[pt] O presente trabalho tem como objetivo facilitar o estudo das cônicas e ainda despertar o interesse do aluno para o desenho geométrico. Será apresentado que as curvas cônicas estão em nosso dia a dia, não só como beleza estética, mas também provocando fenômenos físicos amplamente utilizado pela arquitetura e engenharia civil, como acústica e reflexão da luz. Utilizaremos instrumentos para desenhar curvas que despertem a curiosidade dos alunos e faremos uso das equações e lugares geométricos a fim de demostrar tais recursos. Pretende-se assim que ao adquirir tais conhecimentos o aluno aprimore seu entendimento matemático e amplie seu horizonte cultural. / [en] The present research aims to facilitate the study of the conics and also to arouse the interest of the student for the geometric drawing. The conic curves will be presented not only as they are in our day to day as aesthetic beauty but also as responsible for the physical phenomena widely used by architecture and civil engineering as well as acoustics and reflection of light. We will use instruments to draw curves that arouse the curiosity of the students, making use of the equations and locus in order to demonstrate such resources. It is intended that the student acquire this knowledge, improving his mathematical understanding and broadening his cultural horizon.

A utilização de tecnologias de visualização tridimensional aplicada à área de Transportes tem contribuído não só para avaliar o impacto de um projeto de rodovia na região de seu entorno, mas também, no desenvolvimento e estudo dos elementos do próprio projeto geométrico. A pesquisa busca avaliar o potencial do uso de ferramentas de visualização tridimensional (3D) na detecção de deficiências de coordenação entre os alinhamentos horizontal e vertical de um projeto rodoviário. A avaliação foi conduzida por meio de testes com grupos de indivíduos (estudantes do curso de Engenhara Civil sem experiência na área de desenvolvimento de projeto geométrico de rodovias). Estes indivíduos avaliaram trechos de vias em duas situações distintas com correta coordenação dos alinhamentos verticais e horizontais e posteriormente com distorção desta coordenação. Foi utilizado um software aplicativo na área de projeto geométrico de vias terrestre que permite criar um vídeo do drive through da via em questão. Em seguida os avaliadores responderam a um questionário que auxiliou a interpretar os resultados acerca da percepção de deficiências no traçado com a visualização 3D do projeto. Os resultados obtidos foram satisfatórios para o experimento realizado, o que leva a acreditar na possibilidade da introdução dessas ferramentas como parte do curso de engenharia civil, para auxiliar o egresso a desenvolver a habilidade de visualização espacial voltada para a área de projeto geométrico. / The use of three-dimensional visualization technologies applied in the field of transport has contributed not only to assess the impact of a highway project in the region of their surroundings, but also in the development and study of the geometric elements of the project itself. The research seeks to assess the effectiveness of visualization tools-dimensional (3D) in the detection of poor coordination between the horizontal and vertical alignment of a road project. The evaluation will be conducted by testing groups of individuals (students of civil engineering course - no experience in the development of geometric design of highways). These individuals evaluated stretches of roads in two different situations - with proper coordination of horizontal and vertical alignment and then with distortion of this coordination. We used a software application in the geometric design of roads that allows you to create a video drive through of the route in question. Then the evaluators responded to a questionnaire that helped interpret the results on the perception of disability in stroke with 3D visualization of the project. The results were satisfactory for the experiment which leads to believe in the possibility of introducing these tools as part of the civil engineering course, to assist the graduates to develop the skill of spatial visualization focused on the area of geometric design.

