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This paper proposes the development of a 3D numerical model of the casing-cement-formation system to evaluate the mechanical tensile and shear failure of the cement at the casing-cement interface as the pressure and temperature conditions of the formation and borehole vary during production. The numerical model which includes the formation pressure, unlike others proposed, was designed by stages under finite element discretization and validated by analytical models. Results show that increasing the formation temperature increases the probability of tensile and shear failure in the cement, while increasing the wellbore temperature decreases these probabilities. On the other hand, the decrease in the well pressure reduces the probability of shear failure and increases the tensile failure. In the case of formation pressure, the opposite occurs. Resumen Este articulo propone el desarrollo de un modelo numérico 3D del sistema revestimiento-cemento-formación para evaluar la falla mecánica de tension y de corte del cemento en la interfaz revestimiento-cemento a medida que varían las condiciones de presión y temperatura de la formación y del pozo durante la producción. El modelo numérico, el cual incluye la presión de formación, a diferencia de otros propuestos, fue disenado en etapas bajo una discretización por elementos finitos y validado con modelos analíticos. Los resultados muestran que el incremento de la temperatura de formación aumenta la probabilidad de falla de tensión y de corte en el cemento, mientras el aumento de temperatura del pozo disminuye estas probabilidades. Por otro lado, la disminución de la presión del pozo, reduce la probabilidad de falla de corte y aumenta la de tensión. En el caso de la presión de poro, ocurre lo contrario.

The Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) has excellent flexural performance on strengthening and rehabilitation of reinforced concrete (RC) structures. However, it is known that CFRP strengthening systems are very vulnerable to high thermal exposure. To provide a better understanding of its fire behavior and fulfill gaps in this field, this investigation proposes the development of an accurate three-dimensional (3D) Finite Element (FE) model capable of simulating the CFRP-strengthened RC beams flexural behavior at ambient temperature and under fire conditions. To achieve the goals, thermal and mechanical numerical simulations have been performed to validate the developed FE models. Experimental results reported in two parallel studies were used to model’s validation. The numerical model has been satisfactorily validated and the results had a good predictability with the experimental results in terms of thermal and mechanical behavior. Resumo Os Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono (CFRP) possuem excelente desempenho à flexão no reforço e reabilitação de estruturas de concreto armado. No entanto, sabe-se que os sistemas de reforço de CFRP são muito vulneráveis à alta exposição térmica. Para fornecer uma melhor compreensão do seu comportamento em incêndio e preencher lacunas da área, o estudo propõe o desenvolvimento de um modelo tridimensional de elementos finitos consistente, capaz de simular o comportamento à flexão de vigas de concreto armado, reforçadas com CFRP, sob condições de temperatura ambiente e de incêndio. Para atingir os objetivos, simulações numéricas, térmicas e mecânicas, foram realizadas para validar os modelos desenvolvidos. Resultados experimentais relatados em dois estudos paralelos foram utilizados para a validação do modelo. O modelo numérico foi satisfatoriamente validado e os resultados tiveram uma boa previsibilidade aos resultados experimentais, em termos de comportamento térmico e mecânico.

Fil: Bermúdez Rojas, Alba Teresa. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas; Argentina. En la actualidad, el recurso hídrico subterráneo es la principal fuente de abastecimiento en la ciudad de Esperanza, la que alcanza a dar suministro a más del 99% de la población. Para afrontar el incremento en la demanda de agua, el Gobierno Provincial ha puesto en marcha el Proyecto de Sistemas de Acueductos que importará agua superficial del río Paraná a todas las localidades de la provincia. Considerando que el acuífero que suministra el agua a la ciudad de Esperanza ha sido sometido a un bombeo continuo durante más de 40 años, y que a mediano plazo la ciudad estaría recibiendo el aporte de agua superficial importada, se consideró relevante evaluar el efecto que produciría el cese o disminución del bombeo en esta localidad sobre los niveles de agua subterránea ante esta nueva situación. Para lograr este objetivo, se implementó un modelo numérico de flujo de agua subterránea en diferencias finitas que permitió evaluar la respuesta del sistema bajo diferentes escenarios. Como resultado de la simulación, se evidencia que el agua importada tendría impactos significativos en la hidrodinámica del sistema acuífero, incluyendo problemas de anegamientos con niveles freáticos que alcanzarían la superficie del terreno. Se plantearon y simularon distintas estrategias de gestión del recurso hídrico. La que se consideró con una mayor factibilidad de ser llevada a la práctica es la que integra el beneficio de proporcionar un mantenimiento mínimo de algunos pozos, preservándolos para su uso, lo que se traduciría en un uso conjunto agua superficial y agua subterránea. Currently, the groundwater resource is the main source of supply in the city of Esperanza, which reaches supply to more than 99% of the population. To face the increase in the water demand, the Provincial Government has launched the Aqueduct Systems Project that will import surface water from the Paraná River to all the towns in the province. Considering that the aquifer that supplies water to the city of Esperanza has been subjected to continuous pumping for more than 40 years, and that in the medium term the city would be receiving the contribution of imported surface water, it was considered relevant to evaluate the effect that it would produce the cessation or reduction of pumping in this locality on the levels of groundwater in the face of this new situation. To achieve this objective, a numerical model of groundwater flow in finite differences was implemented, which allowed evaluating the response of the system under different scenarios. As a result of the simulation, it is evident that the imported water would have significant impacts on the hydrodynamics of the aquifer system, including problems of flooding with water tables that would reach the ground surface. Different water resource management strategies were proposed and simulated. The one that was considered most feasible to be put into practice is the one that integrates the benefit of providing a minimum maintenance of some wells, preserving them for their use, which would translate into a joint use of surface water and groundwater.

El Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10), exige emplear métodos para realizar un análisis dinámico de una determinada estructura con base en su geometría e irregularidad. Sin embargo, la integración de elementos que aportan rigidez al sistema de resistencia sísmica de la edificación (Muros o arrostramientos), no son tenidos en cuenta como criterio de selección en el método de análisis dinámico. El objetivo principal de esta investigación, es estudiar la influencia de los elementos de gran rigidez que intervienen en el comportamiento dinámico de las estructuras, mediante análisis relativos en sus parámetros modales, a través de métodos de análisis de resistencia sísmica, como el método de la Fuerza Horizontal Equivalente (FHE) y Análisis Dinámico Elástico, requeridos por el reglamento (NSR-10), en edificaciones de hormigón armado regulares y simétricas en su plano vertical y horizontal de 10 niveles. Las edificaciones propuestas, tienen variaciones en la geometría de sus elementos y distanciamiento entre sus elementos verticales, para predefinir un comportamiento dinámico propio y diferente para los casos de estudio como lo son comportamiento a cortante, flexión interna y flexión global. Los resultados obtenidos muestran un aumento en la diferencia entre las fuerzas sísmicas obtenidas entre el método FHE y el ADE a medida que el contraste de rigidez entre los elementos incrementa. Con base en lo anterior, esta investigación plantea como posibilidad, considerar el mecanismo que gobierna el comportamiento dinámico de una edificación como parámetro importante para la selección del método de análisis de resistencia sísmica. Con los resultados obtenidos, se logra inferir que la correcta selección de la metodología de análisis de base y la comprensión del funcionamiento estructural, se pueden traducir en la reducción de sobre costos de construcción de la edificación. The Colombian Code for Seismic Design and Construction (NSR-10) requires the use of methods to perform a dynamic analysis of a given structure based on its geometry and irregularity. However, the integration of elements that provide stiffness to the seismic resistance system of the building (walls or bracing) are not taken into account as a selection criterion in the dynamic analysis method. The main objective of this research is to study the influence of the high stiffness elements involved in the dynamic behavior of the structures, by means of relative analysis in their modal parameters, through seismic resistance analysis methods, such as the Equivalent Horizontal Force (EHF) method and Elastic Dynamic Analysis, required by the regulation (NSR-10), in regular and symmetrical reinforced concrete buildings in their vertical and horizontal plane of 10 levels. The proposed buildings have variations in the geometry of their elements and spacing between their vertical elements, to predefine their own dynamic behavior and different for the cases of study, such as shear, internal bending and global bending behavior. The results obtained show an increase in the difference between the seismic forces obtained between the FHE and ADE methods as the stiffness contrast between the elements increases. Based on the above, this research raises the possibility of considering the mechanism that governs the dynamic behavior of a building as an important parameter for the selection of the seismic resistance analysis method. With the results obtained, it can be inferred that the correct selection of the basic analysis methodology and the understanding of the structural performance can be translated into the reduction of construction cost overruns of the building. Pregrado

En la facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Santo Tomás Seccional Tunja, se trabajó el proyecto titulado: “Diseño y Construcción de un secador híbrido Solar-Biomasa para manzanas en el municipio de Nuevo Colón Boyacá”, donde se construyó un prototipo híbrido solar-biomasa de sección circular, a partir de un proceso de investigación enfocado en la manzana (Hernández Moreno, Torres Díaz & Rúa Ramírez , 2019), este proyecto de investigación sirve como punto de partida para el desarrollo de la presente propuesta. En esta propuesta se pretende determinar el rendimiento térmico de un prototipo de secador híbrido, ubicado en el laboratorio de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la USTA Tunja, el proyecto tendrá dos etapas: Una primera etapa experimental que consiste en instrumentar el secador con un sistema integrado de sensores para la adquisición de datos de temperatura y humedad, también se instalará una estación meteorológica para la toma de datos climáticos y posteriormente se realizará la experimentación física a fin de definir las propiedades térmicas y eficiencia del secador trabajando en condiciones reales. Posterior a esto viene una segunda etapa que consiste en desarrollar un modelo numérico para luego ser convalidado con los datos obtenidos en la primera etapa y así lograr una herramienta que permita predecir el comportamiento térmico del equipo y su eficiencia bajo diferentes condiciones climáticas. Para la etapa simulación se tendrá en cuenta que los modelos numéricos se resuelven usando herramientas computacionales que utilizan métodos numéricos para su resolución. De ésta forma se pretende evaluar el rendimiento térmico del secador, y poder ofrecer una alternativa que permita evaluar su comportamiento bajo diferentes condiciones ambientales. At the Faculty of Mechanical Engineering of the Saint Thomas Sectional Tunja University, the project entitled: "Design and Construction of a Solar-Biomass hybrid dryer for apples in the municipality of Nuevo Colón Boyacá" was built, where a solarhybrid prototype was built. circular section biomass, based on a research process focused on the apple (Hernández Moreno, Torres Díaz & Rúa Ramírez, 2019), this research project serves as a starting point for the development of this proposal. This proposal aims to determine the thermal performance of a prototype of a hybrid dryer, located in the laboratory of the Faculty of Mechanical Engineering of the USTA Tunja, the project will have two stages: A first experimental stage that consists of instrumenting the dryer with a system integrated sensors for the acquisition of temperature and humidity data, a meteorological station will also be installed to collect climatic data and later physical experimentation will be carried out in order to define the thermal properties and efficiency of the dryer working in real conditions. After this comes a second stage that consists of developing a numerical model to later be validated with the data obtained in the first stage and thus achieve a tool that allows predicting the thermal behavior of the equipment and its efficiency under different climatic conditions. For the simulation stage, it will be taken into account that the numerical models are solved using computational tools that use numerical methods for their resolution. In this way it is intended to evaluate the thermal performance of the dryer, and to be able to offer an alternative that allows evaluating its behavior under different environmental conditions. Ingeniero Mecánico Pregrado

