Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / The numerical modeling of underground flow of Morro Agudos mine, property of Votorantim Metais Zinco (VMZ), Paracatu-MG, used data from hydrometeorological monitoring campaigns to calibrate the actual scenario and simulate future pumping scenarios of this mine, using Visual MODFLOW 3.1 software. The study area is located in Paracatu-MG and in external portion of BrasÃlia Fold Belt at west margin of SÃo Francisco Craton, the mine is inside metasedimentary sequence of Vazante Group, composed by dolarenite, dolarenitics and dolomitics breccias of Morro do CalcÃrio Formation. In June of 2011 was registered 255mÂ/h of water springs inside underground mine, this value is nearly the maximum capacity, 270mÂ/h, of Wastewater Treatment Plant. So, it was necessary make some simulations to predict the increase of this pumping rate until the year of 2017, following expansion plans, purposing take effective actions in the water treatment. Was used monitoring data given by technical team of VMZ to update the concept hydrogeological model and make a new calibration of numerical model. After calibration, those scenarios were simulated from 2012 until 2017. From those scenarios were obtained an increased pumping rate that will achieve to 530mÂ/h. Of this value was subtracted the pumping rate of "Projeto Ãgua Limpa" (Clean Water Project) and added the inside flow, reaching the final pumping value of 504mÂ/h. This pumping rate will be considered in the planning of the new Wastewater Treatment Plant to supply necessities until 2017. This value can be decreased with rising of "Projeto Ãgua Limpa", but depends of mutual efforts from Hydrogeology, Geology, Environmental and Operations sectors. MineÂs dewatering itÂs not interfering in stream flows around the mine, because all water is pumped to surface and returns to original stream, without being prejudicial or causing environmental impacts. As is a fissural aquifer itÂs impossible to affirm if galleries will cross an expressive fractural zone, increasing in a large way the pumping rate simulated by this work. / O modelamento numÃrico do fluxo subterrÃneo da Mina de Morro Agudo, de propriedade da Votorantim Metais Zinco (VMZ), Paracatu-MG, utilizou os dados do monitoramento hidrometeorolÃgico para calibrar o cenÃrio atual e realizar simulaÃÃes de cenÃrios futuros do bombeamento realizado na mina, utilizando o software Visual MODFLOW 3.1. A Ãrea de estudo localiza-se em Paracatu-MG e encontra-se na parte externa da Faixa de Dobramentos BrasÃlia na margem oeste do CrÃton do SÃo Francisco, a mina està inserida na sequÃncia metassedimentar do Grupo Vazante, composta por dolarenitos, brechas dolarenÃticas e dolomÃticas pertencentes à FormaÃÃo Morro do CalcÃrio. Em Junho de 2011 foi registrado 255mÂ/h em surgÃncias de Ãgua na mina subterrÃnea, valor prÃximo à capacidade mÃxima, 270mÂ/h, da EstaÃÃo de Tratamento de Efluentes. Assim, se fez necessÃrio realizar simulaÃÃes do acrÃscimo desta vazÃo atà o ano 2017, seguindo o plano de expansÃo da mina, com objetivo de subsidiar aÃÃes efetivas no tratamento de Ãgua da unidade. Foram utilizados os dados de monitoramento disponibilizados pela equipe tÃcnica da VMZ para atualizar o modelo hidrogeolÃgico conceitual e realizar nova calibraÃÃo do modelo numÃrico. ApÃs a calibraÃÃo foram realizadas simulaÃÃes a partir do ano 2012 atà 2017. A partir dos cenÃrios simulados foi obtido um acrÃscimo constante nas vazÃes atingindo patamares de 530mÂ/h. Deste valor foi subtraÃda a vazÃo bombeada pelo Projeto Ãgua Limpa e somada a vazÃo aduzida para a mina, chegando ao valor final de bombeamento de 504mÂ/h. Esta à a vazÃo que serà considerada no planejamento da construÃÃo da nova EstaÃÃo de Tratamento de Efluentes para atender as necessidades atà o ano 2017. Essa vazÃo pode ser reduzida com a ampliaÃÃo do Projeto Ãgua Limpa, dependendo de um esforÃo conjunto entre os setores de Hidrogeologia, Meio Ambiente, Geologia e Lavra. O desaguamento da mina nÃo està interferindo na vazÃo dos vertedouros situados no CÃrrego Morro Agudo de maneira definitiva, pois a Ãgua que infiltra na mina subterrÃnea à bombeada para a superfÃcie, tratada e devolvida ao RibeirÃo TraÃras, sem provocar prejuÃzo ou impactos ambientais. Por se tratar de um aquÃfero fissural, nÃo se pode precisar se a lavra irà atingir uma zona aquÃfera fraturada de maior expressÃo, aumentando consideravelmente as vazÃes simuladas.

