loads. The results obtained are analyzed with the purpose of providing contributions for structural engineers in the design of framed structure buildings with participating masonry walls subjected to seismic loads. RESUMO Neste trabalho são realizadas análises sísmicas em edifício de concreto armado com sistema estrutural de pórticos preenchidos com alvenarias participantes. Para a determinação das forças sísmicas, utiliza-se o método espectral da ABNT NBR 15421:2006. Para a simulação da rigidez axial das alvenarias nos pórticos emprega-se o modelo de diagonal equivalente, segundo diversas expressões encontradas na literatura. O principal objetivo é avaliar as diferenças entre essas expressões da literatura para a diagonal equivalente na resposta sísmica. Outro objetivo é de comparar resultados ao se desconsiderar a rigidez das alvenarias sob a ação sísmica. Os resultados são comentados e fornecem contribuições a engenheiros estruturais para o projeto de estruturas aporticadas de edifícios com alvenarias participantes submetidos a ações sísmicas.

Resumen Este artículo defiende la necesidad de sustituir las teorías del crecimiento más difundidas hoy por un análisis dinámico de la economía, libre de equilibrios y de trayectorias óptimas. Sintetiza las principales características de una posible teoría alternativa, en la que la innovación es la causa primaria del crecimiento observado durante los últimos dos siglos. Esboza también un nuevo método de análisis dinámico y expone alguno de sus principales resultados. Finaliza con algunas conclusiones y recomendaciones de política económica. Abstract The growth theories most widely used today ought to be replaced with a dynamic analysis of the economy, free of equilibrium and optimal trajectories. This article synthesizes the main characteristics of a possible alternative theory, in which innovations are the primary cause of the growth observed during the last two centuries. It also outlines a new method of dynamic analysis and presents some of its main results. It ends with some recommendations for economic policy. Resumo Este artigo defende a necessidade de substituir as teorias de crescimento mais amplamente usadas hoje com uma análise dinâmica da economia, livre de equilíbrio e ótimas trajetórias. Ele sintetiza as principais características de uma possível teoria alternativa, na qual a inovação é a principal causa do crescimento visto durante os últimos dois séculos. Ele também descreve um novo método de análise dinâmica e apresenta alguns de seus principais resultados. Termina com algumas conclusões e recomendações de política económica.

The widespread usage of mobile devices and their seamless adaptation to each users' needs by the means of useful applications (Apps), makes them a prime target for malware developers to get access to sensitive user data, such as banking details, or to hold data hostage and block user access. These apps are distributed in marketplaces that host millions and therefore have their own forms of automated malware detection in place in order to deter malware developers and keep their app store (and reputation) trustworthy, but there are still a number of apps that are able to bypass these detectors and remain available in the marketplace for any user to download. Current malware detection strategies rely mostly on using features extracted statically, dynamically or a conjunction of both, and making them suitable for machine learning applications, in order to scale detection to cover the number of apps that are submited to the marketplace. In this article, the main focus is the study of the effectiveness of these automated malware detection methods and their ability to keep up with the proliferation of new malware and its ever-shifting trends. By analising the performance of ML algorithms trained, with real world data, on diferent time periods and time scales with features extracted statically, dynamically and from user-feedback, we are able to identify the optimal setup to maximise malware detection. O uso generalizado de dispositivos móveis e sua adaptação perfeita às necessidades de cada utilizador por meio de aplicativos úteis (Apps) tornam-os um alvo principal para que criadores de malware obtenham acesso a dados confidenciais do usuário, como detalhes bancários, ou para reter dados e bloquear o acesso do utilizador. Estas apps são distribuídas em mercados que alojam milhões, e portanto, têm as suas próprias formas de detecção automatizada de malware, a fim de dissuadir os desenvolvedores de malware e manter sua loja de apps (e reputação) confiável, mas ainda existem várias apps capazes de ignorar esses detectores e permanecerem disponíveis no mercado para qualquer utilizador fazer o download. As estratégias atuais de detecção de malware dependem principalmente do uso de recursos extraídos estaticamente, dinamicamente ou de uma conjunção de ambos, e de torná-los adequados para aplicações de aprendizagem automática, a fim de dimensionar a detecção para cobrir o número de apps que são enviadas ao mercado. Neste artigo, o foco principal é o estudo da eficácia dos métodos automáticos de detecção de malware e as suas capacidades de acompanhar a popularidade de novo malware, bem como as suas tendências em constante mudança. Analisando o desempenho de algoritmos de ML treinados, com dados do mundo real, em diferentes períodos e escalas de tempo com recursos extraídos estaticamente, dinamicamente e com feedback do utilizador, é possível identificar a configuração ideal para maximizar a detecção de malware.

