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Submitted by Pâmela CTC/E (pamela.flegr@uerj.br) on 2021-08-24T21:30:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Eiji Watanabe - 2021 - Completa.pdf: 4241594 bytes, checksum: 47bf6cb8616607e220873d93b700e052 (MD5) Made available in DSpace on 2021-08-24T21:30:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Eiji Watanabe - 2021 - Completa.pdf: 4241594 bytes, checksum: 47bf6cb8616607e220873d93b700e052 (MD5) Previous issue date: 2021-05-13 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES This work presents a heat conduction problem in a laminated composite with heating through the application of a heat flux on the lower surface and exchanging heat with the environment by convection on the upper surface and aims to evaluate and detect the possible existence of contact failures in the region of an adhesive that joins the layers. The problem equations were written following a single domain formulation, which makes it possible to write the same system of equations for the different problem domains, just writing the material properties as functions with spatial variation. Due to the high computational cost observed to solve the associated direct problem, in this work two different reduced models are proposed that represent an approximation of the complete model, but with lower computational cost. The first involves modeling the adhesive region using an Improved Lumped formulation. In turn, the second involves modeling the top layer of material. The direct problem was solved using the NDSolve function of the software Mathematica and to verify the convergence of the solution both the Classical Integral Transform Technique and the software COMSOL were used. The failures detection, for both proposed models, involves the estimation of functions with spatial variation. The inverse problem was solved using the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method within a Bayesian approach, which was implemented with the Metropolis Hastings algorithm with Total Variation priori. Failure detection methodologies were analyzed through simulated temperature measurements. It was observed that the proposed reduced models were able to estimate the contact failure region in all cases considered with reduced computational cost . Este trabalho apresenta um problema de condução de calor em um compósito laminado com aquecimento por meio da aplicação de um fluxo de calor na superfície inferior e trocando calor com o ambiente por convecção na superfície superior e tem como objetivo avaliar e detectar a possível existência de falhas de contato na região de um adesivo que une as camadas. As equações do problema foram escritas obedecendo a uma formulação de domínio único, que possibilita redigir o mesmo sistema de equações para os diferentes domínios do problema, bastando apenas escrever as propriedades dos materiais como funções com variação espacial. Devido ao alto custo computacional observado para solucionar o problema direto associado, neste trabalho são propostos dois modelos reduzidos diferentes que representam uma aproximação do modelo completo, porem com menor custo computacional. O primeiro envolve a modelagem da região do adesivo utilizando uma formulação Improved Lumped. Por sua vez, o segundo envolve a modelagem da camada superior do material. O problema direto foi resolvido utilizando a função NDSolve do software Mathematica e para verificar a convergencia da solução foi utilizada a técnica da transformada integral clássica e o software COMSOL. A identificac ̧ao de falha, para ambos os modelos propostos, envolve a estimativa de funções com variação espacial. O problema inverso foi resolvido utilizando o metodo de Monte Carlo via Cadeias de Markov (MCMC) dentro de uma abordagem Bayesiana, que foi implementado com o algoritmo de Metropolis-Hastings com priori Total Variation. As metodologias de detecc ̧ao de falhas foram analisadas por meio de medidas simuladas de temperatura. Foi observado que os modelos reduzidos propostos foram capazes de estimar a regiao de falha de contato em todos os casos considerados com redução do custo computacional.

The environmental, economic, and social consequences of dam breaks are catastrophic and require their prior knowledge to minimize risks. These consequences are directly related to rupture breach parameters, such as formation time and breach geometry (width, height, and lateral slopes). These parameters must be adequately representative of a real rupture to obtain a rupture hydrograph also representative (temporal evolution, volume, and peak flow). This representation becomes more reliable as the closer to the actual consequences of a rupture it is, thus creating conditions for an adequate emergency action plan. This research evaluates the parameters of breach formation for a possible rupture, specifically for the case of reservoirs in a sequence, also called cascade reservoirs. The adopted methodology uses physical reduced models and numerical modeling to define these parameters, trying to represent two cascade dams, based on a reference case, determining their values in each dam after the simulated rupture events. RESUMO As consequências ambientais, econômicas e sociais das rupturas de barragens são catastróficas e demandam seu conhecimento prévio para minimização dos riscos. Essas consequências estão diretamente relacionadas às brechas de ruptura, cujos parâmetros de tempo de formação e geométricos – largura, altura e declividades dos taludes laterais – devem ser adequadamente representativos de uma ruptura real, para que se possa obter um hidrograma de ruptura representativo (evolução temporal, volume e vazão de pico). Esta representação se torna mais fidedigna quanto mais próxima das consequências reais de uma ruptura, criando condições para respostas à emergência mais adequadas. Assim, esta pesquisa determina os parâmetros de formação de brecha para ruptura hipotética, especificamente para o caso de reservatórios em cascata (em série ou em cadeia). Para que possam ser determinados estes parâmetros, a metodologia utiliza modelos físicos reduzidos e modelagem numérica procurando representar duas barragens justapostas em cascata, baseadas em um caso de referência, determinando os parâmetros resultantes em cada barramento após os eventos de ruptura simulados.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais As consequências ambientais, econômicas e sociais das rupturas de barragens são catastróficas e demandam seu conhecimento prévio para minimização dos riscos. Essas consequências são função direta das brechas de ruptura, cujas formas geométricas e os parâmetros de formação, tais como tempo de formação e parâmetros geométricos como largura, altura e declividade dos taludes laterais das brechas devem ser adequadamente representativos para que se possa obter um hidrograma de ruptura (forma, volume e vazão de pico) o mais próximo possível daquele que ocorreria em caso de uma ruptura real de uma estrutura qualquer em estudo. Quanto mais fidedigna esta representação, mais próximas às reais serão as consequências determinadas, criando condições para uma resposta à emergência mais adequada. Esta pesquisa determina os parâmetros de formação de brecha da ruptura hipotética especificamente para o caso de reservatórios em cascata. Para que possam ser determinados estes parâmetros, a metodologia utiliza modelos reduzidos, procurando representar duas barragens próximas, baseados em barragens existentes, para determinar os hidrogramas resultantes de cada barramento após os eventos de ruptura simulados. A partir dos parâmetros obtidos procede-se à simulação em programa de modelagem hidrológica para obter hidrogramas representativos das rupturas, segundo os resultados dos parâmetros de brecha desta pesquisa, considerando os reservatórios em cascata e, para efeito comparativo, procede-se a mesma simulação com parâmetros de brechas de outras pesquisas já realizadas e.g. MacDonald e Langridge-Monopolis (1984), Von Thun e Gillette (1990) e principalmente Froehlich (1987, 1995, 2008). Em seguida, os hidrogramas de ruptura obtidos foram propagados em programa de modelagem hidráulica computacional bidimensional, para obter as respectivas manchas de inundação. Por meio de análise dos parâmetros destas manchas de inundação, profundidade, tensão de arraste, risco hidrodinâmico e velocidade de escoamento, realizou-se uma análise das discrepâncias entre os parâmetros de brecha estimados conforme as diversas metodologias estudadas. Os resultados indicaram um tempo de formação 30% menor e uma brecha 40% mais larga para a barragem de jusante. Para os testes foi desenvolvido um material sintético padronizado, para substituir os solos. Environmental, economic and social consequences of a dam break are catastrophic. Geometric and breach formation parameters, such as formation time, breach width, breach height and breach lateral slope must be adequately estimated to obtain a rupture hydrograph (duration, shape, volume and peak flow) closest to that one which would occur in case of a real rupture. Therefore, dimensional evaluations are required to properly reproduce breach formation mechanisms adequately. By increasing the representativeness of the consequences estimated, the effectiveness of the respective emergency plan is also increased, reducing associated risks. This research evaluates the hypothetical breach formation parameters specifically for reservoirs which fail in cascade. To determine these parameters, the methodology uses reduced models to simulate the failure of two sequential dams, based on existing dams, to determine the outcoming hydrographs. Outflow hydrographs were determined using hydrological modelling software, considering the breach parameters determined on the reduced model of the cascade reservoirs’ failure. The same simulations were carried out with breach parameters from empirical methodologies available in the literature e.g. MacDonald and Langridge-Monopolis (1984), Von Thun and Gillette (1990) and Froehlich (1987, 1995, 2008). These outflow hydrographs were used as input to a two-dimensional computational hydraulic model, from which the respective flood levels were obtained. By analysis of the parameters of these flood maps, depth, flow velocity, shear stress and hydrodynamic risk, the discrepancies between the breach parameters related to each methodology were evaluated. Results indicated a reduction of 30% on breach formation time and a 40% widening on breach width for the downstream dam. For the tests a standardized synthetic material was developed, replacing the soils.