O estudo de traÃado para obras lineares apresenta-se como um tema de suma importÃncia nas fases de concepÃÃo e definiÃÃo das diretrizes a serem estudadas para elaboraÃÃo de projetos de infraestrutura de transportes. A definiÃÃo do traÃado de uma via deve ser feita observando o resultado do estudo das alternativas de traÃado e a comparaÃÃo entre elas, matematicamente existem infinitas possibilidades de alternativas de traÃado entre pontos sucessivos o que dificulta a escolha de uma Ãnica soluÃÃo. A dificuldade em se definir critÃrios e parÃmetros objetivos para determinaÃÃo de uma Ãrea de estudo e consequentemente a melhor alternativa de traÃado motivou o estudo apresentado. As anÃlises de traÃado atuais se limitam a diretrizes prÃ-estabelecidas em um nÃmero reduzido, o que pode induzir a escolhas de traÃados que conduzam a custos mais elevados e Ãs condiÃÃes de operaÃÃo e manutenÃÃo indesejadas para a futura via. PropÃe-se um mÃtodo de definiÃÃo da melhor faixa para estudo de traÃado para obras de infraestrutura de transporte tomando como base dados topogrÃficos, considerando custos de implantaÃÃo e de operaÃÃo. O mÃtodo sugerido consiste na varredura tridimensional da regiÃo onde se insere a obra em estudo, apontando as melhores faixas para desenvolvimento do projeto baseando-se na topografia, considerando caracterÃsticas geomÃtricas do projeto, Ãreas de restriÃÃo, custos de implantaÃÃo e de operaÃÃo. O mÃtodo de seleÃÃo proposto foi aplicado em uma variante ferroviÃria de oito quilÃmetros, onde foram analisadas 729 alternativas e definida a melhor faixa para o estudo de traÃado. Os resultados foram comparados ao projeto executivo e feitas as mesmas consideraÃÃes utilizadas no projeto o que demonstraram a viabilidade da metodologia. / The study of horizontal alignment for linear works presented is an issue of paramount importance in the design and definition of the guidelines to be studied for the preparation of transport infrastructure projects. Setting the tracing of a track must be made observing the result of the study of alignment alternatives and comparing them, mathematically there is infinite possibilities for alignment alternatives between successive points making it difficult to choose a single solution. The difficulty in defining criteria and objective parameters for determining an area of study and therefore the best alternative route led the study presented. The current trace analysis is limited to pre-set guidelines on a limited number, which can induce choices paths leading unwanted higher costs and operating and maintenance conditions for future route. It is proposed a better range setting method for the study of horizontal alignment for transport infrastructure projects based on topographic data considering deploying and operating costs. The suggested method is the three-dimensional scan of the region which includes the work under study, pointing out the best tracks for development based on the topography design, considering geometric characteristics of the project, restriction areas, deployment and operating costs. The proposed selection method was applied in a railway variant of eight kilometers, where 729 alternatives were analyzed and then set the best track for the study of horizontal alignment. The results were compared to the executive project and the same considerations used in the project were made which demonstrated the feasibility of the methodology.

This work focuses on generating approximations of complex T-spline surfaces with similar but less complex T-splines. Two approaches to simplifying T-splines are proposed: a bottom-up approach that iteratively refines an over-simple T-spline to approximate a complex one, and a top-down approach that evaluates existing control points for removal in producing an approximations. This thesis develops and compares the two simplification methods, determining the simplification tasks to which each is best suited. In addition, this thesis documents supporting developments made to T-spline research as simplification was developed.

A dissertação tem como objetivo verificar e analisar a influência das características geométricas de trechos de rodovia no custo total dos usuários, em termos de custo de operação dos veículos e custo do tempo de viagem, com a utilização do programa computacional HDM-4 (Highway Development and Management). Para esta análise, foi realizado um estudo de caso para o qual foram criados sete trechos representativos das classes de geometria consideradas pelo HDM-4 e dezenove trechos com características geométricas que permitissem uma análise de sensibilidade dos parâmetros relacionados às curvaturas vertical e horizontal das vias. Foram selecionados, ainda, quatro trechos da rodovia Washington Luiz (SP-310), representativos de rodovias com distintas características geométricas. A simulação foi realizada fixando-se um cenário de fatores que compõem o modelo HDM-4: tipo de fluxo de tráfego, classe da rodovia, composição e volume de tráfego, tipo e condição do pavimento, dentre outros. O estudo de caso permitiu a quantificação dos efeitos da geometria sobre todas as parcelas que compõem os custos dos usuários. Foram calculados os custos de terraplenagem e pavimentação para diferentes curvaturas verticais com a finalidade de comparação dos custos de melhorias no projeto de rodovias existentes com os benefícios decorrentes dessas intervenções. Os resultados obtidos mostraram que a geometria pode ter grande influência nos custos totais dos usuários e, portanto, seus efeitos devem ser considerados em projetos de construção e de manutenção de rodovias, possibilitando maiores benefícios à sociedade. / The main goal of the master dissertation is to verify and to analyze the influence of geometric characteristics of road sections on highway users’ costs, in terms of vehicle operation costs and costs associated to travel time, using the software HDM-4 (Highway Development and Management). The study was initiated with the creation of seven sections representing the HDM-4 highway geometric classes, and nineteen sections with geometric characteristics defined to allow a sensitivity analysis of parameters associated to vertical and horizontal alignments. Four sections were selected from Washington Luiz highway (SP-310), representing highways with distinct geometric characteristics. The computer simulations were performed considering a scenario that includes: traffic flow pattern, road class, average daily traffic and traffic composition, pavement type and condition, among others. The study calculated the effects of highway geometry on each component of users’ costs. The costs of earth work and paving were calculated aiming at the comparison between costs of geometric improvements and benefits associated to that. The results showed that highway geometry may have a great influence on users’ costs and, therefore, its effects must be considered in highway construction and maintenance projects assuring more benefits to society.