O trabalho de pesquisa realizado trata do comportamento dinâmico e aeroelástico em compósitos laminados de rigidez variável (LCRV). Em virtude dos avanços das técnicas de manufatura de laminados, este tema tem ganhado notoriedade internacional e sua importância se justifica pelo crescente número de trabalhos na área. Neste contexto, foram analisados dois tipos distintos de LCRV: o primeiro diz respeito a laminados fabricados com espaçamento variável entre as fibras paralelas; e o segundo trata de laminados fabricados com deposição das fibras por caminhos curvilíneos, termo em inglês tow steering. Com objetivo de explorar as características dos LCRV, foi desenvolvido um modelo aeroelástico baseado no método dos modos admitidos (Rayleigh-Ritz), utilizando as hipóteses da teoria clássica de laminação (TCL), e foi utilizado o modelo aerodinâmico baseado na teoria das faixas quase estacionária para as análises em escoamentos subsônicos, e na teoria dos pistões, para escoamentos supersônicos nas análises de flutter de painel. Assim, foi investigada a influência do efeito de diferentes funções de distribuição do volume de fibras no comportamento aeroelástico e nas três primeiras frequências naturais, constatando-se uma significativa influência nos resultados, justificando um tratamento adequado para modelagem microestrutural dos laminados com espaçamento variável. Por outro lado, com objetivo de analisar o efeito de incertezas no processo de fabricação nos LCRV fabricados com a tecnologia de tow steering, foi desenvolvida uma estratégia de identificação de incertezas e sua propagação no modelo numérico, além da otimização para obtenção de um projeto robusto. Constatou-se que a melhor configuração obtida pela otimização determinística apresentou grande dispersão quando perturbado o ângulo de definição da trajetória das fibras, diferentemente da configuração selecionada de maneira robusta, que apresentou resultados menos sensíveis a perturbações nos ângulos de deposição das fibras. Foi investigada também a viabilidade da utilização de LCRV do ponto de vista dinâmico, visando aumentar a frequência natural fundamental, e com aplicação em flutter de painel. Em ambas as aplicações foi otimizada a trajetória da deposição das fibras, com base nos polinômios interpoladores de Lagrange, sendo encontrados ganhos razoáveis quando comparados com os laminados de material composto tradicionais de rigidez constante (LCRC). Adicionalmente, foi verificado que os resultados obtidos para o LCRC e o LCRV analisados experimentalmente corroboraram os resultados obtidos numericamente no que diz respeito às frequências naturais e aos modos de vibrar. The developed research work is related to the dynamic and aeroelastic behaviors of variable stiffness composite laminate plates (VSCL). Due to the advances in the manufacturing techniques, this research theme has been gaining international relevance and its importance is justified by the increasing number of research works in this area. In this context, two different types of VSCL are analyzed: the first regards variable fiber spacing laminates, and the second is manufactured using curvilinear paths (tow steering). In order to explore the VSCL characteristics, it was developed an aeroelastic model based on the assumed modes approach (Rayleigh-Ritz), using the hypotheses of “classical lamination theory” (CLT). Moreover, it was used the aerodynamic model based on the quasi-steady strip theory in the subsonic analyses, and the piston theory, for supersonic flows used in the evaluation of panel flutter. It was investigated the influence of different fiber volume distribution on the aeroelastic behavior and on the first three natural frequencies; it has been found that those influences are significant, which justifies the adequate treatment for the micro -structural model of VSCL. Also, to cope with uncertainties during manufacturing of steered composite laminates, it was developed a strategy for identification of those uncertainties and their propagation through the numerical model; also, an optimization procedure was proposed to achieve robust designs. It was noticed that the response of the optimal configuration obtained from deterministic optimization presented a large dispersion when the tow steering angles were perturbed, in contrast with the selected configuration obtained from robust optimization, in which the results were much less sensible to perturbations in the tow steering angles. Also, it was investigated the viability to use LCRV from the dynamic standpoint, aiming at increasing the fundamental frequency, and with application in flutter panel. For both applications, the fiber placement trajectory was optimized based on Lagrange polynomials. Reasonable gains were found with respect to constant stiffness composite laminates (CSCL). Additionally, it was verified that the obtained experimental results for VSCL and CSCL corroborate the counterparts obtained from numerical simulations regarding natural frequencies and mode shapes. Tese (Doutorado)

Este trabalho apresenta a análise dinâmica de uma grua ascensional através do Método dos Elementos Finitos (MEF). A análise das vibrações nesse tipo de estrutura é de suma importância, pois possibilita a verificação da segurança e estabilidade durante toda a sua vida útil. O objetivo do estudo é verificar as frequências naturais e os modos de vibração da estrutura através de diferentes simulações de um modelo simplificado (2D). A abordagem é feita em dois estudos de caso: grua com a) cabos não protendidos e b) cabos protendidos. A metodologia propôs o desenvolvimento de implementação em MATLAB e simulações em softwares comerciais (ANSYS/Abaqus) que utilizam MEF na resolução de problemas modais. Os resultados mostram que os modos de vibração obtidos em todas as simulações coincidem entre si e que as frequências obtidas são muito próximas, principalmente no caso de cabos sem protensão, atingindo erros menores a 0.05%. No caso da grua com cabos protendidos, os erros obtidos são pontuais e bem maiores em algumas frequências, mas apesar disso, os resultados são satisfatórios, confirmando a adequação da metodologia proposta no presente estudo. This work presents the dynamic analysis of an ascending crane using the Finite Element Method (MEF). The analysis of vibrations in this type of structure is of paramount importance, as it allows the verification of safety and stability throughout its useful life. The objective of the study is to verify the natural frequencies and the vibration modes of the structure through different simulations of a simplified model (2D). The approach is made in two case studies: crane with a) non-prestressed cables and b) prestressed cables. The methodology proposed the development of implementation in MATLAB and simulations in commercial software (ANSYS / Abaqus) that use MEFto solve modal problems. The results show that the vibration modes obtained in all simulations coincide with each other and that the frequencies obtained are very close, especially in the case of cables without prestressing, reaching errors below 0.05%. In the case of the crane with prestressed cables, the errors obtained are punctual and much higher in some frequencies, but despite this, the results are satisfactory, confirming the adequacy of the methodology proposed in the present study.