Os pisos mistos de baixa altura caracterizam um sistema estrutural em que há a incorporação, parcial ou completa, do perfil metálico (viga de aço) na laje de concreto, promovendo a redução da altura da seção e, consequentemente, o aumento da altura útil do pavimento. A incorporação do perfil de aço na laje de concreto garante revestimento ao aço contra o fogo, melhorando o desempenho da viga de aço frente às ações do fogo. Com a finalidade de avaliar o desempenho térmico e estrutural desta solução construtiva, foram desenvolvidos modelos numéricos das vigas parcialmente revestidas presentes nesse sistema estrutural em duas etapas distintas: Na primeira é realizada a análise térmica bidimensional no pacote computacional DIANA para a obtenção dos campos térmicos nas seções transversais das vigas em questão e, a partir daí, considerá-los em um processador de cálculo de momentos plásticos resistentes em todo o intervalo de tempo analisado, sendo então possível avaliar a perda da capacidade portante da seção em função do tempo de exposição ao fogo. A segunda etapa consiste na criação de modelos numéricos tridimensionais em elementos finitos no pacote computacional DIANA, com o qual é possível obter o comportamento estrutural da viga mista de aço e concreto quando exposta ao incêndio padrão, considerando então os efeitos relativos à inclusão do gradiente de temperatura tais como a perda das propriedades mecânicas, a expansão e a interação entre os materiais. Tendo em vista as funcionalidades do código computacional DIANA, diversos modelos foram construídos procurando atingir a melhor aproximação com os resultados experimentais apresentados na literatura associados ao menor custo computacional possível. Dessa forma, foram analisados casos com (1) interação parcial e total entre o aço e o concreto e com (2) diferentes modelos constitutivos para os materiais em questão. Por fim, os resultados obtidos com a análise numérica a partir do DIANA são comparados com os do método dos momentos plásticos, que por sua vez, apresentam um custo computacional bastante reduzido / Slim floor frames consists on structural system in which the steel beam is completely or partially inserted in a concrete slab, that is usually used in profiled steel decks systems. The main goal of the slim floor systems is to obtain a minimum height of the composite beam section and, consequently, achieve a higher height of the floor or a lower total height of the building. The partial encasement of the steel beam in the concrete slab provides a thermal protection, improving the behavior of the beam when subjected to fire. In order to evaluate the thermal and structural behavior of the slim floor system, numerical models considering partially encased beams, which can be found in the slim floor structures, were created. The numerical evaluation procedure was divided in two steps. In the first step, a two-dimensional thermal analysis is carried out using the general finite-element software TNO DIANA to obtain the temperatures gradient in the cross section during the fire exposure time and then, use the data in a computational code developed in FORTRAN which calculates the bearing capacity, over the exposure time, of the slim floor beams by means of the plastic moment capacity method, using the reduction factors associated to the mechanical properties of the materials presented in Eurocode 4. The second step consists in to develop three-dimensional numerical models using the software TNO DIANA and then obtain the complete structural behavior of the beam when subjected to a fire condition. Another aspect related to the loss of mechanical properties was also considered, such as the thermal expansion and the interaction between the steel and the concrete. In view of the DIANA functions, several models were developed in order to achieve a better approximation, a low computational cost, of some tests results presented in wide world literature. The cases of partial and complete interaction between the materials were analyzed, as well as the different constitutive models for them, so that the results obtained at the two steps were compared, and an evaluation of the methods was done

O pilar misto parcialmente revestido é fruto da associação de um perfil metálico e concreto trabalhando em conjunto. Nestes pilares o perfil metálico, normalmente perfil I ou H, não é totalmente envolvido por concreto, sendo apenas a região entre as mesas preenchida. No Brasil, a utilização de pilares mistos parcialmente revestidos é ainda incipiente. Contudo a introdução do dimensionamento de elementos mistos na ABNT NBR 8800:2008 e as vantagens construtivas inerentes aos elementos mistos tem viabilizado a utilização destes elementos em obras pelo país afora, especialmente naquelas de grande porte. Neste contexto, o objetivo principal do trabalho é analisar o comportamento estrutural destes pilares e avaliar a possibilidade de substituição das armaduras tradicionais compostas por vergalhões por alternativas como telas de aço soldadas ou adição de fibras de aço ao concreto (taxa de 1,5% de fibras de 25 mm de comprimento). Para isto, foram feitos ensaios experimentais de cinco modelos físicos de pilares mistos parcialmente revestidos solicitados por compressão centrada e de um modelo solicitado por compressão excêntrica. Os resultados demonstraram-se promissores no que tange à substituição da armadura, mesmo para a situação com excentricidade