A dissertação tem como objetivo verificar e analisar a influência das características geométricas de trechos de rodovia no custo total dos usuários, em termos de custo de operação dos veículos e custo do tempo de viagem, com a utilização do programa computacional HDM-4 (Highway Development and Management). Para esta análise, foi realizado um estudo de caso para o qual foram criados sete trechos representativos das classes de geometria consideradas pelo HDM-4 e dezenove trechos com características geométricas que permitissem uma análise de sensibilidade dos parâmetros relacionados às curvaturas vertical e horizontal das vias. Foram selecionados, ainda, quatro trechos da rodovia Washington Luiz (SP-310), representativos de rodovias com distintas características geométricas. A simulação foi realizada fixando-se um cenário de fatores que compõem o modelo HDM-4: tipo de fluxo de tráfego, classe da rodovia, composição e volume de tráfego, tipo e condição do pavimento, dentre outros. O estudo de caso permitiu a quantificação dos efeitos da geometria sobre todas as parcelas que compõem os custos dos usuários. Foram calculados os custos de terraplenagem e pavimentação para diferentes curvaturas verticais com a finalidade de comparação dos custos de melhorias no projeto de rodovias existentes com os benefícios decorrentes dessas intervenções. Os resultados obtidos mostraram que a geometria pode ter grande influência nos custos totais dos usuários e, portanto, seus efeitos devem ser considerados em projetos de construção e de manutenção de rodovias, possibilitando maiores benefícios à sociedade. / The main goal of the master dissertation is to verify and to analyze the influence of geometric characteristics of road sections on highway users’ costs, in terms of vehicle operation costs and costs associated to travel time, using the software HDM-4 (Highway Development and Management). The study was initiated with the creation of seven sections representing the HDM-4 highway geometric classes, and nineteen sections with geometric characteristics defined to allow a sensitivity analysis of parameters associated to vertical and horizontal alignments. Four sections were selected from Washington Luiz highway (SP-310), representing highways with distinct geometric characteristics. The computer simulations were performed considering a scenario that includes: traffic flow pattern, road class, average daily traffic and traffic composition, pavement type and condition, among others. The study calculated the effects of highway geometry on each component of users’ costs. The costs of earth work and paving were calculated aiming at the comparison between costs of geometric improvements and benefits associated to that. The results showed that highway geometry may have a great influence on users’ costs and, therefore, its effects must be considered in highway construction and maintenance projects assuring more benefits to society.

O presente trabalho tem por objetivo primário abordar os atuais conhecimentos sobre o transporte ferroviário interurbano e regional de passageiros, com foco na tecnologia dos trens de caixa móvel, também conhecidos como trens pendulares. Como objetivo secundário busca-se analisar a influência dos trens de caixa móvel ou pendulares na implantação e operação de novas ferrovias, com ênfase na adequação em fase de projeto, mostrando-se o potencial dessa tecnologia para o aumento da velocidade média e a redução dos tempos de viagem. São tratados os tópicos relevantes para o transporte ferroviário de passageiros, como o conforto do usuário, as especificações técnicas do material rodante e referências dos custos de implantação e operação envolvidos, mostrando-se também dentro de cada aspecto as diferenças dos trens pendulares em relação aos trens convencionais. Três estudos de caso elaborados terão como objetivo explicitar as interveniências da operação dos trens pendulares com o projeto ferroviário, em especial com o projeto geométrico, e através de simulações de marcha e comparações, mostrar de maneira prática o potencial do uso dos trens pendulares. Através do embasamento teórico e dos estudos de caso, é feita uma análise crítica de modo a possibilitar tanto um entendimento do transporte ferroviário de passageiros, quanto do material rodante de caixa móvel e suas possibilidades. Os resultados dos estudos de caso e a análise crítica mostram uma redução significativa dos tempos de viagem, entre 8,1 e 20,0%, mediante a operação de trens pendulares em substituição ao material rodante convencional. / As a primary objective, the present work aims to summarize the current knowledge on intercity and regional passenger railway transportation, focusing on tilting train technology, also known as car body tilt. As a secondary objective, the present work seeks to analyze the influence of tilting train technology on the design, implementation and operation of new railway corridors, with emphasis on design phase, showing the potential of this technology to increase speeds and reduce travel times. Railway passenger transportation issues, such as passenger comfort, rolling stock technical specifications and implementation and operational costs are addressed. Additionally, different aspects between conventional and tilting trains are also discussed. Three case studies help clarify the correlation between tilting train operation and railway design, especially the geometric design; further, with the help of speed simulations and comparisons, the potential use of tilting train operations are demonstrated. With the theoretical basis and the case studies, a critical analysis is made, allowing as a better understanding of railway passenger transportation with regards to the use of tilting rolling stock and its possibilities. The results of the case studies and the critical analysis present a considerable reduction in travel times, between 8,1 and 20,0%, with the operation of tilting trains in the place of the conventional rolling stock.