This work presents the dynamic analysis of an ascending crane using the Finite Element Method (MEF). The analysis of vibrations in this type of structure is of paramount importance, as it allows the verification of safety and stability throughout its useful life. The objective of the study is to verify the natural frequencies and the vibration modes of the structure through different simulations of a simplified model (2D). The approach is made in two case studies: crane with a) non-prestressed cables and b) prestressed cables. The methodology proposed the development of implementation in MATLAB and simulations in commercial software (ANSYS / Abaqus) that use MEF to solve modal problems. The results show that the vibration modes obtained in all simulations coincide with each other and that the frequencies obtained are very close, especially in the case of cables without prestressing, reaching errors below 0.05%. In the case of the crane with prestressed cables, the errors obtained are punctual and much higher in some frequencies, but despite this, the results are satisfactory, confirming the adequacy of the methodology proposed in the present study., Este trabalho apresenta a análise dinâmica de uma grua ascensional através do Método dos Elementos Finitos (MEF). A análise das vibrações nesse tipo de estrutura é de suma importância, pois possibilita a verificação da segurança e estabilidade durante toda a sua vida útil. O objetivo do estudo é verificar as frequências naturais e os modos de vibração da estrutura através de diferentes simulações de um modelo simplificado (2D). A abordagem é feita em dois estudos de caso: grua com a) cabos não protendidos e b) cabos protendidos. A metodologia propôs o desenvolvimento de implementação em MATLAB e simulações em softwares comerciais (ANSYS/Abaqus) que utilizam MEF na resolução de problemas modais. Os resultados mostram que os modos de vibração obtidos em todas as simulações coincidem entre si e que as frequências obtidas são muito próximas, principalmente no caso de cabos sem protensão, atingindo erros menores a 0.05%. No caso da grua com cabos protendidos, os erros obtidos são pontuais e bem maiores em algumas frequências, mas apesar disso, os resultados são satisfatórios, confirmando a adequação da metodologia proposta no presente estudo.

Este trabalho teve como objetivo analisar dinamicamente um protótipo de veículo através de ferramenta computacional. O modelo estudado foi o FSIPLeiria, veículo de competição projectado por alunos da Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria para participar dos eventos da Formula Student. Para a formulação do problema para avaliação, foram escolhidas três provas que são aplicadas em todas as competições dessa modalidade, o Tilt Table Test, o SkidPad e o Autocross. Para entender e configurar o comportamento do veículo nas diversas situações dessas provas, foram desenvolvidos cálculos analiticamente. O software de método de elementos finitos utilizado foi Ansys e para proceder com as análises, foi utilizado um modelo simplificado do protótipo, composto somente do chassis e suspensões. Foram definidos os materiais e utilizado elementos de viga para o modelo, simplificação ideal para aplicação em geometrias que possuem seção transversal contínua. Nas condições de fronteira, foram aplicadas restrições e carregamentos conforme as provas a simular baseados nos cálculos analíticos desenvolvidos e também, para o evento Autocross, recorrendo ao auxílio do software OptimumLap. Para os tipos de análises escolhidas, foi feito uma análise estrutural estática para o Tilt Table Test, para o SkidPad fez-se uma análise estrutural estática e análises dinâmicas em regime permanente (modal e de resposta harmônica), e para o Autocross foi feita uma análise dinâmica em regime transiente. Foi comparado os resultados com referências bibliográficas onde se propõem parâmetros construtivos para veículos e assim foi possível avaliar o modelo computacional desenvolvido no presente estudo.