A operação de vertedouros de barragens de baixa queda e grande vazão específica leva à formação de ressaltos hidráulicos com baixos números de Froude (Fr1 < 4,5). Estes ressaltos apresentam pouca eficiência na dissipação de energia e se caracterizam por propagarem ondas a jusante, por grandes distâncias, nos cursos fluviais. A presente pesquisa teve o objetivo de validar um método de análise de dados de ondas geradas a jusante de estruturas de vertimento de barragens de baixa queda e grande vazão específica e, desta forma, contribuir para o entendimento dos padrões das ondas formadas pela operação dessas estruturas visando fornecer informações que possam ser utilizadas em obras de proteção de margens. Dois modelos reduzidos foram utilizados para obtenção dos parâmetros de altura e período de ondas. Os dados obtidos foram analisados por meio de técnicas usuais da hidráulica marítima. O tratamento dos registros de ondas através da análise no domínio da frequência evidenciou a importância da utilização de filtros do tipo passa-baixa em condições de ensaio onde foram verificadas energias associadas a frequências sabidamente não relacionadas às causas dos fenômenos físicos investigados. Diferentes critérios de identificação de ondas foram avaliados na análise no domínio do tempo. O critério que utiliza 4 pontos foi escolhido para a identificação das flutuações da superfície livre como ondas propriamente ditas. Os resultados obtidos na avaliação dos estudos experimentais indicaram que os parâmetros de altura e período de ondas estão mais relacionados à vazão escoada e, consequentemente ao número de Froude, do que à submergência do ressalto hidráulico. Através de adimensionalizações foi possível definir relações entre os parâmetros das ondas e grandezas típicas da hidráulica fluvial relacionadas ao ressalto hidráulico. As relações obtidas permitiram definir expressões preditivas para os parâmetros estudados, fornecendo informações para a avaliação de uma proteção de margens com uso de enrocamentos. The operation of spillways of low-fall dams and high specific flow leads to the formation of hydraulic jumps with low Froude numbers (Fr1 < 4.5). These jumps present low energy dissipation efficiency and are characterized by propagating waves downstream for long distances. This research aims at validating a method for analyzing wave data generated downstream of low fall and high specific flow spillway structures. It also aims at contributing to the understanding of the wave patterns formed by the operation of these structures, in order to provide information to be used in river bank protection works. Two reduced models are used to obtain the parameters of the height and period of the waves. The generated data are then analyzed through the employment of usual techniques of coastal hydraulics. The treatment of wave records through frequency domain analysis demonstrates the importance of using low-pass filters in test conditions where energies associated with frequencies known as not related to the investigated physical phenomena have been verified. Different wave identification criteria are evaluated in the time domain analysis. The approach that uses 4 points is chosen for wave identification. Results indicate that wave parameters are more related to the outflow, and, consequently, to the Froude number, than to the submergence of the hydraulic jump. Through dimensioning techniques, it is possible to define relations between the wave parameters and typical river hydraulics features related to the hydraulic jumps. The obtained relations allowed the definition of predictive expressions for the studied parameters, providing information for the evaluation of a rockfill river bank protection.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2019. A utilização do Método dos Elementos Discretos (DEM) aplicada a problemas de contorno geotécnicos ainda esbarra na capacidade computacional devido à grande quantidade de partículas necessárias a representação do fenômeno em tamanho real. Uma abordagem intermediária que viabilizaria a utilização do DEM é sua aplicação aos modelos reduzidos. Os modelos reduzidos permitem o controle de todas as variáveis envolvidas em obras geotécnicas, no entanto, apresentam como limitação a necessidade de definição de um fenômeno principal a ser estudado. Os modelos físicos, em escala real e reduzida, são bastante utilizados para o estudo dos mecanismos de ruptura das fundações devido ao empiricismo envolvido no seu dimensionamento bem como na obtenção de parâmetros de resistência. Dessa forma, essa pesquisa avaliou a potencialidade da utilização do Método dos Elementos Discretos (DEM) combinado a modelos reduzidos bidimensionais em fundações. Inicialmente, foi realizada a calibração dos parâmetros das partículas (mesoscópicos) e de contato (microscópicos) a fim de replicar o fenômeno macroscópico obtido no ensaio biaxial pelo método da tentativa e erro. O ensaio biaxial foi performado com aproximadamente 1.900 partículas por meio do software YADE - Yet Another Dynamic Engine. Este ensaio permitiu avaliar a influência dos parâmetros em nível de partícula (coeficiente de Poisson da partícula; módulo de Young da partícula; e coeficiente de atrito) no comportamento macroscópico da amostra. Após a calibração dos parâmetros da partícula, foi realizada a etapa de validação dos parâmetros por meio da simulação de uma prova de carga, inicialmente em um bloco de fundação, e posteriormente em um radier estaqueado com estacas curtas e longas no mesmo software. Este ensaio resultou em uma amostra com aproximadamente 37.000 partículas. A validação permitiu comparar se o comportamento mecânico numérico foi similar ao encontrado nos modelos reduzidos, considerando os parâmetros calibrados, bem como quais parâmetros mesoscópicos e microscópicos mais influenciaram o comportamento mecânico da prova de carga estudada. Além disso, foi possível comparar as superfícies e cargas de ruptura obtidas a partir da utilização do DEM com as superfícies considerando a solução proposta pela teoria da plasticidade por meio da resolução Teorema de Análise Limite por meio do software OptumG2. Conclui-se que o ângulo de atrito foi responsável por governar a ruptura e a porção final do comportamento elástico-linear da curva. O módulo de Young, no entanto, afetou mais o trecho inicial do comportamento elástico linear. Essa metodologia apresentou-se como uma ferramenta eficiente para prever as superfícies de ruptura, que são bastante similares às propostas de forma analítica e pelo Teorema de Análise Limite. No entanto, em termos quantitativos, a falta de absoluta similaridade geométrica entre o experimento físico e o ensaio numérico introduziu limitações na hora de comparar as cargas de ruptura. The use of the Discrete Element Method (DEM) applied to geotechnical contour problems still bumps into computational capacity due to the large number of particles to represent the phenomena. An intermediate approach that enables the use of DEM is its application to reduced models. The reduced models controls all selected variables in geotechnical works, however, have as limitation the need to define a main phenomenon to be studied. The physical models, in real scale and reduced, are widely used for the study of mechanisms of rupture of foundations due to the empiricism involved in its dimensioning, as well as in the parameters of resistance. Thus, this research evaluated the potential use of the Discrete Element Method (DEM) combined with two-dimensional reduced models in foundations. Initially, the particles (mesoscopic) and contact (microscopic) parameters were calibrated at the end of a replication or macroscopic phenomenon that occur in biaxial test by trial and error method. The biaxial test was performed with approximately 1,900 particles using YADE - Yet Another Dynamic Engine software. This biaxial test allowed to evaluate the influence of the particle level parameters (particle Poisson's ratio; particle Young's modulus; and friction coefficient) on the macroscopic behavior of the sample. After calibration of the particle parameters, the parameter validation step was performed by simulating a load test, initially in a shallow foundation, and later in a radier with short and long piles in the same software. This sample resulted in approximately 37,000 particles. The validation allowed comparing if the numerical mechanical behavior was similar to that found in the reduced models, considering the calibrated parameters, as well as which mesoscopic and microscopic parameters most influenced the mechanical behavior of the load test studied. Moreover, it was possible to compare the rupture surfaces obtained from the use of DEM with the surfaces considering the solution proposed by the plasticity theory through the Limit Analysis Theorem, to obtain these surfaces the OptumG2 software was used. It was concluded that the friction angle was responsible for governing the rupture and the final portion of the elastic-linear behavior of the curve. Young's modulus, however, most affected the initial stretch of linear elastic behavior. This methodology has been presented as an efficient tool for predicting the rupture surfaces, which are very similar to those proposed analytically and by the Limit Analysis Theorem. However, in quantitative terms, the lack of absolute geometric similarity between the physical experiment and the numerical test introduced limitations in comparing the ultimate loads.