na força aplicada. Em complemento, foi desenvolvida uma simulação numérica dos modelos físicos ensaiados utilizando o pacote computacional DIANA®, fundamentado no método dos elementos finitos, com o pré e pós-processador FX+. Apesar da hipótese simplificadora de aderência perfeita entre o aço e o concreto, o modelo numérico representou adequadamente o comportamento dos pilares mistos. / Partially encased composite columns are the result of the association of a steel profile and concrete filling working together. The most commonly used steel profiles have I or H cross sections not completely covered by concrete, with filling only in the region between flanges. In Brazil, the use of partially encased composite columns is still incipient. However, the introduction of design procedures for these columns in Brazilian Code ABNT - NBR 8800:2008 and also their inherent constructive advantages have enabled the use of these elements in buildings across the country, especially for large constructions. In this context, the main objective of this work is to analyze the structural behavior of these columns and evaluate the possibility of replacing the traditional reinforcement using steel rebar for alternatives such as welded steel meshes or steel fibers added to the concrete (rate of 1.5% and 25 mm long). To achieve these goals, experimental tests on five models of partially encased composite columns submitted to axial loading and one model subjected to eccentric loading were performed. The results proved to be promising in terms of replacing the traditional reinforcement, even for the situation with eccentricity of the applied force. In addition, a numerical modeling of the studied columns was developed, using finite element based software DIANA® with FX +. Despite simplifying assumptions of perfect bond between steel and concrete, the numerical model adequately represented the behavior of the columns.

Os pilares mistos são elementos estruturais compostos por um perfil metálico e concreto trabalhando em conjunto. Entre estes destaca-se o pilar parcialmente revestido que apresenta vantagens como a possibilidade de pré-fabricação, redução no uso de formas e eficiência estrutural, porém seu processo executivo envolve uma trabalhosa tarefa que é a ancoragem das armaduras ao perfil metálico. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo estudar o comportamento estrutural de pilares mistos parcialmente revestidos submetidos a compressão simples e flexo-compressão e avaliar a possibilidade de substituição da armadura convencional por alternativas que possibilitem uma execução mais simples. Para isto foi desenvolvido um programa experimental envolvendo 23 exemplares de pilares mistos fabricados com o perfil W 150 x 22,5 e três configurações de armadura: armadura convencional, telas de aço soldadas entre as mesas do perfil e concreto com adição de fibras. Além disso, foram realizadas simulações numéricas e um estudo paramétrico utilizando o pacote computacional FX + DIANA a fim de extrapolar os resultados experimentais. Observou-se que o comportamento estrutural de pilares submetidos a forças excêntricas depende do eixo de flexão, de modo que a ruptura ocorre de modo mais gradual quando o pilar é submetido a flexão em torno do eixo de maior inércia. Além disso, respostas similares foram obtidas para as três configurações de armadura avaliadas, sendo o valor de força máxima obtido para os exemplares com concreto com fibras ligeiramente inferior aos demais. A substituição da armadura convencional por telas de aço ou concreto com fibras de aço não altera significativamente os valores de força máxima nem o comportamento pós-pico, mostrando a viabilidade da solução proposta. / Composite columns are structural elements made with steel profiles and concrete working together. Among these, there is the partially encased composite columns that presents advantages, such as, the possibility of pre-fabrication, reduction in the use of formwork and structural efficiency, but its fabrication process involves a laborious task that is the anchoring of the reinforcements to the steel profiles. In this context, the present work has the objective of studying the structural behavior of partially encased composite columns subjected to axial compression and eccentric compression and to evaluate the possibility of replacing conventional reinforcement with alternatives that allow a simpler execution. For this, an experimental program was developed involving 23 specimens of composite columns made with W 150 x 22.5 shape and three reinforcement configurations: welded steel mesh and fiber-added concrete. In addition, numerical simulations and a parametric study were performed using the FX + DIANA computational package in order to extrapolate the experimental results. The results show the structural behavior of columns subjected to eccentric forces depends on the axis of flexure, so that the rupture occurs more gradually when subjected to bending about the major inertia axis. In addition, similar responses were obtained for the three reinforcement configurations evaluated, and the peak load obtained for the specimens with fiber concrete was slightly lower than the others. Therefore, it can be observed that the replacement of conventional reinforcement by steel meshes or fiber concrete does not significantly alter the peak load or post-peak behavior, showing potential to be considered as a new alternative.