En el presente estudio se propone una metodología que cuantifique la capacidad de carga de un puente de concreto reforzado bajo distintas condiciones de deterioro en Colombia. Para esto se recopila modelos analíticos del estado del arte de materiales que calculan la difusión de agentes degradantes y el estado del material en distintas épocas del tiempo. Para calcular el deterioro de materiales se usó como parámetros de entrada la variación del estado atmosférico, el diseño del concreto y el detalle del acero de refuerzo del puente. La modelación se realizó con simulaciones de Monte - Carlo para considerar la variabilidad del estado del material y obtener distintos resultados en el tiempo. Finalmente, con los resultados de deterioro del material se calcula la capacidad de carga de un puente típico de concreto reforzado. This study proposes a methodology that quantifies the load carrying capacity of a reinforced concrete bridge under different deterioration conditions in Colombia. For this, analytical models of the state of the art of materials are compiled that quantify the diffusion of degrading agents and the state of the material in different periods of time. To calculate the deterioration of the materials, the variation of the atmospheric state, the concrete design, and the detail of the reinforcing steel of the bridge are used as input parameters. The modeling was carried out with Monte-Carlo simulations to consider the variability of the state of the material and obtain different results over time. Finally, with the material deterioration results, the load carrying capacity of a typical reinforced concrete bridge is calculated. Magíster en Ingeniería Civil Maestría

[ES] Actualmente, las aplicaciones de Diseño Paramétrico Asistido por Computador se encuentran completamente instauradas en la industria mostrando su alto potencial en distintas áreas como la protésica o la mecánica. El documento presentado indaga acerca de varias estrategias de modelado y sus ventajas frente al modelado convencional con el fin de conseguir un diseño completamente parametrizado de una prótesis canina. Para ello, se ha desarrollado un modelo numérico que calcula la longitud óptima de la prótesis en función de las dimensiones del animal que ha permitido la construcción de un modelo basado en características y completamente parametrizado de una prótesis de miembro delantero canino. Finalmente, se han analizado las características mecánicas de distintos plásticos técnicos imprimibles en 3D junto con sus parámetros de impresión para garantizar la resistencia óptima para la prótesis tras su fabricación., [EN] Currently, Computer Aided Parametric Design applications are fully established in the industry, showing their high potential in different areas such as prosthetics or mechanics. The presented document inquires about various modeling strategies and their advantages over conventional modeling in order to achieve a completely parameterized design of a canine prosthesis. For this, a numerical model has been developed that calculates the optimal length of the prosthesis based on the dimensions of the animal, which has allowed the construction of a model based on characteristics and completely parameterized for a canine forelimb prosthesis. Finally, the mechanical characteristics of different 3D printable technical plastics have been analyzed along with their printing parameters to guarantee the optimal resistance for the prosthesis after its manufacture., [CA] Actualment, les aplicacions de Disseny Paramètric Assistits per Computadora es troben completament instaurades a la industria on estan demostrant nivells de potencial molt elevats en àrees com la protèsica o la mecànica. El document presentat indaga sobre diverses estratègies de modelatge i els seus avantatges enfront del modelatge convencional amb la finalitat d'aconseguir un disseny completament parametritzat d'una pròtesi canina. Per a això, s'ha desenvolupat un model numèric que calcula la longitud òptima de la pròtesi en funció de les dimensions de l'animal que ha permés la construcció d'un model basat en característiques i completament parametritzat d'una pròtesi de membre davanter caní. Finalment, s'han analitzat les característiques mecàniques de diferents plàstics tècnics imprimibles en 3D juntament amb els seus paràmetres d'impressió per a garantir la resistència òptima per a la pròtesi després de la seua fabricació

En la cuenca del río Uvita, localizada al sur del país en el cantón de Osa, vertiente pacífica, afloran en la Fila Costeña rocas sedimentarias asociadas con la Fm. Térraba, rocas ígneas intrusivas de la Fm. Puerto Nuevo, y hacia los sectores planos se ubican sedimentos aluviales recientes acarreados por el río Uvita y otros cauces menores. Los buzamientos en la zona son predominantemente hacia el noreste, lo cual coincide con la tectónica compresiva regional generada a partir de la colisión de la cordillera submarina del Coco. En las rocas sedimentarias asociadas con la Fm. Térraba y los sedimentos aluviales recientes se desarrollan los principales acuíferos del área de estudio. En este sistema acuífero parte del agua de precipitación se infiltra en el terreno y se incorpora al flujo subterráneo como recarga. La tendencia general del flujo subterráneo, tanto en las rocas sedimentarias como en los depósitos aluviales es hacia el SW, en donde va a descargar directamente al mar o previamente en algunos cursos superficiales. La recarga potencial anual en la cuenca es de 2107.81 l/s, que corresponde con el 25.05% de la precipitación total anual (8411.82 l/s). El 83.79% (1766.29 l/s) se recarga en el acuífero de rocas sedimentarias fracturadas, mientras que el restante 16.21% (341.52 l/s) se recarga en el acuífero granular de sedimentos aluviales recientes. Para el acuífero granular en sedimentos aluviales recientes se ha logrado correr un modelo numérico en estado estacionario que simula el flujo subterráneo según los parámetros climáticos actuales y las condiciones de frontera definidas a partir del modelo hidrogeológico previamente definido para el área. La correlación entre cargas medidas en campo y modeladas por el programa presenta un coeficiente de correlación de 0.98 y un valor de RMS normalizado es de 4.96%, lo cual se considera un buen ajuste para el modelo tomando en consideración la heterogeneidad del medio, la incertidumbre de los datos y la falta de más pozos de monitoreo que ayuden en la calibración de algunos sectores del dominio. A partir del modelo numérico bajo condiciones actuales, fue posible delimitar las zonas de captura y protección para los pozos de abastecimiento público con que actualmente cuenta la ASADA de Bahía y Uvita en el acuífero aluvial. Lo anterior, como un aporte enfocado en la planificación del territorio y la protección del recurso hídrico que es distribuido a la población. Finalmente, a partir de escenarios de cambio climático a corto y mediano plazo para los años 2030 y 2050 respectivamente, se han modelado