Durante as operações de descomissionamento, que são realizadas ao fim da vida útil das plataformas de exploração de petróleo, toda a infraestrutura instalada no leito marinho deve ser removida. Os sedimentos marinhos encontrados em alto mar geralmente são compostos por argilas de baixa resistência, com perfil normalmente adensado e baixa condutividade hidráulica. A aplicação de carregamentos de tração com velocidades elevadas nestes solos acarreta o desenvolvimento de poropressões negativas (sucção), o que aumenta significativamente os esforços necessários para a extração de equipamentos submarinos apoiados sobre fundações rasas conhecidas como mudmats. O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de fundações superficiais submetidas a cargas de arrancamento e o desenvolvimento de poropressão negativa sob a base, através de experimentos em modelo reduzido com solos argilosos. Os ensaios foram realizados em laboratório com um modelo de fundação quadrada, empregando diferentes velocidades de extração. A mistura argilosa utilizada foi composta por 85% de caulim e 15% de bentonita (em massas secas) e teor de umidade de 120%, com a finalidade de obter um solo argiloso com propriedades geotécnicas similares às dos solos offshore da bacia de Santos. A resistência não-drenada do solo foi investigada através de ensaios de T-bar e palheta em miniatura, tendo-se observado perfis com acentuado incremento de resistência superficial e crescimento linear com a profundidade. Os ensaios de arrancamento em modelo reduzido permitiram observar aumentos expressivos da resistência à extração e da sucção gerada com a velocidade de atuação. Ensaios de compressão da fundação foram realizados para comparação e análise dos fatores de carga em cada caso. Os resultados foram comparados com dados obtidos em centrífugas geotécnicas e apresentaram tendências semelhantes. When the production of offshore oil and gas platforms is finished, all subsea infrastructures are required to be removed from the seabed, during decommissioning operations. In deep water environments, soils are usually composed by normally consolidated clays featuring low shear strengths and hydraulic conductivity. The application of tensile loads with high rates in such sediments generate negative excess pore pressures (suction), which may increase substantially the loads required for retrieval of subsea equipment and their underlying shallow foundations known as mudmats. The purpose of this study is to investigate the behavior of shallow foundations subjected to uplift loads and the development of suction under its base through small scale tests in clay. Laboratory tests were performed with a square model foundation using various uplift velocities. An artificial clayey mixture composed of 85% kaolin and 15% sodium bentonite (in dry masses) with moisture content of 120% was used in all experiments, in order to obtain a soil with geotechnical properties similar to those of marine clays from the Santos Basin. The undrained shear strength profiles, investigated through miniature T-bar and vane tests, showed a large strength increment near the clay surface and linear increase with depth. The uplift tests allowed observation of significant increase in both uplift resistance and generated suction with uplift rate. Compression tests were also conducted for comparison of behavior and bearing capacity factors. The results obtained were compared to centrifuge tests data from other studies and showed similar trends.

Considerando a importância do uso de modelos reduzidos no estudo do conforto térmico na criação de aves objetivouse, com o presente trabalho, testar em um galpão comercial de frangos de corte pesadas e três modelos reduzidos construídos em diferentes escalas (1:4, 1:8 e 1:12), a validade das relações propostas e determinar, também, a escala de redução ideal para este tipo de experimento, no qual o conforto térmico foi avaliado por meio do índice de temperatura de globo negro e umidade (ITGU). Com base nos resultados pode-se concluir que, para as condições de operação e critérios de projeto estabelecidos, utilizando o ITGU como índice térmico ambiental de instalações agrícolas, é possível predizer as condições térmicas ambientais em um protótipo, a partir de modelos reduzidos em até 12 vezes. Considering the importance of the use of reduced models to the study of thermal comfort on the poultry, this work had the objective to test, in a natural scale of commercial poultry building and three reduced models constructed with different scales (1:4, 1:8 and 1:12), the validity of the relations that have been proposed. Another objective of this work was finding the ideal scale to this type of experiment where the thermal comfort was evaluated using the black globe and humidity (BGHI). Based on results it can be concluded that, for the operating conditions and established design criteria, and using the BGHI as environment thermal index of farms building, it is possible to predict the thermal environment conditions in a prototype based on reduced models up to 12 times.

A análise de descontinuidades é cada vez mais comum quando se necessita caracterizar de maneira mais precisa os maciços rochosos. Em geotecnia, essa caracterização é importante para avaliar a qualidade geomecânica e anisotrópica de maciços usados para fundações, ombreiras de barragens, túneis, taludes, entre outros. Sendo assim, novas técnicas de aquisição de dados e interpretação das condições dos maciços devem ser desenvolvidas e otimizadas. Com isso, o uso da eletrorresistividade azimutal se torna uma ferramenta muito útil para aquisição de dados, pois é um método efetivo, de baixo custo e pouco invasivo, além de ser bastante eficaz na caracterização de anisotropias elétricas condicionadas por descontinuidades. Por conseguinte, pretende-se nesse trabalho utilizar configurações distintas de eletrodos em modelo reduzido de laboratório, usando a técnica azimutal para avaliar a precisão e acurácia dos mesmos. Os experimentos foram conduzidos em maciço rochoso formado pela junção de placas de mármore, com uma família de descontinuidades com aberturas distintas. O levantamento azimutal foi feito empregando os arranjos Wenner, Schlumberger, Dipolo-dipolo Equatorial e Quadrático. Foram realizadas quatro etapas, sendo na primeira simulada uma descontinuidade central de 0,5 mm completamente preenchida por areia e outras formadas pelo encontro das placas de mármore e sobre o maciço colocou-se 1,8 cm de areia saturada. Na segunda e na terceira usou-se a mesma configuração de descontinuidades, porém com uma cobertura de areia saturada de 5 cm e 8 cm, respectivamente. Na quarta etapa, distribuíram-se descontinuidades de 5 mm preenchidas por areia por todo o modelo e adicionou-se 5 cm de areia acima. Variaramse os espaçamentos dos eletrodos afim de investigar porções do maciço mais profundas. Foi possível avaliar a anisotropia elétrica do modelo, qual arranjo é mais sensível a esse parâmetro, assim como a resistividade aparente média e as profundidades de investigação atingidas. Ao fim, concluiu-se que o arranjo Wenner atendeu melhor aos objetivos propostos inicialmente no trabalho. The discontinuities analysis is increasingly common when you need to characterize more precisely a rock. In geotechnics, this characterization is important to evaluete the geomechanics quality and anisotropic of the rock used, such as foundations, abutments of dams, tunnels, embankments, among others. Therefore, new data acquisition techniques and interpretation of the conditions of rock must be developed and optimized. Thus, the use of azimuthal resistivity becomes a very useful tool for data acquisition, it is an effective method, low cost and less invasive, and is quite effective in characterizing electrical anisotropy conditioned by discontinuities. Therefore, it is intended in this search using different configurations of electrodes in laboratory model using the azimuthal technique for evaluating the precision and accuracy. The experiments were conducted in rock formed by the junction of slabs of marble, with a family of discontinuities with different openings. The azimuth survey was conducted using the Wenner, Schlumberger, Dipole-dipole Equatorial and Quadratic. Four steps were performed, and the first simulated a central discontinuity of 0.5 mm completely filled with sand and others formed by the meeting of marble plates and on the rock was placed 1.8 cm of saturated sand. In the second and the third used to discontinuities same configuration, but with a saturated sand cover the rock 5 cm and 8 cm, respectively. In the fourth stage, distributed to 5 mm discontinuities filled with sand around the pattern and added of 5 cm the sand above the model. They varied the spacing of the electrodes in order to investigate the deeper rock portions. It was possible to evaluate the electrical anisotropy of the model, which arrangement is more sensitive to this parameter, and the average apparent resistivity and the affected investigation depths. In the end, it was concluded that the Wenner attended better than initially proposed objectives.

Estudos de viabilidade técnica e econômica das eclusas são indispensáveis, assim como de segurança das embarcações durante o processo de transposição de nível. O estudo dos esforços sobre as amarras das embarcações visa minimizar custos e garantir esta segurança através da identificação das situações de ocorrência dos esforços extremos sobre as amarras das embarcações, bem como dos fatores que interferem direta ou indiretamente. Foram realizados ensaios em modelo reduzido de escala 1:25, tanto durante processo de enchimento como de esvaziamento da câmara da eclusa, variando sua velocidade de enchimento/esvaziamento, bem como a composição dos comboios em transposição. Este trabalho apresenta medições de esforços em uma eclusa hipotética de alta queda com sistema de enchimento/esvaziamento hidrodinamicamente balanceado, construída no LAHE (Laboratório de Hidráulica Experimental) de FURNAS Centrais Elétricas, esperando identificar as situações críticas de ocorrência dos maiores esforços. Technical and economic feasibility studies on locks, as well as of vessel safety during level transposition procedures are essential. The studies of hawser forces aim at minimizing costs and ensuring this safety by identifying situations of extreme forces on vessel mooring ropes and factors that interfere directly or indirectly. Assays were performed on 1:24 scale models, during the filling and emptying process of the lock chamber varying the speed of filling / emptying and composition of barges. This paper presents measurements of forces in a hypothetical high drop lock with a hydrodynamically balanced filling / emptying system, built at LAHE (Hydraulics Experimental Laboratory), FURNAS, expecting to identify critical situations when the greatest forces occur.