As obras de engenharia atuais envolvem unidades estruturais de grande porte cujo projeto e execução devem ser cuidadosamente observados. Devido à complexidade das cargas e solicitações estruturais, as metodologias de projeto devem atender a necessidades específicas. A variabilidade geotécnica associada à diversidade de carregamentos, impõe a necessidade de desenvolvimento de metodologias aplicadas especificamente a projetos de fundações que serão sujeitas a carregamentos laterais, tais como pontes, obras portuárias, torres de linhas de transmissão, aerogeradores (onshore e offshore) e plataformas (offshore e nearshore) de exploração de petróleo e gás natural. Existem alguns métodos relatados na literatura geotécnica para projeto de fundações submetidas a esforços horizontais. Nenhum destes métodos considera uma solução baseada no simples reforço, através de técnicas de cimentação, dos solos na sua camada superficial, radial à estaca. Dessa forma, procura-se na presente pesquisa estudar o comportamento de fundações profundas com reforço do solo na sua camada superficial, sujeitas a carregamentos horizontais. São apresentadas diretrizes de projeto, estabelecendo-se ainda um modelo de previsão da capacidade de carga de fundações profundas submetidas a este tipo de carregamentos. Ensaios em campo experimental e simulações numéricas tridimensionais, usando o Método dos Elementos Finitos foram realizados, por forma a se obter uma melhor compreensão do comportamento de estacas carregadas lateralmente. Considerando o diâmetro da estaca (D) e a sua profundidade (L), no campo experimental, foram definidas razões L/D representando o comportamento de estacas rígidas e flexíveis. Diversos ensaios de carregamento horizontal foram realizados para estas relações L/D, em solo natural e com solo melhorado radial às estacas. As análises numéricas consistiram numa análise paramétrica onde foram variados parâmetros geométricos (da estaca e do solo tratado) e geotécnicos, necessários à caracterização dos materiais no modelo utilizado, o de Mohr-Coulomb. O modelo de previsão proposto foi obtido com base na análise dos resultados de simulações numéricas usando o software ABAQUS®, validados com provas de cargas no campo experimental. É também de salientar que nesta pesquisa apenas será considerada a ruptura geotécnica, pelo que é assumido que as estacas têm comportamento elástico. Do estudo realizado pode-se concluir que o uso de uma camada superficial de solo tratado radial à estaca melhora significativamente o desempenho do sistema, aumentando a sua capacidade de carga e diminuindo a sua deformação, mostrando ser uma ótima e promissora alternativa para fundações profundas sujeitas a carregamentos horizontais. / Current engineering works typically envolve large structural units whose design and implementation should be closely observed. Due to the complexity of the loads and structural needs, the design methodologies should comply specific requirements. The geotechnical variability combined with the loads diversity imposes the need to develop methodologies applied specifically to projects whose foundations will be laterally loaded, like bridges, harbors, transmission line towers, onshore and offshore wind turbines, among others. There are several methods reported in geotechnical literature to design piles that will be subjected to horizontal loads. However, none of these methods consider a solution based on a simple soil reinforcement using cementation techniques, in a superficial layer, radial to pile. The main goal of this research is to study the behavior of deep foundations with a reinforced soil system, subjected to lateral loads. Design guidelines are presented, leading to a model that predicts the ultimate load capacity of deep foundations subjected to these types of efforts. Field tests and tridimensional numerical simulations using the Finite Element Method were performed in order to achieve a better understanding of the behaviour of laterally loaded piles. Considering the pile diameter (D) and its depth (L), different L/D ratio were defined, corresponding to rigid and flexible piles. Using these L/D ratios, in both natural and reinforced soils, numerical and field tests were performed to provide experimental evidences of its behaviour. Numerical tests consisted in a parametric analysis where different geometric (pile and treated soil) and geotechnical parameters, necessaries to the Mohr-Coulomb model, have been modified. The proposed prediction model is based on the analysis of the numerical simulations results, using ABAQUS® software, validated with the field tests. It is important to point that in this study only geotechnical rupture is considered. Therefore it is assumed that piles have elastic behaviour. Has been concluded that the use of a superficial treated layer, radial to pile, considerably improves the system performance, increasing the lateral load capacity and decreasing their deformation, showing that this technique could be a promising solution to deep foundations subjected to horizontal loads.