This research work aims to investigate the dynamic structural behaviour and assess the human comfort of footbridges, when subjected to pedestrian walking, based on experimental tests and tuning of finite element model. Therefore, the investigated structure is associated to a real pedestrian footbridge, spanning 24.4m, located at the campus of the State University of Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, Brazil. Initially, an experimental modal testing was conducted using two data acquisition strategies. After that the experimental forced vibration tests were performed on the footbridge, considering the pedestrians walking with different step frequencies. In sequence of the study, a finite element model was developed based on the ANSYS computational program. The experimental footbridge tests were used for the calibration of results on the numerical model. Finally, a human comfort assessment was performed, based on the comparisons between the results (peak accelerations), of the dynamic experimental monitoring and the recommendations provided by design guides SÉTRA, HIVOSS and AISC. Resumo Este trabalho de pesquisa tem como objetivo investigar o comportamento estrutural dinâmico e avaliar o conforto humano de passarelas, quando submetidas à caminhada de pedestres, com base em testes experimentais e calibrações dos modelos em elementos finitos. Assim sendo, a estrutura investigada corresponde a uma passarela de pedestres real, com vão de 24,4 m, localizada no campus da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, Brasil. Inicialmente, os ensaios para obtenção dos parâmetros modais foram realizados utilizando-se duas estratégias para aquisição dos dados. Em seguida, foram realizados testes experimentais de vibração forçada sobre a passarela, considerando os pedestres caminhando com diferentes frequências de passo. Na sequência do estudo, um modelo de elementos finitos foi desenvolvido com base no uso do programa computacional ANSYS. Os testes experimentais da passarela foram utilizados para a calibração dos resultados no modelo numérico. Finalmente, foi realizada uma avaliação do conforto humano, com base nas comparações entre os resultados (acelerações de pico), da monitoração experimental dinâmica e das recomendações fornecidas pelos guias de projeto SÉTRA, HIVOSS e AISC.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2020. Devido a crescente demanda de energia elétrica, surge a necessidade de expansão das Linhas de Transmissão Aéreas (LTAs), tornando-as mais robustas e complexas. Aumentando assim a necessidade de segurança e eficiência deste tipo de estrutura, uma vez que o surgimento de falhas pode acarretar grandes prejuízos para os consumidores e para as empresas geradoras. O estudo do comportamento dinâmico de LTAs apresenta alta relevância quando o objetivo é assegurar sua estabilidade. Dessa forma, métodos numéricos vêm sendo explorados para este tipo de análise, tais como o Método de Elementos Finitos (MEF) e o Método dos Elementos Espectrais (MEE), ambos abordados neste trabalho, utilizando os softwares MATLAB e ANSYS APDL. Considerando que o MEF requer a discretização da estrutura, foi comparado seu custo computacional em relação ao MEE, o qual é um métodos derivado da equação analítica da onda e que não necessidade de discretizações além de apresentar acurácia nos resultados. Foram modelados os elementos de cabo e de torre com diferentes tipos de barras. Em seguida, foi realizado o acoplamento das estruturas a partir da matriz de rigidez dinâmica espectral a fim de avaliar a influência de uma sobre a outra. Excitações de fenômenos como vento e chuva foram consideradas na análise dinâmica da LTA. Ainda, foram percebidas alterações nas frequências do cabo na região próxima ao acoplamento e a prevalência do comportamento da resposta da estrutura excitada. Por fim, o método proposto (MEE) apresentou eficiência, alta viabilidade e baixo custo computacional, tornando-se uma alternativa para análises do comportamento de LTAs. Due to the growing demand for electric energy, there is a need for expansion of Aerial Transmission Lines (LTAs), making them more robust and complex. Thus increasing the need for safety and efficiency of this type of structure, since the emergence of failures can cause great losses for consumers and generating companies. The study of the dynamic behavior of LTAs is highly relevant when the objective is to ensure its stability. Thus, numerical methods have been explored for this type of analysis, such as the Finite Element Method (MEF) and the Spectral Elements Method (MEE), both addressed in this work, using MATLAB and ANSYS APDL softwares. Considering that the MEF requires the discretization of the structure, its computational cost was compared in relation to the MEE, which is a method derived from the analytical wave equation and which does not need to be discretized in addition to presenting accuracy in the results. Cable and tower elements were modeled with different types of bars. Then, the structures were coupled from the spectral dynamic stiffness matrix in order to assess the influence of one on the other. Excitations of phenomena such as wind and rain were considered in the dynamic analysis of LTA, where the results obtained showed the variation of the displacements of the system when subjected to different types of loads. In addition, changes were observed in the cable frequencies in the region close to the coupling and the prevalence of the response behavior of the excited structure. Finally, the proposed method (MEE) showed efficiency, high viability and low computational cost, making it an alternative for analyzing the behavior of structures such as LTAs.

Orientador: Prof. Dr. Reyolando Manoel Lopes Rebello da Fonseca Brasil Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Santo André, 2020. Neste trabalho, será discutida a análise dinâmica de duas passarelas a serem instaladas junto à estação Santo Amaro do metrô de São Paulo, as Passarela Norte e Passarela Sul, ambas com 111 metros de vão. Em especial, será estudado o Estado Limite de Serviço (E.L.S.) de vibrações excessivas excitadas pelo movimento de pedestres nas direções vertical e lateral. Na primeira parte deste trabalho serão apresentados os conceitos necessários para o desenvolvimento do mesmo. Posteriormente, serão apresentados os modelos utilizados assim como seus resultados, soluções e conclusão. A estrutura foi simulada utilizando o software de análise estrutural STRAP. Os perfis utilizados foram fornecidos pelos autores dos projetos arquitetônico e estrutural, sendo típicos dessas estruturas. Adotou-se, da literatura sobre passarelas, um modelo determinístico para o carregamento dinâmico devido ao caminhar das pessoas. Quando a frequência natural da estrutura é próxima do caminhar das pessoas pode gerar um desconforto muito grande e até mesmo a sensação de falta de segurança. Além disso, pode diminuir a vida útil da estrutura devido a fadiga do material, sendo necessário uma maior manutenção. O processamento sugere a presença de acelerações acima do desejado ou previsto por diversas normas internacionais sobre o tema. Para mitigação das mesmas, é proposto controle passivo por Absorvedores de Vibrações (TMD's), para vibrações verticais e laterais. In this work, we will discuss the dynamic analysis of two footbridges to be installed next to the Santo Amaro São Paulo subway station, the Passarela Norte and Passarela Sul, both with 111 meters of span. In particular, the Service State Limit of excessive vibrations excited by pedestrian movement in the vertical and lateral directions will be studied. In the first part of this work, the concepts necessary for its development will be presented. Later the models used will be presented as well as their results, solutions and conclusions. The structures were simulated using STRAP structural analysis software. The steel profiles used were provided by the authors of the architectural and structural designs, being typical of these structures. From available footbridges literature, a deterministic model for dynamic loading due to people's walking was adopted. When the natural frequency of the structure is close to people's walking it can lead to pedestrian discomfort and even a feeling of insecurity. In addition, it can shorten the frame life due to material fatigue and further maintenance may be required. Processing suggests the presence of accelerations above the desired or anticipated by several international standards on the subject. To mitigate them, passive vibration absorber (TMD's) control is proposed for vertical and lateral vibrations.