A implantação de barramentos sejam eles para geração de energia, abastecimento de água, irrigação, dentre outros, tem promovido o impedimento da migração de peixes de piracema. No intuito de minimizar os efeitos negativos, causados por esses empreendimentos, surge em Minas Gerais a Lei 12.488, que obriga a construção de mecanismos para transposição de peixes (MTP) em barramentos, caso sejam necessários. Entretanto, a construção destes mecanismos em nosso país se baseia em modelos americanos, canadenses e europeus. No intuito de se conhecer o escoamento no mecanismo de transposição de peixes construído na UHE de Igarapava, realizaram-se testes em um modelo reduzido desse sistema na escala de 1:20. O mapeamento foi realizado com o auxilio de um Anemômetro LASER Doppler. Fez-se um conjunto de medidas em oito diferentes planos, e estes planos foram subdivididos em áreas de 10 x 10mm. Após o mapeamento foi possível “desenhar”, com auxílio do Matlab, os mapas representativos das iso-velocidades e vetores que ocorrem no MTP. Para isso utilizou-se de uma escala em cores nos contornos das iso-velocidades, onde as cores correspondem a magnitude das velocidades medidas, e o mapa de setas o direcionamento do escoamento, para verificação do comportamento do mesmo. Building a dam for hydropower, water supply, irrigation, and other purposes has an impact on fish migration. In order to solve this, the state of Minas Gerais introduced Law 12,488 law, which makes it mandatory to build a fishway in the dam when necessary. However the fishways built in Brazil, are similar to American, Canadian and European fishways. In order to know the flow in Igarapava Dam fishway, the system was tested on a 1:20 scale model. The test was performed using a LASER Doppler Anemometer on various planes. Then velocity color contours and arrow maps were drawn using MatLab, to find out the velocity field and flow behaviour in this fishway.

Considering the importance of the use of reduced models to the study of thermal comfort on the poultry, this work had the objective to test, in a natural scale of commercial poultry building and three reduced models constructed with different scales (1:4, 1:8 and 1:12), the validity of the relations that have been proposed. Another objective of this work was finding the ideal scale to this type of experiment where the thermal comfort was evaluated using the black globe and humidity (BGHI). Based on results it can be concluded that, for the operating conditions and established design criteria, and using the BGHI as environment thermal index of farms building, it is possible to predict the thermal environment conditions in a prototype based on reduced models up to 12 times. Considerando a importância do uso de modelos reduzidos no estudo do conforto térmico na criação de aves objetivouse, com o presente trabalho, testar em um galpão comercial de frangos de corte pesadas e três modelos reduzidos construídos em diferentes escalas (1:4, 1:8 e 1:12), a validade das relações propostas e determinar, também, a escala de redução ideal para este tipo de experimento, no qual o conforto térmico foi avaliado por meio do índice de temperatura de globo negro e umidade (ITGU). Com base nos resultados pode-se concluir que, para as condições de operação e critérios de projeto estabelecidos, utilizando o ITGU como índice térmico ambiental de instalações agrícolas, é possível predizer as condições térmicas ambientais em um protótipo, a partir de modelos reduzidos em até 12 vezes.

Este artigo apresenta a aplicação de uma técnica de controle do tipo backstepping a sistemas de pós-tratamento de gases de escape em veículos diesel operando com catalisadores SCR (selective catalytic reduction). A lei de controle é projetada para um modelo reduzido do sistema SCR, adequado ao controle em malha fechada e também à implementação nas unidades de controle eletrônico. O desempenho dessa lei de controle é avaliado em simulações computacionais por meio de ciclos de testes estático e dinâmico, tanto para situações em que os parâmetros de entrada assumem valores nominais, quanto para aquelas em que esses parâmetros apresentam perturbações. This paper presents the results concerning the application of a backstepping based control law to urea-SCR (selective calalytic reduction) aftertreatment systems in diesel engines. The devised control law is applied over a reduced order model for the SCR catalyst, which is effective for closed-loop control and, besides that, can be embedded in diesel electronic control units. The performance of the controller is evaluated in computer simulations by means of static and dynamic testing cycles, both for nominal and disturbed system's parameters.

Esta dissertação tem como enfoque principal abordar o tema de esforços nas amarras das embarcações durante o processo de eclusagem. A principal motivação foi a busca em atender a legislação brasileira, a qual vem incentivando a utilização do transporte hidroviário e a construção de novas eclusas, tendo em vista a atratividade econômica deste meio de transporte. O estudo foi desenvolvido a partir da modelagem e elaboração de um sistema de medição de esforços, almejando a verificação de sua aplicabilidade na previsão de esforços sobre as amarrações das embarcações. A investigação dos esforços hidrodinâmicos sofridos pela embarcação durante o enchimento e esvaziamento das eclusas de alta queda foi possível com a construção deste sistema de medição em um modelo reduzido de uma eclusa de alta queda. Foram realizados 42 ensaios para diferentes situações iniciais, variando a composição e o peso total da embarcação, bem como a velocidade de abertura da comporta dos condutos de enchimento e esvaziamento da eclusa. A realização destes ensaios permitiu a confirmação das relações existentes entre esforços máximos medidos com o aumento da velocidade de abertura das comportas de enchimento e esvaziamento e entre os esforços máximos com o peso deslocado e área ocupada pela embarcação na eclusa. Possibilitou, também, a constatação de que os valores dos esforços máximos durante o processo de enchimento são superiores àqueles verificados no esvaziamento da câmara da eclusa. A partir destes resultados, foram propostas duas equações que relacionam a razão da força máxima pelo peso da embarcação com a razão das áreas da embarcação com a da câmara da eclusa e com o próprio peso da embarcação, evidenciando a relação existente entre a força máxima com o peso e a área da embarcação. This piece of work disserts about the hawser forces in the vessels during the lock operational. The main motivation was the quest to attend the Brazilian legislation, which has encouraged the use of the hydroways and construction of new locks, in view of the economic attractiveness of this transportation medium. The study was developed from the modeling and development of a measurement system of hawser forces, aiming to verify its applicability in forecasting the vessels mooring forces. The investigation of hydrodynamics forces suffered by the vessel during the process of filling and emptying high lift locks became possible with construction of this measuring system in a reduced scaled model of a generic high lift lock. There was realized 42 tests with different initial conditions, varying the vessel´s size and its total weight, as well, varying the gate´s opening velocity localized in the conducts of the filling and emptying system. This tests made it possible to confirm the existence of relationship between maximum hawser forces and this gate´s opening speed and the vessel´s size and its total weight. With this tests, it became viable to find out that the values of maximum hawser forces during the lock´s chamber filling process are greater than during its emptying process. From these results, it was proposed two formulas relating the ratio of maximum hawser force with the vessel´s weight and the ratio of the area occupied by the vessel with the lock chamber area and, as well, the vessel´s weight. This showed the existence of relationship between the maximum hawser forces and the vessel´s weight and its area.