Numerical models are becoming fundamental tools to predict a range of complex problems faced by geotechnical and geo-environmental engineers. However, to render the model reliable for future predictions, the model input parameters must be determined with consideration of the scale effects. If there is a difference of scales between the observation and the model scales there are two possible ways to consider it: or models are constructed with elements of a size similar to that at which the data were measured, or some upscaling rules must be defined. In this context, this thesis focuses on upscaling of water flow and mass transport in a tropical soil by means of numerical, laboratory and field studies. This thesis is organized in four parts. First, the heterogeneity, correlation and cross-correlation between solute transport parameters (dispersivity, α, and partition coefficient, Kd) and soil properties are studied in detail. In this part, it is verified that the hydraulic conductivity (K) and solute transport parameters are highly heterogeneous, while soil properties are not. Spatial correlation of α, K, and statistically significant variables are studied, and it would probably improve the estimation only in a small-scale study, since the spatial correlation are only observed up to 2.5 m. This study is a first attempt to evaluate the spatial variation in the correlation coefficient of transport parameters of a reactive and a nonreactive solute, indicating the more relevant variables and the one that should be included in future studies. In the second part, scale effect on K, dispersivity and partition coefficient of potassium and chloride are studied experimentally by means of laboratory and field experiments. The purpose is to contribute to the discussion about scale effects on K, α and Kd and understanding how these parameters behave with the change in the scale of measurement. Results show that K values increases with scale, regardless of the method of measurement, except for the results obtained from double-ring infiltrometer tests. Dispersivity trends to increase exponentially with the sample height. Partition coefficient tends to increase with sample length, diameter and volume. These differences in the parameters according to the scale of measurement must be considered when these observations are later used as input to numerical models, otherwise the responses can be misrepresented. Third, stochastic analysis of three-dimensional hydraulic conductivity upscaling is performed using a simple average and the Laplacian-with-skin methods for a variety of block sizes based on real K measurements. In this part it is demonstrated the errors that can be introduced by using a deterministic upscaling using simple averages of the measured K without accounting for the spatial correlation. Results show that K heterogeneity can be incorporated in the daily practice of the geotechnical modeler. The aspects to consider when performing the upscaling are also discussed. Finally, the dependence of the exponent of the p-norm as a function of the block size is analyzed. In the last part, stochastic upscaling of hydrodynamic dispersion coefficient (D) and retardation factor (R) is performed using real data aiming to reduce the lack in experimental upscaling of reactive solute transport research. The enhanced macrodispersion coefficient approach is used to upscale the local scale hydrodynamic dispersion (D) and, as a novelty, the impact of heterogeneity of local dispersivity is also taken into account. To upscale retardation factor (R), a p-norm is used to compute an equivalent R. Uncertainty analyses are also performed and a good propagation of the uncertainties is achieved after upscaling. Simple upscaling methods can be incorporated to the modeling practice using commercial transport codes and properly reproduce de transport at coarse scale but may require corrections to reduce smoothing of the heterogeneity caused by the upscaling procedure. / Modelos numéricos estão se tornando ferramentas