los posibles efectos sobre la dinámica del flujo subterránea en el acuífero granular de sedimentos aluviales recientes. Se ha determinado que la magnitud de los efectos tanto a corto como a mediano plazo es leve en cuanto a dirección de flujo, gradiente hidráulica, disponibilidad de caudal e incluso abatimientos, que en el caso más crítico analizado alcanzan los 25 mm como máximo. Se considera que esta leve afectación se relaciona con la presencia en la zona de un acuífero libre con buenos valores de conductividad hidráulica, poca extracción de recurso hídrico, que la afectación de la recarga es de apenas un 1.16 a 2.69% como máximo, y también, a que no fueron incorporados dentro de los escenarios otros aspectos críticos como el incremento en las coberturas del terreno, posibles ascensos del nivel del mar o aumento en la explotación en pozos. Ante los resultados obtenidos en los escenarios de modelación, no se prevé que el aspecto de la cantidad de recurso hídrico en el acuífero aluvial sea el tema de mayor preocupación a corto o mediano plazo debido al cambio climático, de tal manera, que sería conveniente para el futuro que los ejes de investigación y protección en la zona se diversifiquen hacia otros aspectos como el monitoreo de la calidad de las aguas subterráneas y superficiales, el manejo de vertidos, prácticas agrícolas amigables o la planificación en el uso del suelo y su cobertura. Servicio Nacional de Aguas Subterráneas, Riego y Avenamiento (SENARA) UCR::Vicerrectoría de Investigación::Sistema de Estudios de Posgrado::Ciencias Básicas::Maestría Académica en Hidrogeología y Manejo de Recursos Hídricos

Os quebra-mares de talude são estrutura marítimas que têm como função principal a proteção do porto à agitação marítima, proporcionando condições de agitação favoráveis para o abrigo de embarcações e infraestruturas. Alguns quebra-mares de talude são projetados com uma superestrutura no seu coroamento, cujo dimensionamento e manutenção são fun-damentais para o funcionamento do porto. Para o dimensionamento, é necessário conhecer as forças atuantes na superestrutura devidas à ação das ondas. O principal objetivo da presente dissertação é o cálculo das forças na superestrutura do quebra-mar Oeste do Porto de Peniche, utilizando a modelação numérica. O modelo nu-mérico utilizado no estudo é o IH-2VOF, desenvolvido pelo Instituto de Hidráulica Ambiental da Universidade de Cantábria. Para tal, efetuou-se um estudo de sensibilidade dos parâmetros dos meios porosos nos resultados das forças na superestrutura, do caudal médio de galga-mento e da reflexão da estrutura. Posteriormente analisaram-se e compararam-se as forças na superestrutura obtidas através do modelo numérico, tendo em conta o estudo de sensibili-dade, com as calculadas através das formulações empíricas e semi-empíricas presentes na li-teratura, para diferentes condições de agitação e para o nível de preia-mar. Verificou-se que a variação dos valores dos parâmetros do meio poroso utilizados no modelo numérico tem influência nos valores das forças atuantes na superestrutura do caso em estudo, podendo originar uma alteração de até 11% no valor das forças. Da análise das forças na superestrutura do quebra-mar de talude obtidas através do modelo numérico para diferentes condições de agitação regular conclui-se que quanto menor for o galgamento e maior a altura de onda no pé no talude maior serão as forças. Da aplicação das formulações com os dados de agitação no pé do talude obtidos com o modelo numérico, verificou-se que os valores das forças diferem dos obtidos no modelo numérico, com diferenças que variam entre +437% e -91%. As formulações que levaram a menores diferenças foram as de Martín et al. (1999) e de Berenguer e Baonza (2006). A que levou a maiores diferenças com os resultados do modelo numérico foi a de NØrgaard et al. (2013). Do ponto de vista da segurança e para efeitos de dimensionamento, a formulação que apresentou valores das forças na superestrutura do caso em estudo mais próxima dos obtidos com o modelo IH-2VOF e sempre superiores a este foi a formulação de Günbak e Gökce (1984). Dadas as diferenças de resultados obtidas com a modelação numérica e com as fórmulas, no cálculo das forças na superestrutura do quebra-mar de talude, e sempre que possível pode-se complementar o estudo usando diferentes tipos de ferramentas de cálculo, tais como as usa-das nesta dissertação. Rubble mound breakwaters are maritime structures whose main function is to protect the port from the sea, providing favorable wave conditions for the shelter of vessels and infra-structure. Some rubble mound breakwaters are designed with a crown wall at its crest free-board, whose dimensioning and maintenance are essential for the functioning of the port. For the design, it is necessary to know the acting forces on the crown wall due to the wave action. The main objective of this thesis is to calculate the forces in the crown wall of the west-ern breakwater of the Port of Peniche, using numerical modelling. The numerical model used in the study is the IH-2VOF, developed by the Institute of Environmental Hydraulics at the University of Cantabria. To this end, a sensitivity study of the parameters of the porous media on the results of the forces on the crown wall, the overtopping and the reflection of the struc-ture was carried out. After that, the forces on the crown wall were analyzed and a comparison of the the numerical model results, taking the sensitivity study into account, with those calcu-lated using the empirical and semi-empirical formulations present in the literature was done, for different wave conditions and for the level of high tide. It was found that the values of the porous media parameters used in the numerical model has an influence on the values of the acting forces on the crown wall under study, which can lead to differences up to 11%. From the analysis of the forces on the crown wall obtained with the numerical model for different regular wave conditions, it is concluded that the smaller the overtopping and the greater the wave height at the toe of the structure, the greater the forces and momenta at the crown wall. From the application of the formulations with the incident wave conditions obtained with the numerical model at the toe of the structure, it was found that the forces differ from those obtained from the numerical model between +437% and -91%. The formulations that led to the smallest differences with the model results were Martín et al. (1999) and Berenguer e Baonza (2006). The one that led to the greatest differences was NØrgaard et al. (2013). From the point of view of safety and for design purposes, the formulation that led to the best ap-proximation - always with higher values of forces on the crown wall under study than the model IH-2VOF - was Günbak and Gökce (1984). Given the differences in the results obtained with the numerical model and formulas, in the calculation of forces on the crown wall the rubble mound breakwater, and whenever possible, the study can be complemented using different tools, as the two used in this thesis.