Eclusas de navegação são estruturas utilizadas para transposição de desníveis por embarcações. Estes desníveis podem ser causados por obstáculos naturais ou artificiais. As eclusas de navegação devem ter como principais características a realização de uma transposição rápida e segura das embarcações. O estudo dos escoamentos a jusante das comportas nos condutos de enchimento e esvaziamento das eclusas são de grande importância, pois são escoamentos altamente turbulentos e com altas velocidades e regiões de baixas pressões, essas, por sua vez, podem ocasionar o fenômeno de cavitação. A cavitação tem efeitos nocivos às estruturas, podendo causar desde vibrações até a erosão nas estruturas de concreto. Esta pesquisa busca verificar o comportamento e desenvolver critérios para estimar as pressões mínimas a jusante de comporta tipo segmento invertida, quando da operação da mesma em condutos de enchimento e esvaziamento de eclusas de navegação. Para atendimento desses objetivos, foi construído, no laboratório de hidráulica experimental LAHE, um modelo hidráulico reduzido de uma eclusa de navegação, onde foram realizados os ensaios com medição de pressões “instantâneas” a jusante da comporta no teto e na base do conduto. Essas medições foram realizadas para diferentes condições de aberturas e cargas a montante da comporta em regime permanente e em regime transitório, onde foram utilizadas diferentes velocidades de operação da comporta. Através das análises das pressões, foi possível verificar que a condição em regime permanente é mais crítica que a em regime transitório, sugerindo que se utilize esta situação para a previsão das pressões mínimas que podem ocorrer durante a operação da comporta. Navigation Locks are structures used for raising and lowering boats between stretches of water of different levels on rivers due to natural or artificial obstacles. Navigation Locks’ design shall aim a safe and fast boat transposition. The study of flow downstream of tainter gates inside the conduits is important because of the flow characteristics that are highly turbulent and with areas of low pressure. The occurrence of low pressure may induce the cavitation phenomenon which causes severe damages, going from vibration to erosion in concrete structures. This research aims to verify the behavior and to develop a criterion to estimate low flow pressures downstream of a tainter gate during its operation in conduits of navigation locks during the chamber filling and empting. To fulfill this aim, it has been built, at the hydraulic experimental lab of Furnas, a reduced scale model of a navigation lock, where were held studies with instantaneous measure of pressure downstream the gate, both in the upper and lower conduit level. Those studies were made for different conditions of the gate’s aperture and water level upstream it for both permanent and transitory flows. Different speeds of gate aperture were also studied. By analyzing the results it was possible to conclude that, regarding to minimum pressures, the permanent flow condition is more severe than the transitory one indicating that the former shall be used to predict the lower pressures in similar conditions.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-21Bitstream added on 2014-06-13T18:45:24Z : No. of bitstreams: 1 gomesfilho_js_dr_jabo.pdf: 765540 bytes, checksum: 15848770f797f69a1af286f79d7dc8d4 (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Quatro experimentos foram conduzidos para avaliar o efeito do sombreamento artificial e da pintura dos telhados na melhoria do conforto térmico de modelos reduzidos simulando galpões avícolas. Em todos os experimentos foram utilizadas coberturas com telha de fibrocimento, novas, sem cimento amianto, com 4,0mm de espessura. O Experimento 1 foi realizado na Universidade Estadual do Maranhão (UEMA), câmpus de São Luís, onde foram testados cinco tipos de coberturas: 1- sem tela, sem pintura (STSP – controle); 2- com tela a 0,05m de altura da telha, sem pintura (CT5SP); 3- com tela a 0,05m de altura da telha, com pintura (CT5CP); 4- com tela a 0,08m de altura da telha, sem pintura (CT8SP) e 5- com tela a 0,08m de altura da telha, com pintura (CT8CP). Foram determinados o Índice de Temperatura de Globo Negro e Umidade (ITGU), a Carga Térmica de Radiação (CTR) e a Entalpia Específica (H). As colheitas das variáveis meteorológicas (temperaturas de globo negro, de bulbo seco, de bulbo úmido e velocidade do vento) foram realizadas durante 12 dias experimentais (04 a 15 de nov. de 2009) às 10:00, 12:00, 14:00 e 16:00 horas. O tipo de cobertura CT5SP foi o que apresentou os melhores valores para ITGUcorr (79,81) e H (78,84 KJ.Kg-1 de ar seco). O melhor resultado para CTRcorr foi apresentado pelo tratamento CT5CP (480,12 W.m-2). O Experimento 2 foi realizado na Universidade Estadual Paulista (UNESP), câmpus de Jaboticabal, onde foram testados os mesmos tipos de coberturas do Experimento 1. As colheitas e registro das variáveis meteorológicas foram realizadas por 40 dias (13 de fev. a 24 de mar. de 2010), nos mesmos horários do Experimento 1. O tipo cobertura que proporcionou menor resultado para o ITGU (83,86) e H (86,41 KJ.Kg-1 de ar seco) foi o CT8CP. A menor CTR (549,52 W.m-2) foi verificada na cobertura CT5CP. O Experimento 3 objetivou verificar o efeito de dois tipos de telas... Four experiments were conducted to assess the effect of shading and painting of roofs improving thermal comfort in reduced models of poultry houses. In all the experiments were used with roofing cement tile, new, no asbestos cement, with 4.0 mm thick. The first experiment was conducted at the Universidade Estadual do Maranhão (UEMA), campus of São Luís, where were tested five types of coverage: 1 - no shading, no paint (STSP - control), 2 - with shading 0.05 m in height tile, unpainted (CT5SP) 3 - with shading 0.05 m in height tile with painting (CT5CP) 4 - with shading 0.08 m in height tile, unpainted (CT8SP) and 5 – with shading 0.08 m height of the tile with painting (CT8CP). Were evaluated the index of black globe temperature and humidity (BGTHI), the Heat Load (HL) and the specific enthalpy (H). The readings of meteorological variables (black globe temperature, dry bulb, wet bulb temperatures and wind speed) were measured during 12 experimental days (from nov. 4th to 15th, 2009) at 10:00, 12:00, 14: 00 and 16:00 hours. The type of coverage CT5SP had the lowest values for BGTHI (79,81) and H (78,84 KJ.Kg-1 dry air). The best result for CTRcorr (480,12 W.m-2) was presented by treatment CT5CP. The second experiment was conducted at Universidade Estadual Paulista (UNESP), campus of Jaboticabal, where were tested the same types of coverages of Experiment 1. The collection and recording of meteorological variables were performed for 40 days (from feb. 13th to 24th, 2010), at the same times of Experiment 1. The type coverage that provided smaller results for the BGTHI (83,86) and H (86,41 KJ.Kg-1 dry air) was CT8CP. The lower HL (549,52 W.m-2) was verified with the coverage CT5CP. The third experiment aimed at assessing the effect of two types of shading screens (50 and 80%) on the thermal comfort... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-26Bitstream added on 2014-06-13T20:03:29Z : No. of bitstreams: 1 bignardi_ab_dr_jabo.pdf: 1324029 bytes, checksum: eefcd7697892e45dbbe5b9ff67fbe3ce (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Parâmetros genéticos para a produção de leite no dia do controle (PLDC) de primeiras lactações de vacas da raça Holandesa foram estimados utilizando os modelos multicaracterísticas e modelos de regressão aleatória (MRA). Para os modelos multicaracterísticas foram analisados 15.896 controles mensais de produção de leite de 1.820 primeiras lactações de vacas da raça Holandesa. As análises foram realizadas por meio de sete modelos: multicaracterísticas padrão, três modelos de posto reduzido ajustando os primeiros 2,3 e 4 componentes principais genéticos e três modelos utilizando análise de fatores com 2,3 e 4 fatores. Para todos os modelos foram considerados os efeitos aleatórios genético aditivo e residual, e os efeitos sistemáticos do grupo de contemporâneo e da idade da vaca ao parto (efeito linear e quadrática) e do número de dias em lactação (efeito linear). A matriz de (co)variâncias residual, para todos os modelos, foi assumida ter posto completo. Os resultados indicam que somente dois componentes principais são requeridos para modelar a estrutura de (co)variâncias genéticas entre as produções de leite no dia do controle. Além disso, o modelo de posto reduzido diminui consideravelmente o número de parâmetros, sem reduzir a qualidade de ajuste. Para os MRA foram analisados 152.145 controles semanais de produção de leite de 7.317 primeiras lactações de vacas da raça Holandesa, provenientes de rebanhos da região Sudeste do Brasil. As produções de leite no dia do controle (PLDC) foram consideradas em 44 classes semanais de dia em lactação. Os grupos de contemporâneos foram definidos como rebanho-ano-semana do controle compondo 2.539 classes e, contendo, no mínimo, seis animais. O modelo utilizado incluiu os efeitos aleatórios genético aditivo direto, de ambiente permanente e o residual. Foram considerados como efeitos fixos, o grupo de... Genetic parameters for first lactation test-day milk yields of Holstein cattle were estimated using multivariate and random regression models (RRM). For multivariate model a total of 15,896 individual monthly test-day milk yields (10 test-days), from 1,820 complete first lactations of Holstein cattle. A standard multivariate analysis, reduced rank analyses fitting the first 2, 3 and 4 genetic principal components, and analyses that fitted a factor analytic structure considering 2, 3 and 4 factors, were carried out. All models included also fixed effects of the contemporary groups, age of cow (linear and quadratic effects) and days in milk (linear effect). The residual covariance matrix was assumed to have full rank throughout. The results indicate that only two principal components are required to model the genetic covariance structure among the test-days milk yield. Furthermore, reduced rank model allows decreasing the number of parameter without reducing the goodness of fit considerably. For RRM A total of 152,145 weekly test-day milk yield records from 7,317 first lactations of Holstein cows distributed across 93 herds in southeastern Brazil were analyzed. Test-day milk yields were classified into 44 weekly classes of days in milk (DIM). The contemporary groups were defined as herd-year-week of test-day. The model included direct additive genetic, permanent environmental and residual effects as random and fixed effects of contemporary group and age of cow at calving as covariable. Mean trends were modeled by a cubic regression on orthogonal polynomials of DIM, and additive genetic and permanent environmental effects were estimated using B-splines. Residual variances were modeled by step function with 6 variance classes. Although all the model selection criteria utilized indicated the model employing cubic B-splines to both random effects, with 6 knots, a more parsimonious model ... (Complete abstract click electronic access below)