fundamentais para prever uma série de problemas complexos enfrentados por engenheiros geotécnicos e geoambientais. No entanto, para que o modelo seja confiável para previsões futuras, seus parâmetros de entrada devem ser determinados com a consideração do efeito da escala. Se há uma diferença de escalas entre a escala da observação e a escala do modelo, existem duas maneiras possíveis de considerá-la: ou constrói-se modelos com elementos de tamanhos semelhantes àqueles em que os dados foram medidos, ou definem-se algumas regras de mudança de escala. Neste contexto, esta tese enfoca a mudança de escala do fluxo de água e do transporte de massa em um solo tropical, por meio de estudos numéricos, laboratoriais e de campo. Esta tese é organizada em quatro partes. Em primeiro lugar, estudou-se em detalhe a heterogeneidade, a correlação e a correlação cruzada entre os parâmetros de transporte de soluto (dispersividade, α, e coeficiente de partição, Kd) e as propriedades do solo. Nesta parte, verificou-se que a condutividade hidráulica (K) e os parâmetros de transporte de soluto são altamente heterogêneos, enquanto as propriedades do solo não o são. A correlação espacial de α, K e das variáveis estatisticamente significativas foi estudada, e, provavelmente, melhoraria a estimativa apenas em um estudo em pequena escala, uma vez que a correlação espacial só foi observada até 2,5 m. Este estudo foi uma primeira tentativa de avaliar a variação espacial no coeficiente de correlação dos parâmetros de transporte de um soluto reativo e não-reativo, indicando as variáveis mais relevantes e as que devem ser incluídas em estudos futuros. Na segunda parte, o efeito de escala em K, na dispersividade e no coeficiente de partição de potássio e cloreto é estudado experimentalmente por meio de ensaios laboratoriais e de campo. O objetivo foi contribuir com a discussão sobre os efeitos de escala em K, α e Kd e entender como esses parâmetros se comportam com a mudança na escala da medição. Os resultados mostram que K aumenta com a escala, independentemente do método de medição. A dispersão tende a aumentar de maneira exponencial com a altura da amostra. O coeficiente de partição tende a aumentar tanto com o comprimento, quanto com o diâmetro e o volume da amostra. Essas diferenças nos parâmetros de acordo com a escala de medida devem ser consideradas quando essas observações são posteriormente usadas como entrada para modelos numéricos, caso contrário, as respostas podem ser mal representadas. Em terceiro lugar, uma análise estocástica tridimensional da mudança de escala da condutividade hidráulica foi realizada usando tanto média simples quanto o método Laplaciano-com-pele para vários tamanhos de blocos usando medidas K reais. Nesta parte, foram demonstrados os erros que podem ser introduzidos ao se usar métodos determinísticos de mudança de escala, usando médias simples das medições de K sem se considerar a correlação espacial. A aplicação das técnicas de mudança de escala mostra que a heterogeneidade de K pode ser incorporada na prática diária do modelador geotécnico. Os aspectos a serem considerados ao realizar a mudança de escala também foram discutidos. Finalmente, analisou-se a dependência do expoente da norma p em função do tamanho do bloco. Na última parte, uma aplicação de mudança de escala estocástica do coeficiente de dispersão hidrodinâmica (D) e do fator de retardo (R) foi realizada usando dados reais visando reduzir a falta pesquisas no tema de mudança de escala do transporte de soluto reativo. A mudança de escala do D foi feito usando o método de macrodispersão. O método da média simples baseado na norma p foi usado para executar a mudança de escala de R. A incerteza foi propagada satisfatoriamente. Métodos simples de mudança de escala podem ser incorporados à prática de modelagem usando programas comerciais, e reproduzir corretamente o transporte em escala grossa, mas podem exigir correções para reduzir o efeito suavizado da heterogeneidade causada pelo procedimento de mudança de escala.