Orientador: Rodolfo Jardim de Azevedo Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação Resumo: A complexidade dos programas está aumentando e as ferramentas usadas para seu desenvolvimento tem acompanhado tal evolução. Aplicações modernas dependem largamente de bibliotecas carregadas dinamicamente e algumas aplicações até geram código durante sua execução. Logo, ferramentas de análise estática, usadas para depurar e entender aplicações não são mais suficientes para se ter um panorama completo de uma aplicação. Como resultado, ferramentas de análise dinâmica (aquelas que são executadas durante o tempo de execução) estão sendo adotadas e integradas ao desenvolvimento e estudo de aplicacoes modernas. Entre essas, as ferramentas que operam diretamente no binário do programa são particularmente úteis no meio de inúmeras bibliotecas carregadas dinamicamente, onde o código-fonte pode não estar disponível. A construção de ferramentas que manipulam e instrumentam código binário durante sua execução é particularmente difícil e propensa a erros. Um pequeno erro pode resultar em um desvio completo do comportamento do programa sendo analisado. Por esse motivo, frameworks de Instrumentação dinâmica de binários (DBI) tornaram-se cada vez mais populares. Esses frameworks fornecem meios para criação de ferramentas de análise dinâmica de binarios com pouco esforço. Entre eles, o Pin 2 tem sido de longe o mais popular e fácil de usar. No entanto, desde o lançamento da série 4 do Linux Kernel, ele ficou sem suporte. Neste trabalho, nosso foco é voltado para o estudo dos desafios encontrados ao criar um novo DBI (DrPin) que tem como foco ser totalmente compatível com a API do Pin 2, ao mesmo tempo que também suporta várias arquiteturas (x86-64, x86, Arm, Aarch64) e sistemas Linux modernos. Atualmente, o DrPin suporta um total de 83 funções da API do Pin 2, o que o torna capaz de executar várias pintools originalmente escritas para o Pin 2 sem nenhuma modificação. Comparando o desempenho do DrPin com o Pin 2, para uma ferramenta simples que conta o número de instruções executadas, observamos que, para o benchmark SPECint 2006, somos, em média, apenas 10% mais lentos que o Pin e 11,6 vezes mais lentos que a execução nativa. Também exploramos um pouco o ecossistema em torno dos frameworks de instrumentação dinâmica de binários. Especificamente, estudamos e estendemos uma técnica que utiliza ferramentas de análise dinâmicas de binários, construida com a ajuda de frameworks DBI, para prever o desempenho de uma determinada arquitetura ao executar um programa ou benchmark específico, sem a necessidade de executar o programa ou benchmark inteiro. Em particular, estendemos a Metodologia SimPoint para obter ganhos adicionais na redução do tempo necessário para obter tais previsões. Mostramos que, considerando as semelhanças no comportamento do programa entre diferentes entradas, podemos reduzir ainda mais o tempo necessário para obter resultados de simulação de benchmarks inteiros. Especificamente para SPECint 2006, mostramos que o número de SimPoints (diretamente proporcional ao tempo de simulação) pode ser reduzido em média 32%, perdendo apenas 0,06% da precisão quando comparado a técnica original. Diminuindo a precisão em 0,5%, observamos que o tempo de simulação é reduzido em média 66% Abstract: Programs' complexity is rising and the tools used in their development changed to keep up with this evolution. Modern applications rely heavily on dynamically loaded shared libraries and some of them even generate code at runtime, therefore static analysis tools used to debug and understand applications are no longer sufficient to understand the full picture of an application. As a consequence, dynamic analysis tools (those that are executed during runtime) are being adopted and integrated into the development and study of modern applications. Among those, tools that operate directly on the program binary are particularly useful in the sea of dynamically loaded libraries, where the source code might not be readily available. Building tools that manipulate and instrument binary code at runtime is particularly difficult and error-prone. A minor bug can result in a complete disruption in the behavior of the binary code being analyzed. Because of that, Dynamic Binary Instrumentation (DBI) frameworks have become increasingly popular. Those frameworks provide means of building dynamic binary analysis tools with low effort. Among them, Pin 2 has been by far the most popular and easy to use. However, since the release of the Linux Kernel 4 series, it became unsupported. In this work we focus on studying the challenges faced when building a new DBI (DrPin) that seeks to be compatible with Pin 2 API, without the restrictions of Pin 3, that also runs multiple architectures (x86-64, x86, Arm, Aarch64), and on modern Linux systems. In total, currently, DrPin supports a total of 83 Pin 2 API functions, which makes it capable of running many pintools originally written for the Pin 2 framework without any modification. Comparing the performance of DrPin to the original Pin 2 for a simple tool that counts the number of instructions executed, we observed that for the SPECint 2006 benchmark we were, on average, only 10% slower than the Pin 2 framework and 11.6 times slower than the native execution. We also explored the ecosystem around DBI frameworks. Specifically we studied and extended one technique that makes use of dynamic binary tools, built with the help of DBI frameworks, to predict the performance of a given architecture when executing a particular program or benchmark without the need to run the entire program or benchmark. In particular, we extended the SimPoint Methodology to obtain further gains in the time required to obtain the predictions. We showed that by taking into account similarities in the program behavior among different inputs, we can further reduce the time it takes to get simulation results of entire benchmarks. Specifically for SPECint 2006, we showed that the number of SimPoints (which is directly proportional to the simulation time) can be reduced by an average of 32% while losing only 0.06% of the accuracy when compared to the original technique. Further decreasing the accuracy by 0.5%, we observed the simulation time is reduced by an average of 66% Mestrado Ciência da Computação Mestre em Ciência da Computação CNPQ 143197/2018-5 CAPES 001