Simultâneas ocorrências da ação combinada de chuva e vento em diferentes tipos de estruturas têm sido observadas ao redor do mundo nos últimos 20 anos. Este mecanismo tem despertado curiosidade aos engenheiros e pesquisadores devido às suas conseqüências nefastas para as edificações. Nestes últimos vinte anos passou-se a procurar uma maneira de simular, o mais fielmente possível, este tipo de ação combinada de chuva e vento. Isto ocorreu devido ao fato de que a busca por soluções dos problemas relacionados à ação combinada de vento e chuva basearem-se em métodos empíricos (tipo tentativa e erro). Este tipo de problema, que aos olhos mais descuidados pode parecer pequeno, pode provocar desde pequenos problemas de infiltração de água em edificações até o comprometimento da vida útil de uma estrutura devido o ataque da água, agente corrosivo. O melhor conhecimento do fenômeno através de ensaios experimentais permitirá a engenheiros a identificação deste tipo de problema já na fase de projeto e conseqüentemente a medida paliativa ao mesmo. Para estudo deste fenômeno foi utilizado um modelo ginásio existente na cidade do Rio de Janeiro, que apresentava problema de penetração de chuva devido à ação combinada de chuva e vento. Foram utilizados dois modelos em escala reduzida do ginásio supracitado. O primeiro modelo, construído em escala 1/150 foi instrumentado com sensores de fio-quente para identificar as características do escoamento sobre a estrutura, e um segundo modelo na escala 1/64, instrumentado com um papel especial sensível a água, onde foram realizados os ensaios combinando a ação de chuva e vento. Os ensaios utilizando o modelo em escala 1/150 foram realizados para ângulos de incidência do vento variando de 15o em 15o. Visando o estudo do comportamento da interação chuva e vento, foram realizados três grupos de ensaios. Num primeiro grupo de ensaios, o modelo foi apenas exposto à chuva e os locais onde existia percolação de água identificados. Após o modelo foi novamente ensaiado, desta vez com a ação combinada de chuva e vento, para duas configurações de dispositivos protetores. A partir da análise dos resultados, pode-se concluir que a simulação experimental do processo de interação vento-chuva é possível, e que mais ensaios são necessários para o entendimento do processo. Simultaneous occurrences of the combined action of rain and wind in different types of structures have been observed around of the world in the last 20 years. This mechanism has been causing curiosity to engineers and researchers due to their jeopardizing consequences to constructions. In these last twenty years people has been seeking for a way to simulate, the most faithfully possible, this type of combined action of rain and wind. This happened due to the fact that the search for solutions to the problems related to the combined action of wind and rain were based on empirical methods (trial and error type). This kind of problem, that may seem small to the most careless eyes, may cause since small water infiltration problems in buildings, up to the own safety of the structure due to the action of water, a corrosive agent. The better knowledge of the phenomenon through experimental tests will allow engineers the problem identification already in the design phase and consequently a palliative solution to it. For the study of this phenomenon, a model of an existent gymnasium in city of Rio de Janeiro was used. Two reduced scale models of the gymnasium were used. The first model, built in a 1/150 scale was instrumented with hot-wire probes to identify the flow characteristics, and the second model, in the scale 1/64, was instrumented with a special water sensitive paper, where the tests were accomplished combining the rain and wind action. The tests for the model in scale 1/150 were performed for wind incidences intervals of 15o. With the aim of study the behavior of the wind-rain interaction, three groups of tests were performed. After that, the model was again tested for two configurations of protective devices. From the analysis of the results, it is possible to conclude that the experimental simulation of the wind-rain interaction process is possible, and that more tests are necessary to understand the process.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Automação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Esta pesquisa foi desenvolvida no Curso de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental do Instituto de Pesquisas Hidráulicas, pertencente à Universidade Federal do Rio Grande do Sul com o apoio de Furnas Centrais Elétricas S.A., fazendo parte do Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) intitulado: "Análise da Macroturbulência em Dissipadores por Ressalto Hidráulico". O ressalto hidráulico é amplamente utilizado como forma de dissipação de energia a jusante de obras hidráulicas. O conhecimento das flutuações de pressão e, principalmente, dos valores extremos são de elevada importância devido a problemas ocasionados pelos efeitos macroturbulentos do escoamento, tais como, fadiga, cavitação e ressonância. A presente pesquisa teve como objetivo verificar os possíveis efeitos de escala na previsão de valores extremos de pressões junto ao fundo em bacias de dissipação por ressalto hidráulico a partir de dados experimentais adquiridos em três modelos físicos reduzidos da UHE Porto Colômbia, nas escalas 1:100, 1:50 e 1:32, além das medições realizadas no protótipo. A análise dos dados foi realizada com base nas metodologias propostas por Wiest (2008) e Cerezer (2008), que também fizeram parte do P&D. De uma forma geral, o trabalho apresenta sugestões de escalas mínimas a serem utilizadas nos modelos reduzidos para a avaliação das pressões médias, das flutuações de pressão, dos coeficientes estatísticos de probabilidade e das pressões extremas ao longo da bacia de dissipação. Também foram investigados, em função da escala da estrutura, os mínimos valores de freqüência de aquisição e tamanho de amostra, assim como, os possíveis efeitos da aeração no escoamento. This work was developed at the Post-graduation Program in Water Resources and Environmental Engineering of the Hydraulic Research Institute of Federal University of Rio Grande do Sul State being undertaken in collaboration with Furnas Centrais Elétricas S.A., as part of a Research and Development (R&D) project entitled "Macroturbulence Analysis of Hydraulic Jump Stilling Basins". The hydraulic jump is widely used as an energy dissipation form downstream hydraulic structures. The knowledge of pressure fluctuations and, mainly, of extremes values are of high importance due to problems caused by the macroturbulent effects of the flow such as fatique, cavitation and resonance. This research aimed to check the possible effects of scale in the prediction of extreme pressure values in the bottom of stilling basis structures from experimental data from three reduced scale models of Hydropower plant of Porto Colômbia in 1:100, 1:50 and 1:32 scale were used as well as prototype measurements. Data analysis was based on methodologies proposed by Wiest (2008) and Cerezer (2008), who also were part of this R&D project. This work suggests the minimum scale to be used in reduced scale models in order to evaluate mean pressures, pressure fluctuations, statistical probability coefficients and extreme pressures along the stilling basin. Due to the structure scale, the minimum values of acquisition frequency and sample size as well as the possible effects on air entrainment flow were investigated.

O presente trabalho foi desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental do Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul com o apoio de Furnas Centrais Elétricas S.A., fazendo parte do Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) intitulado “Análise da Macroturbulência em Dissipadores por Ressalto Hidráulico”. Uma bacia de dissipação por ressalto hidráulico é uma obra hidráulica que possui a finalidade de dissipar a energia cinética do escoamento vertido por uma estrutura de descarga (barragem, eclusa, bueiro, etc...) e restituí-lo ao curso natural do rio. Este tipo de obra possui a função de proteger o solo contra os possíveis efeitos erosivos do escoamento que poderiam comprometer a fundação e, conseqüentemente, a segurança da barragem. Devido às grandes cargas hidráulicas que as barragens podem conter, as bacias de dissipação, que estão sob ação de um escoamento altamente turbulento, poderão estar sujeitas a grandes variações instantâneas de pressão e velocidade, gerando significativos esforços sobre tal estrutura. A ação do escoamento poderá ser tal que provoque esforços que irão promover o levantamento de uma laje da bacia de dissipação sendo necessário, para evitar este fato, prover a estrutura de peso ou ancoragem suficiente condizente com a estas solicitações. Através da análise de dados obtidos em modelos reduzidos foi possível caracterizar o campo de forças sob o ressalto hidráulico quanto a sua magnitude média, flutuações e extremos. Foram então propostas metodologias para a previsão dos esforços extremos que agem sobre uma laje de certa dimensão sob o ressalto hidráulico o que permite dimensionar a estrutura que irá suportar os esforços de levantamento. The present work was developed in the Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental of the Instituto de Pesquisas Hidráulica of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul with support of Furnas Centrais Elétricas S.A., as part the Research and Development Project (R&D) entitled “Análise da Macroturbulência em Dissipadores por Ressalto Hidráulico”. A hydraulic jump stilling basin is a structure that aims to dissipate the flow’s kinetic energy discharged by a dam and restitute it to the natural river bed. This type of hydraulic structure has the function to protect the soil against the flow erosive effects, which could expose the foundation and, consequently, the dam’s safety. Due to the large heads a dam may contain, the stilling basins maybe subjected to great instantaneous pressure and velocity variations, causing significant stresses in such structure. The action of the flow maybe such that can cause the uplift of a stilling basin lining, making it necessary to provide this structure with sufficient weight or anchorage. Through the analysis of these data it was possible to characterize the forces under a hydraulic jump according to its mean value, fluctuations and extremes. Methodologies were proposed to predict the extreme values that act on a lining of a certain dimension and with those design the structures that will resist slab uplift.

A ventilação nas edificações tem por objetivo principal criar um ambiente interno confortável e saudável, preservando a qualidade do ar interior. Um dos principais sistemas de renovação do ar, e praticamente a única opção economicamente viável, utilizado no projeto de ambientes industriais é a ventilação natural. Esta pode ser promovida por dois mecanismos: o denominado efeito chaminé e o efeito dos ventos, porém também podem ocorrer pelos dois simultaneamente. O objetivo deste trabalho é pesquisar a viabilidade do emprego de modelos reduzidos no projeto da ventilação natural em pavilhões industriais, considerando unicamente o efeito chaminé. Para atingir esse objetivo foi ensaiado um modelo, com escala geométrica 1/100, de um pavilhão industrial real situado na cidade de Passo Fundo – RS, que será utilizado como uma fábrica para injeção de alumínio em carcaças e rotores elétricos. Nos ensaios foram medidas velocidades na abertura de saída, com anemômetro de fio quente, e temperaturas com termopares, tanto dentro como fora do modelo. Os resultados alcançados permitem avaliar quais são as leis de semelhança relevantes neste tipo de ensaio com modelo reduzido, as limitações do procedimento experimental e, ainda, determinar valores de vazões de ar nas aberturas de saída e compará-los com vazões obtidas através da utilização de alguns modelos teóricos. The ventilation in the constructions has for main objective to create a comfortable and healthful internal environment, preserving the quality of the interior air. One of the main systems of renewal of air, and practically the only economically viable option, used in the industrial environment project is the natural ventilation. This can be promoted by two mechanisms: the called buoyancy and the effect of the winds, however also can occur for the two simultaneously. The objective of this work is to search the viability of the job of models reduced in the project of the natural ventilation in industrial pavilions, considering solely the buoyancy. To reach this objective a model was assayed, with geometric scale 1/100, of a situated real industrial pavilion in the city of Passo Fundo – RS, that will be used as a plant for injection of aluminum in carcasses and electric rotors. In the assays speeds in the exit opening had been measured, with anemometer of hot wire, and temperatures with thermocouples, in such a way inside as it are of the model. The reached results allow to evaluate which are the excellent laws of similarity in this type of assay with reduced model, the limitations of the experimental procedure and still to determine values of air outflows in the exit openings and to compare them with outflows gotten through the use of some theoretical models.