The objective of this research is to evaluate and introduce a new methodology regarding rural highway safety. Current practices rely on crash prediction models that utilize specific explanatory variables, whereas the depository of knowledge for past research is the Highway Safety Manual (HSM). Most of the prediction models in the HSM identify the effect of individual geometric elements on crash occurrence and consider their combination in a multiplicative manner, where each effect is multiplied with others to determine their combined influence. The concepts of 3-dimesnional (3-D) representation of the roadway surface have also been explored in the past aiming to model the highway structure and optimize the roadway alignment. The use of differential geometry on utilizing the 3-D roadway surface in order to understand how new metrics can be used to identify and express roadway geometric elements has been recently utilized and indicated that this may be a new approach in representing the combined effects of all geometry features into single variables. This research will further explore this potential and examine the possibility to utilize 3-D differential geometry in representing the roadway surface and utilize its associated metrics to consider the combined effect of roadway features on crashes. It is anticipated that a series of single metrics could be used that would combine horizontal and vertical alignment features and eventually predict roadway crashes in a more robust manner. It should be also noted that that the main purpose of this research is not to simply suggest predictive crash models, but to prove in a statistically concrete manner that 3-D metrics of differential geometry, e.g. Gaussian Curvature and Mean Curvature can assist in analyzing highway design and safety. Therefore, the value of this research is oriented towards the proof of concept of the link between 3-D geometry in highway design and safety. This thesis presents the steps and rationale of the procedure that is followed in order to complete the proposed research. Finally, the results of the suggested methodology are compared with the ones that would be derived from the, state-of-the-art, Interactive Highway Safety Design Model (IHSDM), which is essentially the software that is currently used and based on the findings of the HSM.

The identification of roadway sections with a higher than expected number of crashes is usually based on long term crash frequency data. In situations where historical crash data are limited or not available, surrogate safety measures, based on characteristics such as road geometries, traffic volume, and speed variation are often considered. Most of existing crash prediction models relate safety to speed variation at a specific point on the roadway. However, such point-specific explanatory variables do not capture the effect of speed consistency along the roadway. This study developed several measures based on the speed profiles along road segments to estimate the crash frequency on urban streets. To collect speed profile data, second-by-second speed data were obtained from more than 460 GPS-equipped vehicles participating in the Commute Atlanta Study over the 2004 calendar year. A series of speed data filters have been developed to identify likely free-flow speed data. The quantified relationships between surrogate measures and crash frequency are developed using regression tree and generalized linear modeling (GLM) approaches. The results indicate that safety characteristics of roadways are likely a function of the roadway classification. Two crash prediction models with different set of explanatory variables were developed for higher and lower classification roadways. The findings support the potential use of the profile-based measures to evaluate the safety of road network as the deployment of GPS-equipped vehicles become more prevalent.

This research aims to present part of the history of the Geometric Design history in Brazil, passing through significant historical moments, that played a very important role in the development of nowadays Geometric Design, searching for its importance, as well as what it‟s into the National Curricular Parameters (PCNs).The Van Hiele's Theory is presented through its different levels and how the teacher can use this theory and provide a better use of learning in Geometry. The works shows a previous and posteriori evaluation to diagnose the level of geometric learning of the students before and after the activities proposed in this paper, with reference as evaluation criterion the Theory of Van Hiele. Some activities were applied in a state school in Arapiraca-AL, with a 9th grade class, which involved basic geometric constructions to aid in the learning of Geometry. As results some considerations were taken into account about the activities that were proposed in the classroom and how they could help in the process of teaching and learning Geometry. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresentamos, neste trabalho, um pouco da história do ensino do Desenho Geométrico no Brasil, que passando por momentos históricos significativos tiveram um papel muito importante no desenvolvimento do que se tem hoje sobre Desenho Geométrico, procurando sua importância, bem como o que dizem os Parâmetros Curriculares Nacionais. Mostramos, também, a Teoria de Van Hiele, passando por seus diferentes níveis e como o professor pode utilizar essa teoria e proporcionar um melhor aproveitamento de aprendizagem na Geometria. Apresentamos uma avaliação prévia e posteriori para diagnosticar o nível de aprendizagem geométrica dos alunos antes e depois da realização das atividades propostas nesta dissertação, tendo como critério de avaliação a Teoria de Van Hiele. Aplicamos algumas atividades em uma escola Estadual de Arapiraca-AL, com uma turma do 9º ano, que envolviam construções geométricas básicas para auxiliar na aprendizagem da Geometria. Finalizamos com as considerações sobre as atividades que foram propostas em sala de aula e como elas puderam auxiliar no processo de ensino e aprendizagem da Geometria.