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A importância da utilização de sistemas de controle de vibração em geradores eólicos e a busca pela correta implementação destes dispositivos de controle, têm sido alvo de crescentes pesquisas nos últimos tempos devido o aumento da utilização desta tecnologia para produção de energia elétrica. Neste contexto, o presente trabalho procurou introduzir conceitos pertinentes ao dimensionamento de um amortecedor passivo, conhecido como TMD (Tuned Mass-Damper), e aplicá-los para o caso de uma torre eólica presente no Campus do IPB. Para tanto foi necessário realizar análise dinâmica da estrutura através de elementos finitos, a partir do software ANSYS, de forma a obter suas frequências naturais e modos de vibrar. Estas informações são fundamentais ao cálculo dos parâmetros ótimos do TMD, onde foi proposto que este seja utilizado para atenuar a vibração da torre em sua primeira frequência natural. Foram então realizadas simulações através do software MATLAB com o intuito de observar a resposta da estrutura após a introdução do TMD. As respostas obtidas mostraram redução significativa da vibração da torre, especialmente para maiores valores de massa do TMD. Além disso, observou-se que para casos onde não se utiliza devidamente os parâmetros ótimos do TMD, a atenuação da vibração ocorre de maneira menos satisfatória. Através de tais resultados foi possível demonstrar a coerência dos cálculos realizados e das simulações feitas, apresentando este trabalho, portanto, importantes contribuições à futura construção do TMD. The importance of using vibration control system in wind generators and the search for the correct implementation of these control devices, have been the subject of increasing research in recent times due to the increased use of this technology for the production of electrical energy. In this context, the present work sought to introduce concepts pertinent to the design of a passive damper, known as TDM (Tuned Mass-Damper), and to apply them to the case of a wind tower present on the IPB Campus. Therefore, it was necessary to perform a dynamic analysis for this structure through finite elements method, using the ANSYS software, in order to obtain its natural frequencies and vibration modes. This information is essential to the calculation of the optimal TMD’s parameters, where it was proposed that it be used to attenuate the vibration of the tower in its first natural frequency. After that, some simulations were performed using MATLAB software in order to observe the structure response after the introduction of the TMD. The responses obtained showed a significant reduction of tower vibration, especially when greater mass values were used. In addition, it was observed that for cases where the optimal TMD’s parameters are not used properly, the vibration attenuation occurs in a less satisfactory way. Through these results, it was possible to demonstrate the coherence of the calculations performed and the simulations made, presenting this work, therefore, important contributions to the future construction of the TMD. Dupla diplomação com o CEFET/RJ - Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca

O presente trabalho teve como objetivo fazer a análise dinâmica no domínio do tempo de pontes rodoviárias submetidas à passagem de veículos e a comparação dos resultados obtidos com a metodologia proposta pela norma NBR 7188 (2013) de projeto de pontes rodoviárias. Para isso, foram implementadas na linguagem Octave duas versões do programa, uma em 2D, que utiliza modelos planos, tanto para estrutura quanto para o veículo, e outra versão em 3D, que utiliza modelos tridimensionais para a estrutura e para o veículo. Em relação à análise dinâmica, para ambas as versões do programa considerou-se que apenas um veículo trafegava pela ponte com velocidade constante, em um único sentido e sem que suas rodas perdessem o contato com o pavimento. Quanto ao perfil de irregularidades do pavimento, sua geração foi feita por meio de uma função de densidade espectral de potência (PSD) definida pela norma ISO 8608 (1995) de acordo com as classes estabelecidas por essa norma, sendo que a classe escolhida para geração do perfil de irregularidades foi a “C”, pois é nessa classe que a maioria das estradas brasileiras está enquadrada. As simulações feitas utilizaram veículos planos simétricos e assimétricos, para caso 2D e o modelo de um caminhão completo para o caso 3D. As pontes analisadas foram estruturas fictícias, retiradas da bibliografia e estruturas existentes como a ponte Rio-Santos e a ponte do porto de Sepetiba. Como resposta dinâmica, foram mensurados o deslocamento máximo e o deslocamento no tempo para o nó central dessas estruturas. Da comparação dos resultados calculados pela ferramenta computacional desenvolvida com os resultados calculados de acordo com a NBR 7188 (2013) constatou-se que em algumas situações o resultado obtido pelo programa foi menor que o da norma e em outras situações ocorreu o oposto, pois além de considerar as características da ponte, o programa também considera as características do veículo e pavimento, indicando que essas considerações