A ventilação natural pode ser promovida por dois mecanismos: o denominado efeito chaminé e o efeito dos ventos, porém também podem ocorrer os dois mecanismos simultaneamente. A determinação das vazões de ventilação por efeito do vento, em pavilhões industriais, pode ser realizada a partir de ensaios de modelos reduzidos em túnel de vento, com medição das velocidades do escoamento nas aberturas, ou então, com medição dos coeficientes de pressão em modelos fechados, nas faces onde estão localizadas as aberturas. A metodologia com medição dos coeficientes de pressão, que exige o emprego de um modelo teórico para calcular as vazões, é a forma convencional de usar o túnel de vento como ferramenta no projeto de ventilação. O objetivo deste trabalho é avaliar os procedimentos citados, para calcular as vazões de ventilação por efeito do vento em pavilhões industriais. Para atingir esse objetivo foram ensaiados em túnel de vento dois modelos reduzidos (escala geométrica 1:200) de um pavilhão industrial: um sem aberturas, para a medição dos coeficientes de pressão, e outro, com aberturas de ventilação de área variável, para a medição das velocidades do vento com anemômetro de fio quente. Além da comparação das duas metodologias para determinação das vazões de ventilação, os resultados dos ensaios foram também utilizados para analisar as alterações nas vazões de ventilação e nas velocidades do escoamento do ar decorrentes do fechamento de algumas aberturas do modelo estudado. Conclui-se que as aberturas localizadas na cumeeira e o tipo de escoamento exercem grande influência nas vazões de ventilação. A utilização da metodologia de medição direta de velocidades através de anemômetro de fio quente permite a obtenção de vazões de ventilação sem iterações, com resultados compatíveis com os modelos teóricos que se baseiam na diferença de pressões externas e internas. Natural ventilation in industrial buildings may be promoted by two mechanisms: one due to wind effects and other called chimney effect. However, the two mechanisms may also occur simultaneously. The determination of wind induced ventilation flows in industrial buildings may be performed through wind tunnel tests, with measurement of discharge velocity at openings, or else, with measurement of the pressure coefficients at the face of the buildings, where the openings are located. The methodology which employs the pressure coefficients requires the use of a theoretical model to calculate the flows, being the conventional way of using the wind tunnel as a tool in the ventilation project. The objective of this work is to evaluate the experimental procedures previously mentioned in order to be able to calculate the wind induced ventilation flows in industrial buildings. To reach this objective, two reduced models of an industrial building were tested at a geometric scale 1:200; one without openings, for the measurement of the pressure coefficients, and the other with ventilation openings with variable area, for the measurement of the wind velocities by the use of hot-wire anemometer. Different opening combinations were also tested and the flows analyzed. It is concluded that the opening types and the different flows exert a big influence in the ventilation flows and, therefore, in the natural ventilation itself. Also, the direct velocity measurement technique, through hot-wire anemometer, allows the ventilation flows to obtained directly, without interactions, being the results compatible with the theoretical models based on pressure differences.

O emprego de modelos físicos reduzidos foi e tem sido ferramenta importantíssima para se avaliar o comportamento de sistemas estruturais da engenharia civil. Em particular, esses modelos têm sido amplamente empregados em diversos centros de pesquisa na avaliação do comportamento da alvenaria estrutural, podendo-se citar os trabalhos desenvolvidos na Universidade de Drexel. Um programa desta natureza, utilizando modelos na escala 1:3, foi iniciado na Universidade de São Paulo onde estão sendo estudados vários aspectos, dentre eles o comportamento de painéis submetidos a força horizontal. Desta forma, o trabalho em questão trata dos vários ensaios desenvolvidos na etapa de caracterização dos materiais utilizados na pesquisa. Esses ensaios compreenderam: a análise dimensional, a determinação da área líquida, da resistência à compressão axial e do módulo de elasticidade dos blocos; estudo de traço de argamassa e graute e determinação de suas resistências à compressão axial; ensaios de resistência à compressão axial de prismas de três blocos; ensaios em pequenas paredes submetidas à compressão axial e diagonal, para determinação dos módulos de elasticidade longitudinal e transversal, respectivamente; e, por fim, determinação da resistência ao cisalhamento e à tração em juntas de argamassa. Essa caracterização serviu de base para um programa de estudo mais amplo relativo ao comportamento da alvenaria estrutural não-armada de blocos cerâmicos vazados

Resumo não disponível

Este trabalho apresenta simulações físicas de correntes de densidade não-conservativas desenvolvendo-se num canal bidimensional de grande porte (5,00x0,40x1,00m) e declividade variável. A metodologia empregada foi desenvolvida em estudos anteriores (Manica, 2002 e Ávila, 2003) para ensaios em canal de pequeno porte e adaptada para o canal de maior porte, objetivando gerar subsídios para o estudo dos efeitos da escala de simulação sobre os padrões deposicionais de correntes de turbidez. As correntes foram formadas por uma mistura de água e carvão com massa específica em torno de 1023 kg/m3. A granulometria dos carvões utilizados ficou entre 0,062-0,297mm para o Carvão 207 e entre 0,062-0,177mm para o Carvão 205. Os experimentos foram divididos em três etapas. Na primeira etapa, foram simuladas correntes simples com o objetivo de realizar a transposição da metodologia de simulação física de correntes de turbidez do canal de pequeno porte para o canal de grande porte. Os dados obtidos foram comparados com os resultados pré-existentes do canal de pequeno porte provenientes dos estudos de Ávila (2003). Na segunda etapa foram simuladas correntes consecutivas, as quais foram compostas de um total de quatro fluxos por ensaio. Novamente, os dados obtidos foram comparados com os resultados pré-existentes dos estudos de Ávila (2003). Finalmente, na terceira etapa, foram simuladas correntes simples sobre canal com declividades de –0,5° e 2,0°. As correntes 00000geradas durante a segunda e a terceira etapas também tiveram seus parâmetros geométricos (alturas da cabeça e do corpo) e hidrodinâmicos (velocidades e acelerações da cabeça) comparados com dados pré-existentes de simulações com correntes conservativas (Fabian, 2002) Os resultados obtidos demonstraram que os depósitos gerados durante a primeira etapa foram os que mais se assemelharam aos dados pré-existentes de Ávila (2003) no que se refere às distribuições longitudinais e verticais. Também se observou que as correntes nãoconservativas não apresentaram variações significativas das alturas da cabeça e do corpo para as declividades ensaiadas. Tais observações acerca dos depósitos e da hidrodinâmica sugerem que, para que se garanta a eliminação de efeitos de escala, devem ser mantidas constantes: a massa específica do sedimento empregado na mistura, as condições de admissão da mesma e também o valor do número de Froude Densimétrico. Também há indícios de que variações nos parâmetros geométricos das correntes podem estar associadas com a massa específica do sedimento empregado para a simulação e com as condições de admissão da mistura.

Em um ambiente típico de cidade, onde vários edifícios altos e outros tipos de edificações encontram-se agrupados em grande proximidade, cada edifício pode influenciar o campo aerodinâmico dos outros e, portanto, as forças do vento agindo sobre os outros ao seu redor. A influência da vizinhança em determinadas situações pode ser favorável, por exemplo, servindo como proteção à incidência direta do vento. Entretanto, há casos em que a ação do vento pode causar efeitos indesejáveis: picos de sucção localizados, aumento dos valores médios das forças cortantes, momentos fletores e momentos torçores atuantes na edificação. Este trabalho visou analisar a resposta torcional devida aos efeitos estáticos da ação do vento em modelos reduzidos ensaiados no túnel de vento, de diversas configurações arquitetônicas, simulando as principais características reais do escoamento em que a edificação está imersa. Os resultados experimentais obtidos nos ensaios foram comparados com estimativas teóricas indicadas nas normas brasileira, canadense e alemã, e por um trabalho de pesquisa realizado por Isyumov, no Canadá. A análise dos resultados demonstrou que a NBR-6123, na sua recomendação das excentricidades das forças de arrasto para cálculo do momento torçor, subestima a indicação para a excentricidade na situação de edificações isoladas, porém cobre a maioria dos casos na prescrição da excentricidade para a situação de prédios submetidos aos efeitos de vizinhança.