Mestrado em IPB-ESTG Este estudo apresenta uma análise numérica de lajes mistas através do Método dos Elementos Finitos (FEM) utilizando o Matlab (PDE Toolbox) e compara os seus resultados com os valores obtidos através dos métodos simplificados da norma EN 1994-1-2. A comparação entre os métodos analíticos e numéricos tem como objetivo analisar o comportamento e a influência dos novos parâmetros, bem como a resposta térmica dos quatro perfis de lajes mistas com o intuito de compreender a evolução temporal nos elementos estruturais durante a exposição ao fogo. O método de solução requer a caracterização dos materiais a temperaturas elevadas. O modelo de interface adicional inclui uma resistência térmica entre a placa de aço e a cobertura de betão, representada pelo efeito da camada de ar que geralmente se cria durante os testes experimentais. O principal objetivo deste trabalho é determinar a resistência ao fogo por isolamento de lajes mistas com uma plataforma de aço colaborante ao comportamento do betão de peso normal; o tipo de aço escolhido foi o S350 quando submetido a uma curva de fogo padrão ISO-834. Esta investigação apresenta uma análise da resposta térmica do conjunto e do desempenho de 4 componentes intervenientes na resistência mecânica para avaliação do critério R (todas as partes da placa de aço: flange inferior, intermédia e flange superior e os varões de reforço nas lajes mistas). Este estudo compreende dois modelos trapezoidais (Cofraplus 60 e Polydeck 59s) e dois modelos re-entrantes (Multideck 50 e Bondek) com diferentes espessuras de h1. No total, foram realizadas 80 simulações para a validação e elaboração do estudo paramétrico, utilizando os modelos numéricos desenvolvidos para propor novos propostas e coeficientes (Proposta I, II, III e IV) para estimar a temperatura dos componentes presentes no critério de carga (R) e também a estimativa do tempo de resistência de isolamento (I) em comparação com o modelo proposto no Anexo D do Eurocódigo 1994-1.2. This study presents a numerical analysis of composite slabs by the Finite Element Method (FEM) using MATLAB Partial Differential Equations Toolbox (PDE Toolbox) and compares the results with those obtained using the simplified methods of EN 1994-1-2. The comparison between the analytical and numerical methods aims to analyse the behaviour and the influence of the new parameters, as well as the thermal response of the four composite slab profiles, to understand the temporal evolution in the structural members during fire exposure. The solution method requires the characterisation of the materials at elevated temperatures. The additional interface model includes a thermal resistance between the steel plate and the concrete cover, defined by the air layer effect that usually occurs during experimental tests. The main objective of this work is to determine the fire resistance by insulation of composite slabs with a steel platform collaborating to the behaviour of normal weight concrete (NWC); the type of steel chosen was S350 when subjected to a standard ISO-834 fire curve. This research analyses the thermal response of the assembly and the performance of 4 components used in the mechanical analysis to assess the fire resistance R (all parts of the steel deck: Lowe flange, Web, Upper flange and the reinforcing bars in the composite slabs). This study comprises two trapezoidal models (Cofraplus 60 and Polydeck 59s) and two re-entrant models (Multideck 50 and Bondek) with different thicknesses of h1. In total, 80 simulations were performed for the validation and elaboration of the parametric study, using the developed numerical models to propose new proposals and coefficients (Proposal I, II, III and IV) to estimate the temperature of the components present in the load-bearing criterion (R) as well as in the estimation of the insulation resistance time (I) in comparison with the model proposed in Annex D of EN 1994-1-2.