são importantes para o cálculo da resposta dinâmica da estrutura e consequentemente para o projeto de pontes rodoviárias. The present work has the goal to make the dynamic analysis in the time domain of highway bridges subjected to moving vehicles and the comparison of the results obtained with the methodology proposed by the norm of design of highway bridges NBR 7188 (2013). For this, were implemented two program versions in Octave language, one in 2D, which uses flat models for both structure and vehicle and another version in 3D, which uses three-dimensional models for structure and vehicle. Regarding to the dynamic analysis, for both program versions it was considered that only one vehicle was traveling over the bridge at a constant speed, in one direction and without its wheels losing contact with the pavement. About the pavement irregularities profile, its generation was made by means of power spectral density (PSD) function defined by ISO 8608 (1995) according to the class of highways established by this standard. The chosen class for the generation of the irregularities profile was “C” because most Brazilian highways are classified in this class. The simulations were made using symmetrical and asymmetrical flat vehicles, for case 2D and a full truck model for case 3D. The bridges analyzed were fictitious structures, taken from the bibliography and existing structures like Rio-Santos bridge and Sepetiba’s port bridge. As a dynamic response, the maximum displacement and displacement in time for the structures’ central node were measured. Comparing the results evaluated by the developed computational tool and the results evaluated according to NBR 7188 (2013), it was found that some situations the results of the program was smaller than the standard and in other situations the opposite occurred because, besides considering bridge characteristics, the program also considers the vehicle and pavement characteristics, pointing that these considerations are important for the evaluation of the structural dynamic response and for highway bridge design.

Até o momento, as ações dos ventos em estruturas são avaliadas quase exclusivamente por normas de projetos baseadas em modelos de ciclones EPS. No entanto, há evidências de que escoamentos descendentes oriundos de tormentas elétricas (TS) possam ter sido a causa ou ter contribuído para alguns colapsos de torres de linhas de transmissão pelo mundo. Em vista disso, este trabalho propõe-se a avaliar o efeito da ação de um campo de velocidades combinados de ventos EPS e tormentas TS obtido através de um modelo preliminar semiempírico em um sistema de torres estaiadas de linhas de transmissão e comparar os resultados com a resposta do sistema submetido ao carregamento estático equivalente proposto por uma norma internacionalmente utilizada (IEC 60826-2003), cujo modelo de vento pressupõe um evento do tipo sinótico. Para a obtenção da resposta estrutural dinâmica, utiliza-se a integração direta da equação do movimento através do método explícito das diferenças finitas centrais. A análise da evolução dos deslocamentos e esforços no tempo permitiu confirmar a natureza localizada e transiente do fenômeno das tormentas do tipo TS, que afeta de forma distinta as estruturas conforme a sua localização relativa à localização da tormenta. As análises realizadas indicaram que o método estático equivalente para ventos sinóticos da IEC 60826, adotados os valores de velocidades estabelecidos para a comparação, resultou em resposta inferior à obtida para a simulação de uma tormenta tipo TS carregada por vento de fundo, para a grande parte dos elementos analisados. Entretanto, tais observações estão condicionadas às situações simuladas neste trabalho, principalmente no que se refere às velocidades adotadas para o cálculo estático e o evento dinâmico, à posição relativa da trajetória da tempestade e das estruturas, ao ângulo de incidência do vento médio de translado, e também ao tipo de estrutura analisado. Com isto, contribui-se com um procedimento preliminar para avaliar o efeito dos ventos do tipo correntes descendentes, carregadas por vento de fundo. So far, wind loads on structures are assessed almost exclusively based on EPS cyclone models. However, there is evidence that downward flows originated from thunderstorms (TS), may have been the cause or may have contributed collapses of transmission line towers over the world. In this context, this work it’s proposed to assess the effect a combined velocity field of EPS and TS storms, obtained through a preliminary model, acting on guyed towers from a transmission line system, and compare the results with those of the system subjected to static loading equivalent method proposed on the internationally used standard IEC 60826, whose wind model assumes a synoptic type event. Finite central differences explicit method was adopted for dynamic integration. The results confirm the localized and transient nature of the TS phenomenon, which affects structures in different ways depending on their relative location to the outflow. The assessment indicates that, for the simulated conditions, the equivalent static method for synoptic winds from IEC 60826, resulted in a lower response than that obtained for the simulation of a downburst flow carried by an EPS background wind, for the great part of the elements analyzed. However, such observations are conditioned to the situations simulated in this work, mainly regarding the velocity assumed for the static method and the dynamic wind field, the relative position of the storm trajectory and the towers, the angle of incidence of the background mean wind, and the type of structure analyzed. This contributes to a preliminary procedure to assess the effect of downburst winds carried by the background wind.