Este trabalho apresenta as atividades da bacia de ondas do Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e realiza uma avaliação preliminar das suas condições operacionais visando utiliza-la como modelo costeiro reduzido. São descritos os aspectos construtivos, com apresentação de planta esquemática e especificação dos principais componentes. A metodologia adotada durante os experimentos, a forma de aquisição e registro dos dados, bem como o roteiro completo dos ensaios, são apresentados em detalhe. Os dados adquiridos são utilizados para ajustar duas equações que descrevem o comportamento da bacia e são capazes de representar de forma contínua as relações entre as principais variáveis de interesse: velocidade da corrente longitudinal e intensidade do transporte litorâneo. A velocidade da corrente longitudinal é descrita pela equação de Longuet-Higgins (1970) modificada pelo CERC (1973). A intensidade do transporte litorâneo é descrita pela equação do CERC (1973). Ambas as equações são ajustadas para as características da bacia de ondas, morfometria e características do sedimento através de coeficientes de proporcionalidade encontrados por análise de regressão simples. Os resultados obtidos destas equações são comparados com os resultados de oito modelos empíricos disponíveis na literatura. As fortes coincidências encontradas sugerem a consistência dos dados gerados. As comparações são efetuadas tanto com os resultados individuais de cada modelo como com a média dos valores gerados por estas equações, sendo que os melhores ajustes ocorreram por conta da ultima situação. In the early sixties the IPH (Instituto de Pesquisas Hidráulicas) at UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul), in Porto Alegre, RS, Brazil, built a wave-basin to model the interaction between the flow of Tramandaí River (in Southern Brazil) and the coastal zone around its mouth. The model was to support the design and construction of a breakwater in Tramandaí River by Petrobrás (the Brazilian Oil Company). However, this model was disassembled during the seventies. Recently, the wave-basin was reconstructed to support new research and a great effort was made to maintain the original characteristics. This study presents the new basin and performs a preliminary evaluation of operational conditions for further basic coastal model use. Building details are described here, with the schematic plan and specification of the main equipment. Other aspects presented are the methodology used during the experiments, data acquisition and recording method and a complete guide to operations. Data acquired were used to adjust two statistical models for both the longshore current and littoral drift. These statistical models were compared with eight empirical models available in the literature, and marked coincidences between theirs values suggest the consistency of acquired data. Comparisons were made using both the individual result of each equation and the mean value of several models.

O uso de modelos reduzidos tem sido uma alternativa para a avaliação do desempenho térmico de edificações. A sua utilização requer entretanto o entendimento claro dos princípios de similitude que regem a relação entre o protótipo e o modelo. Considerando a importância do uso de modelos reduzidos no estudo do conforto térmico na criação de aves, desenvolveu-se este trabalho com os objetivos de: a) determinar as relações necessárias para que o comportamento dos parâmetros de conforto térmico de uma instalação em escala natural possa ser determinada a partir das observações em um modelo reduzido; e b) testar em um galpão de criação de frangos de corte e três modelos reduzidos, a validade das relações propostas e determinar a escala de redução ideal para este tipo de experimento. A pesquisa foi realizada utilizado um galpão de recria de aves como protótipo e três modelos reduzidos, nas escalas de 1:4, 1:8 e 1:12. Para a análise dimensional foram selecionadas dez variáveis que influenciam o fenômeno, utilizando o índice de temperatura de globo negro e umidade (ITGU) como indicador do ambiente térmico. Utilizando o teorema π de Buckingham, foram determinados os seis termos π necessários para estabelecer a similaridade de comportamento e estabelecidas as condições de operação e de construção dos modelos reduzidos. Foram registradas as temperaturas de bulbo seco, bulbo úmido, globo negro, velocidade do ar e radiação solar global. Com base nestes dados, foram calculados os ITGUs necessários, os valores dos seis termos π para o protótipo e os modelos, e. os fatores de distorção α e o fator de predição δ., Considerando os resultados obtidos neste experimento, conclui-se que as distorções existentes nos modelos praticamente não influenciaram o fator de predição, podendo este ser considerado igual a unidade . Para as condições de operação e critérios de projeto estabelecidos conforme metodologia proposta, utilizando o ITGU como índice térmico ambiental de instalações agrícolas, é possível predizer as condições térmicas ambientais em um protótipo a partir de modelos reduzidos de até 12 vezes. The use of reduced models has been an option to evaluate the thermical performance of buildings. However its use demands a clear understanding of the resemblance principles on which the relation of the prototype and model are based. Considering the importance of the use of reduced models to the study of thermical confort on the breeding of poultry, this work has been developed the following objectives: a) determine the necessary relations to make possible the behavior of thermical comfort parameters on an installation in natural scale could be determined by the observation of a reduced model; and b) test on a poultry breeding facility and on three reduced models the validity of the relations that had been proposed and to find the ideal scale to this kind of experiment. The research was done using a poultry facility as prototype and three reduced models on scales 1:4, 1:8 e 1:12. To the dimensional analysis ten variables were chosen that had influence on the phenomenon, using the black globe temperature and humidity index (ITGU) as a indicative of thermical environment. Using Buckingham's π theorem it was possible to find the six necessary π terms to establish the similarities of behavior and the conditions to operate and to build the reduced models. The temperatures of dry bulb, wet bulb and black globe, air velocity and solar radiation. Based on these data were calculated the necessary ITGUs, the values of the six π terms, the distortion factor α and the prediction factor δ. Considering the results of this experiment it was seen that the existing distortions on the models practically had not interfered on the prediction factor and it can be consider equal to the unity . To operation conditions and project established criteria as the proposed methodology, using the ITGU as thermical environmental index on agricultural installations it is possible to predict the thermical environmental conditions of prototypes based on models 12 times smaller.

O objetivo desta dissertação é aperfeiçoar procedimentos experimentais que permitam a determinação das propriedades dinâmicas de estruturas complexas, mediante o emprego de modelos em escala reduzida. Estes procedimentos são aplicados para a avaliação do dano em estruturas, através de ensaios dinâmicos não destrutivos. realizada a análise dos materiais e técnicas construtivas adequadas para a simulação do comportamento do concreto armado até a ruptura. Descreve-se o método experimental aplicado na determinação das frequências naturais e modos de vibração de um estádio de futebol. Elaboram-se gráficos da evolução da frequência com o incremento do dano resultante das cargas crescentes aplicadas, assim como também gráficos de fissuras e deslocamentos estáticos. Os resultados do modelo são comparados com soluções numéricas disponíveis e com medições realizadas in loco sobre a estrutura real. The objective of the thesis is to apply and improve experimental methods to determinate the dynamic properties of complex structures by means of small scale models, in arder to evaluate damage in structures by means of non-destructive dynamics tests Selection of materials and constrution technics to simulate the behavior of reinforced concrete until rupture. The experimental method used to determinate the natural frequencies and vibrations medes of a section of a reinforced concrete football stadium is described. Graphs of the evolution of the frequency with the evolution of damage, resulting from increasing loads, as well as plots of crack distribution and static displacement are presented. The results are compared with available numerical solutions and measurements performed on the real structure.

Este artigo faz uma revisão de trechos de Heródoto e Aristóteles citados na bibliografia específica, como provas do uso de maquetes no processo de projeto dos arquitetos gregos antigos. Essa revisão dos textos originais revela equívocos de tradução sobre os quais foram construídas perspectivas históricas insustentáveis. A revisão dos documentos históricos se estende ao mundo romano e analisa trechos do texto de Vitrúvio. Este estudo pretende, ao relacionar documentos textuais e objetos reunidos pela arqueologia, construir novas interpretações sobre a questão da representação e do projeto na Antiguidade. Este artículo repasa extractos de textos de Heródoto y Aristóteles referidos en la bibliografía específica como pruebas de la utilización de modelos arquitectónicos reduzidos en el proceso de proyecto de los antiguos arquitectos griegos. La revisión de los textos originales revela equívocos de traducción sobre los cuáles se han construido perspectivas históricas insustentables. La revisión histórica de los documentos se alarga al mundo romano y analiza extractos del texto de Vitruvio. Este estudio piensa construir nuevas interpretaciones a propósito de la representación y del proceso de proyecto en la Antigüedad, relacionando documentos textuales y objetos reunidos por la arqueología. This article reviews Herodotus' and Aristotle's text's extracts refered on specific bibliography as proofs of the use of architectural scale models in greek ancient architect's design process. This review of the original texts reveals mistaken traductions over whom insustainable historical perspectives have been built. The historical documents review extends to the roman world and analizes Vitruvius' text's extracts. This study aims, by relating textual documents and objects gattered by archaeology, to build new interpretations on the subject of representation and design process in Antiquity.