A articulação do tornozelo é constituída pelas extremidades distais da tíbia e da fíbula e pela cúpula do tálus. A lesão osteocondral carateriza-se por uma lesão na cartilagem e/ou osso do tálus de origem em entorses do tornozelo. O objetivo deste trabalho é estudar o efeito da lesão e do tratamento da mesma com recurso a cirurgia mini invasiva. Para tal, foram obtidos modelos CAD das estruturas ósseas corticais constituintes e adaptados de forma a reconstruir a articulação. Depois de reconstruída a articulação, foi realizado o desenvolvimento do modelo numérico com recurso ao método dos elementos finitos, tendo-se criado 3 modelos diferentes: um com a cartilagem intacta, um com lesão e outro com lesão e a prótese HemiCAP. Os resultados obtidos para os diferentes modelos foram depois comparados entre si, de forma a avaliar o impacto da lesão e da prótese nas cartilagens envolvidas. No modelo com a prótese foi ainda avaliado o impacto da colocação na cartilagem oposta, a cartilagem da tíbia. Os valores obtidos para tensões máximas na cartilagem do tálus quando lesionada foram de 3,53 MPa, enquanto com existência de prótese na área a pressão desce para os 2,26 MPa. A cartilagem intacta regista um valor de pressão de 2,85 MPa. Isto traduz-se num aumento de 24% quando existe lesão. Relativamente ao máximo global obtido com a colocação, este é de 6,58 MPa. Quando analisada a cartilagem da tíbia, verifica-se uma tensão máxima de 1,78 MPa quando a prótese se encontra abaixada e 7,6 MPa quando a prótese se encontra elevada, o que equivale a um aumento de 327%. O osso esponjoso do tálus sofre um aumento das deformações principais máximas após a implantação da prótese de cerca de 365 με, equivalente a um aumento de 44%. Já a deformação principal mínima sofre uma diminuição de 184 με, cerca de 9%. Os resultados obtidos indicam que a presença da lesão aumenta as tensões na cartilagem do tálus, mas que a colocação da prótese permite atenuar esses aumentos. A presença da prótese causou um aumento das deformações máximas e uma diminuição das deformações principais mínimas no osso esponjoso. Verificou-se também que a elevação da prótese aumenta as tensões e pressões de contacto medidas na cartilagem da tíbia originando dano na mesma. The ankle joint consists of the distal extremities of the tibia, fibula and the dome of the talus. The osteochondral lesion is characterized as a cartilage and/or bone lesion in the talus originating from ankle sprains. The purpose of this thesis is to study the effects of the lesion and its treatment using mini-invasive surgery. To achieve this, a CAD model of the joint's bone structures was obtained and adapted, in order to reconstruct the complete joint. After this, the numerical model was developed using the finite element method. Three models were developed: one with an intact cartilage, one with the lesion and one with the lesion and the HemiCAP implant. The results obtained from these models were then compared to evaluate the impact of the lesion and the prothesis on the cartilages in study. The model with the prothesis was also studied to evaluate the impact of its height on the opposing cartilage, the tibial cartilage. The maximum tensions measured on the talar cartilage when injured were 3,53 MPa, while when there is a prothesis on the area the values drop to 2,26 MPa, compared to 2,85 MPa measured on the intact cartilage. This is equivalent to an increase of 24% in the presence of an injury. The global maximum measured when there is an implant was 6,58 MPa. When analysing the tibial cartilage, the maximum tensions measured when the implant is lowered were 1,78 MPa and when it was elevated were 7,6 MPa, which is equivalent to an increase of 327%. The cancellous bone of the talus undergoes na increase in maximum deformations after implantation of the prothesis of about 365 με, equivalent to an increase of 44%. The minimum deformation, on the other hand, suffered a decrease of 184 με, which is about 9%. The obtained results indicate that the presence of the lesion increases the tensions on the cartilage of the talus, but the implementation of the implant attenuates these increases. The presence of the implant caused the maximum deformation of the talar cancellous bone to increase and the minimum to decrease. It was also verified that the elevation of the prothesis increases the tensions and contact pressures measured on the tibial cartilage, causing damage to it. Mestrado em Engenharia Mecânica

The increase in temperature reduces the strength of steel and concrete, in such a way that it is essential to verify concrete-filled steel tube columns in fire situations. Numerical simulations, with lower costs than laboratory tests, have great importance in checking resistance and defining simplified methods for design practice. However, peculiarities of the thermal and mechanical behavior of heated confined concrete and the air-gap effect (a phenomenon inherent to concrete-filled steel columns) must still be better understood. Therefore, this study presents the development of a numerical model performed in the ABAQUS software (Dassault Systemes SIMULIA Corp., 2014) for the thermomechanical analysis of short columns composed of circular and square concrete-filled steel tubes considering the air-gap effect. The air-gap phenomenon is presented and analyzed according to possibilities of implementation to the numerical model and, finally, the proposed numerical model is validated with experimental results presented in the literature. According to the study results, the numerical model can be used to define and adjust simplified methods for verification of composite columns in fire situation. The importance of considering the air-gap effect in numerical modeling was confirmed, taking into account that disregarding its effect may result in overestimated responses of the steel tube resistance in fire situations. Moreover, it was suggested thermomechanical joint analysis and the use of the explicit solver as a strategy to minimize processing time. Resumo A verificação da resistência ao fogo de pilares tubulares preenchidos com concreto é necessária, uma vez que há uma drástica redução na resistência do aço e do concreto com a elevação da temperatura. A simulação numérica, com inquestionáveis vantagens econômicas em relação aos ensaios em laboratório, tem grande importância na verificação da resistência e na definição e ajustes de modelos analíticos para uso na prática de projeto. Entretanto, parâmetros intervenientes como o comportamento térmico e mecânico do concreto confinado quando aquecido ou mesmo do chamado “air-gap”, fenômeno inerente a pilares de aço preenchidos com concreto quando aquecidos, ainda carecem de melhor aprofundamento quanto à modelagem numérica. Para tanto, neste trabalho, apresenta-se o desenvolvimento de um modelo numérico no software ABAQUS (Dassault Systemes SIMULIA Corp., 2014), para análise térmico-mecânica de pilares curtos compostos por tubos de aço de seção circular e quadrada, preenchidos com concreto, considerando o efeito do“air-gap”. O fenômeno do “air-gap” é apresentado e discutido em função das possibilidades de implementação no modelo numérico e, por fim, o modelo desenvolvido é validado por meio de resultados experimentais retirados da literatura. Com base nos resultados obtidos, se conclui que o modelo numérico pode ser utilizado para avaliação, ajustes e desenvolvimento de processos simplificados para verificação de pilares mistos em situação de incêndio; sendo recomendada a análise conjunta térmico-mecânica e a utilização do solver explicit como estratégia para minimizar o tempo de processamento. Aimportância da consideração do efeito do “air-gap” foi confirmada e desprezar o seu efeito pode resultar em avaliação superestimada da capacidade resistente do tubo de aço em situação de incêndio.