The improvement of structural analysis has been accelerating in the last two decades, primarily under Finite Element Method (FEM) modeling. Particularly with bridges, through such modeling, the dynamic effects are computed with greater rigor and reliability and due to the great agility of processing imposed by the market, the use of commercial software has become commonplace. In view of the use of such analysis and sizing programs, the structural engineer gains the practicality of simulating several load states, but must always have mechanisms for validation and verification of such results. Hence, in this thesis, the continuous medium technique (CMT) will be approached, restored and applied to the dynamic analysis of bridge columns, aiming at fostering a corroboration tool for simulations in commercial software (usually via FEM). The dynamic effects considered in the aforementioned columns through CMT were obtained with excellent precision, which allowed the validation of the following aspects: torsional bending phenomenon, wall panel theory, vibrations in structural cores braced by lintels, and elastic stability. In addition to the CMT exposure in the dynamic analysis, the postulation of flowcharts and calculation margins are evidenced from the point of view of matrix processing of differential equations, as well as the realization of the Wall Panel Theory Generalization (WPTG) procedures for the occurrence of non-orthogonal walls. Innovation takes place in the following: dynamic decoupling of the vibration of metal wall panels and reinforced concrete, proportional damping for structural rigidity partitioned in the core and in the bracing lintels, Maney equations in the balance of the lintels, and in the matrix condensation. Finally, for sections of reinforced concrete thin walls, subject to the bimoment, the calculation march and dimensionless tables are postulated to obtain the resistant steel area. RÉSUMÉ L’amélioration de l’analyse structurelle a accéléré au cours des deux dernières décennies, principalment sur la modélisation par la Méthode des Élements Finis. Dans le cas particulier de ponts, par la modélisation, les effets dynamiques sont calculés avec plus de rigueur et de fiabilité en raison de la grande agilité de traitement imposée par le marché, l'utilisation de logiciels commerciaux est devenue habituelle. Face à l’utilisation de tels programmes d’analyse et de dimensionnement, l’ingénieur en structure peut simuler plusieurs états de charge, mais il doit toujours disposer de mécanismes de validation et de vérification de ces résultats. Donc, dans cette thèse, la téchnique du moyen continu (TMC) sera abordée, sauvée et appliquée à l'analyse dynamique des piliers de ponts. Visant à fomenter un outil de corroboration des simulations dans des logiciels commerciaux (en général par le MEF). Les effets dynamiques considérés dans les piliers mentionnés par le biais TMC ont été obtenus avec une excellente précision, ce qui a permis la validation des aspectes suivants: phénomène de la flexion-torsion, théorie des panneaux-parois vibrations dans les noyaux structurels renforcé par linteaux et stabilité élastique. Au-delà de l’exposition de l'exposition à la TMC dans l'analyse dynamique, il est évident que la postulation des organigrammes et des marches de calcul du point de vue du traitement matriciel d'équations différentielles, ainsi que la généralisation de la théorie des panneaux-parois (GTPP) pour la survenue de murs non orthogonaux. L'innovation est la suivante: découplage dynamique des vibrations provenant des panneaux-parois métalliques et en béton armé, amortissement proportionnel pour la rigidité structurelle cloisonnée dans les linteaux centraux et de contreventement, équations de Maney dans l'équilibre des linteaux et la condensation de la matriciale En guise de conclusion, pour les sections de béton armé à parois minces soumises au bimomento, les tables de marche et de calcul sans dimension sont postulées pour obtenir le renforcement résistant. Nenhuma O aprimoramento da análise estrutural vem se acelerando nas duas últimas décadas, primordialmente sob modelagem pelo Método dos Elementos Finitos. No caso especial de pontes, mediante tal modelagem, os efeitos dinâmicos são computados com maior rigor e confiabilidade e devido à grande agilidade de processamento imposta pelo mercado, a utilização de softwares comerciais tornou-se corriqueira. Em face da utilização de tais programas de análise e dimensionamento, o engenheiro estrutural ganha a praticidade de simular diversos estados de carga, porém deve sempre possuir mecanismos de validação e verificação de tais resultados. Daí, nessa tese, a Técnica do Meio Contínuo (TMC) será abordada, resgatada e aplicada na análise dinâmica de pilares de pontes. objetivando-se fomentar ferramenta de corroboração das simulações em softwares comerciais (geralmente via MEF). Os efeitos dinâmicos considerados nos mencionados pilares através da TMC foram obtidos com precisão excelente, o que permitiu a validação quanto aos seguintes aspectos: fenômeno da flexo-torção, teoria dos painéis-paredes, vibrações em núcleos estruturais contraventados por lintéis e estabilidade elástica. Além da exposição da TMC na análise dinâmica, evidencia-se a postulação de fluxogramas e marchas de cálculo sob a ótica de processamentos matriciais de equações diferenciais, bem como procedida a Generalização da Teoria dos Painéis – Parede (GTPP) para ocorrência de paredes não ortogonais. A inovação ocorre no seguinte: desacoplamento dinâmico da vibração de painéis-paredes metálicos e de concreto armado, amortecimento proporcional para rigidez estrutural particionada no núcleo e nos lintéis de contraventamento, equações de Maney no equilíbrio dos lintéis e na condensação matricial. Por fim, para seções de paredes finas de concreto armado, submetidas ao bimomento, é postulada a marcha de cálculo e apresentadas tabelas adimensionais para obtenção da armadura resistente.