Los polímeros sintéticos, conocidos como plásticos, se han convertido a lo largo de pocas décadas en materiales ubicuos dentro de la sociedad moderna. Versátiles y económicos, su producción alcanzó las 390 millones de toneladas en el año 2019 pero consecuencia de un uso efímero sumado a su abundancia, persistencia prolongada y mala disposición representan actualmente un problema global de contaminación sobre todos los sistemas ambientales. Expuestos al ambiente los plásticos pueden degradarse en partículas de menor tamaño por efecto de procesos físicos, químicos y biológicos, se denomina microplásticos (MPs) a aquellas de tamaño menor a 5mm, a aquellos provenientes de la degradación de macro plásticos se los conoce como MPs secundarios, mientras que los de origen industrial o provenientes de las fibras textiles son los MPs primarios. Los MPs son nuevos contaminantes identificados por Naciones Unidas como un serio problema a resolver, debido a su capacidad para absorber contaminantes orgánicos y la posibilidad de bioacumulación en alimentos y tejidos, generan un riesgo para organismos presentes en el ambiente e incluso a la salud de la población humana, también se ha demostrado que pueden afectar los microbiomas del suelo e incluso afectar procesos ecológicos. Los ecosistemas marinos actúan como sumideros de MPs, se estima que el 80% del plástico producido finalizará en los océanos, siendo los ríos una las principales vías de ingreso. La información sobre las fuentes de origen, los sumideros, la dinámica y como las variables ambientales afectan el transporte de los MPs desde los depósitos continentales a los sistemas marinos es todavía limitada. Los monitoreos de MPs presentan un problema técnico y económico, la mayor parte del conocimiento sobre la distribución de plástico en los océanos proviene de la utilización de modelos numéricos con el objetivo de comprender por qué, dónde, y cómo, el plástico entra a los sistemas acuáticos. El objetivo de la tesis radicó en implementar un modelo numérico que permita simular las trayectorias de los MPs en la región del estuario del Río de la Plata (RdP) a fin de obtener un estudio preliminar de la dinámica del transporte dadas las características hidrodinámica del estuario, así como también comprender el impacto de los principales forzantes del río (descarga continental, marea, viento y olas), evaluar los cambios en el transporte de los MPs debido a sus propiedades morfológicas trabajando con morfologías esféricas y de fibras, con radios de 10 y 150 μm de tamaño, y analizar los cambios en el transporte de los MPs debido a condiciones extremas de descarga de agua trabajando con el doble y mitad del caudal medio del RdP. Los resultados obtenidos a través de las simulaciones realizadas mostraron una alta correlación entre la hidrodinámica del RdP y la trayectoria de los MPs con flotabilidad positiva, donde el viento resultó un forzante relevante en la dinámica del movimiento de los MPs simulados. Por otro lado, se determinó la dependencia del régimen de flujo para periodos de descarga intensos sobre el transporte de MPs. A si mismo los resultados mostraron que las trayectorias se ven más influenciadas por las modificaciones en el tamaño de los MPs que por su morfología. A modo de conclusión final, cabe marcar que este trabajo representa uno de los primeros en estudiar la dinámica de MPs a través de simulaciones numéricas en la región del RdP, los resultados conseguidos pueden ser una línea inicial para comprender la dinámica de estos nuevos contaminantes sobre una de las cuencas más importantes de Sudamérica. Synthetic polymers, known as plastics, have become ubiquitous materials in modern society over the course of a few decades. Versatile and inexpensive, their production reached 390 million tons in 2019, but as a result of their ephemeral use coupled with their abundance, prolonged persistence and poor disposal, they now represent a global pollution problem for all environmental systems. Exposed to the environment, plastics can degrade into smaller particles due to physical, chemical and biological processes. Microplastics (MPs) are those smaller than 5 mm in size, those coming from the degradation of macroplastics are known as secondary MPs, while those of industrial origin or coming from textile fibres are primary MPs. PMs are new pollutants identified by the United Nations as a serious problem to be solved, due to their capacity to absorb organic pollutants and the possibility of bioaccumulation in food and tissues, they generate a risk for organisms present in the environment and even for the health of the human population; it has also been shown that they can affect soil microbiomes and even affect ecological processes. Marine ecosystems act as sinks for PM; it is estimated that 80% of the plastic produced will end up in the oceans, with rivers being one of the main routes of entry. Information on the sources, sinks, dynamics and how environmental variables affect the transport of PM from continental deposits to marine systems is still limited. The monitoring of PMs presents a technical and economic problem; most of the knowledge about the distribution of plastic in the oceans comes from the use of numerical models to understand why, where, and how plastic enters aquatic systems. The objective of the thesis was to implement a numerical model to simulate the trajectories of PMs in the estuarine region of the Rio de la Plata (ROW) to obtain a preliminary study of the transport dynamics given the hydrodynamic characteristics of the estuary, as well as to understand the impact of the main river forcings (continental discharge, tide, wind and waves), tide, wind and waves), evaluate changes in PM transport due to their morphological properties working with spherical and fibre morphologies, with radii of 10 and 150 μm in size, and analyze changes in PM transport due to extreme water discharge conditions working with double and half the mean flow of the RdP. The results obtained through the simulations performed showed a high correlation between the hydrodynamics of the RdP and the trajectory of positively buoyant MPs, where the wind was a relevant forcing agent in the dynamics of the movement of the simulated MPs. On the other hand, the dependence of the flow regime for periods of intense discharge on the transport of PMs was determined. At the same time, the results showed that the trajectories are more influenced by the modifications in the size of the PMs than by their morphology. As a conclusion, it should be noted that this work represents one of the first to study the dynamics of PMs through numerical simulations in the ROW region, the results obtained may be an initial line to understand the dynamics of these new pollutants in one of the most important basins in South America. Fil: Elisei Schicchi, Alejandra. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Este estudo foca-se na análise dos registos de Temperatura de Superfície do Mar (TSM) oriundos de boias derivantes (GDP), de um modelo numérico (MOD) e de satélites (SAT), na região da Macaronésia, no período de 30 de junho de 2019 a 30 de junho de 2020. A principal finalidade é identificar as limitações e potencialidades do uso de cada um destes métodos, nesta área. Para tal, foram utilizados o Root Mean Square Error (RMSE), Mean Bias Error (MBE), Mean Absolute Error (MAE) e correlação de Kendall para avaliar a diferença entre os três conjuntos de dados. Comparou-se estes erros por subárea de forma a estudar a variabilidade espaciotemporal. Dadas as características de cada metodologia, considerou-se as TSMGDP como a ground truth. As boias medem a TSM através de termístores e apenas têm uma cobertura de 77%. Estas medem os dados in-situ (mais confiável) e em tempo real. Quanto ao MOD, este assimila dados de boias fundeadas, derivantes, navios e imagens satélite, e nunca poderá ser independente destes. No entanto, fornece dados instantâneos a todas as horas do dia, efetua previsões e análises aos seus registos e tem uma abrangência global espacial e temporal. Por último, o SAT combina vários resultados de imagens microondas e infravermelhos. Carecem de calibração, validação por dados in-situ e tem uma cobertura global. O resultado das diferenças é a medição de diferentes profundidades da camada de superfície. Neste estudo, as diferenças entre os conjuntos de dados verificam-se maiores perante fenómenos de mesoescala, nomeadamente eddies, e estes encontram-se mais frequentes nas regiões do Arquipélago dos Açores e Cabo Verde, nos meses mais frios. This study focuses on the analysis of Sea Surface Temperature (SST) records from drifting buoys, a numerical model (MOD) and satellites (SAT), in the Macaronesia region, from June 30, 2019 to June 30, 2020. The main purpose is to identify limitations and the capabilities of the usage of each of these in this particular area. The Root Mean Square Error (RMSE), Mean Bias Error (MBE), Mean Absolute Error (MAE) and Kendall correlation were used to evaluate the differences between these three datasets. These errors were compared by sub-area in order to study the spatiotemporal variability. Regarding the characteristics of each methods, the GDP data was considered the study’s ground truth. Buoys use thermistor to take measurements of SST but only have a 77% coverage. They measure data in-situ (most reliable) and in real time. As for the MOD, it assimilates data from anchored buoys, drifts, ships and satellite images, and can never be independent from them. Moreover, it offers instantaneous data at each hour of day, it provides forecast and analysis of its records, and has a global spatial and temporal scope. SAT combines various microwave and infrared imaging results. Requires calibration and validation by data in-situ.The result of the differences is the difference in surface layer depths. In this study, the differences between the data sets are greater in the face of mesoscale phenomena (meanders and eddies), and these are more frequent in the regions of the Archipelago of the Azores and Cape Verde in the colder months.

The Northeastern region has a large part of its territory inserted in the semiarid region,which is characterized by relatively low annual rainfall levels and where the situationof access to water is aggravated in rural areas with deficient conventional supply. Oneof the alternatives for these regions is the use of groundwater, but these springs areoften exploited without knowledge of their behavior. In order to help managers betterunderstand and manage aquifers, computational models are used, which represent thesituation of the real environment. The present work aimed to evaluate the accumulationof water in the alluvium in a river stretch in this region, and to develop a numerical modelof underground flow of the porous medium. Infiltration tests were performed with theBeerkan method at three points in the study area, with collections for granulometricanalysis of the soil, where it was possible to obtain: the granulometric curve, thehydrodynamic parameters and to build the infiltration, water retention, and hydraulicconductivity curves. The soil was characterized as predominantly sandy, with infiltrationtime varying with the depth, where the average value of hydraulic conductivity andsaturated humidity was 1.84 x 10-4 m/s and 0.44, respectively. The soil presented a lowretention capacity for the tested points. An alluvial model was built using the VisualModflow software and the monitoring of water levels was achieved with a satisfactorynumerical model. The results obtained by potentiometric maps of hydraulic headsadjusted the observations. It was also possible to observe a lowering of the water table,presenting a critical situation in future scenarios with the prolongation of the drought. A Região Nordeste tem grande parte do seu território inserida no semiárido, que é caracterizado por níveis pluviométricos anuais relativamente baixos, e onde a situação de acesso à água é agravada nas zonas rurais com o abastecimento convencional deficitário. Uma das alternativas para essas regiões é a utilização da água subterrânea, porém muitas vezes esses mananciais são explorados sem conhecimento do seu comportamento. Para auxiliar os gestores a entender e gerenciar melhor os aquíferos, faz-se uso de modelos computacionais que representam a situação do ambiente real. O presente trabalho objetivou avaliar o acúmulo de água na aluvião em um trecho de rio dessa região e desenvolver um modelo numérico de fluxo subterrâneo do meio poroso. Foram realizados testes de infiltração com o método Beerkan em três pontos da área de estudo com coletas para análise granulométrica do solo, onde foi possível obter a curvagranulométrica e os parâmetros hidrodinâmicos e construir as curvas de infiltração, de retenção de água e de condutividade hidráulica do solo. Caracterizou-se o solo como preponderantemente arenoso, com tempo de infiltração variando com a profundidade, e seus valores médios de condutividade hidráulica e de umidade saturada foram de 1,84 x 10-4 m/s e 0,44, respectivamente. O solo apresentou baixa capacidade de retençãopara os pontos ensaiados. Construiu-se um modelo da aluvião utilizando o programa computacional Visual MODFLOW, e, com o monitoramento dos níveis de água, alcançou-se um modelo numérico satisfatório. Os resultados obtidos por mapas potenciométricos de cargas hidráulicas ajustaram-se às observações. Também foi possível observar o rebaixamento do lençol freático, apresentando situação crítica em cenários futuros, com o prolongamento da estiagem.