Orientadores: João Alberto Venegas Requena, Arlene Maria Sarmanho Freitas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T16:17:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_RosilenedeFatima_D.pdf: 11511552 bytes, checksum: 29b74159f0f84a8ee1a18dcef013b5fa (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta os resultados de uma análise teórica, experimental e numérica, de uma ligação YT utilizada em estruturas metálicas planas, tendo como ponto de partida a verificação do comportamento global da ligação. Será avaliada uma ligação de treliça do tipo YT com diferentes afastamentos entre as barras "gap". As barras que compõem a ligação, aqui apresentada, possuem seções transversais tubulares circulares, vazadas de parede fina, soldadas entre si. O modo de colapso da ligação foi devido à plastificação da parede do banzo (uma diagonal tracionando a parede do banzo e o montante comprimindo). Um efeito de abaulamento da seção transversal do banzo na região do afastamento foi observado. O dimensionamento da ligação segue o Método dos Estados Limites, no qual as resistências de cálculo são verificadas. As barras envolvidas nesta ligação também sofrem a influência de momentos fletores. O estudo foi realizado através de uma análise comparativa entre uma solução analítica fornecida por normas técnicas internacionais, uma análise experimental e uma modelagem numérica utilizando-se o programa Ansys. A modelagem numérica, tendo como referência a análise experimental, foi realizada utilizando os elementos SHELL 181 e SHELL63, com 4 nós por elemento. Foram realizadas análises paramétricas com variação do afastamento, "gap"J entre os eixos do montante e da diagonal, observando-se que a resistência da ligação cresce com a redução do "gap". A finalidade deste estudo foi o entendimento do comportamento desta ligação, possibilitando assim, a disseminação desta concepção estrutural ainda pouco explorada_no Brasil para viabilizar a execução de projetos otimizados / Abstract: This work presents the theoretical, experimental and numerical analyses using of a YT joint used in plane trusses steel, having as the beginning point the verification of the global behavior of the connection. A connection of truss of YT type with gap members was evaluated. The members that compose the connection, presented here, have circular tubular cross sections welded among themselves. The failure mode of the connection was due to the plastic failure of the chord face (one web member pushing its face whereas the brace is pulling it out). An cambered effect of the chord cross section on the gap region was noted. The connection design follows the Limit State Design, in which the calculated resistance is verified. The involved members in this connection are also subjected the influence from add bendings. The study was developed by through a comparative analysis considering an analytical. solution supplied by intemational technical codes, an experimental analysis and a numerical modeling using with Ansys software. In the numerical study, the 4-node SHELL 181 and SHELL63 element was used to model the connection. The purpose of this study is to understand this connection mechanical behavior, thus contributing to possible the dissemination of this structural. conception still not explored so much in Brazil yet and to to be feasible the execution of optimized projects / Doutorado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil

Com o intuito de estudar a resposta da Plataforma Continental Sudeste, e particularmente na Plataforma Continental de São Paulo (PCSP), aos ventos sinóticos, foram realizadas simulações numéricas através do modelo sECOM. As simulações prognósticas consideraram campos estratificados de temperatura e salinidade. Como forçante externa, foi introduzido o cisalhamento do vento de nordeste, típicos do centro de Alta Pressão do Atlântico Sul, e ventos sinóticos de sudoeste de um sistema frontal de baixa pressão (frente fria). Os resultados obtidos com a forçante vento atuando apenas no sul da PCSE mostraram que os ventos remotos são capazes de excitar perturbações do nível do mar sob a forma de Ondas de Plataforma Continental (OPC), principalmente na PCI e na PCM da PCSP. A velocidade de propagação da OPC foi entre 9.2 e 10.2 ms -¹ na região sul da PCSE. Na região norte, com maior variabilidade, os valores foram entre 2.4 e 5.0 ms -¹. O vento remoto de sudoeste foi capaz de inverter o sentido da corrente superficial de nordeste para sudoeste e, após a inversão, a corrente apresentou oscilação natural com período de 30 horas nas regiões próximas da atuação do vento. Nos experimentos com o vento atuando em toda a plataforma, as correlações do nível do mar entre as radiais de estudo foram máximas na PCI e na PCM da região sul da PCSE, com OPCs se propagando a 15.3 ms -¹. Na região norte, as OPCs apresentatam velocidades de 3.6 a 7.2 ms -¹, dependendo da velocidade das frentes frias. As simulações ainda revelaram ressonância da corrente superficial associada com a velocidade de propagação dos sistemas frontais, com correntes na região de Cananéia se amplificando com frentes se deslocando a 11.4 ms -¹. A região de Santos e Ubatuba apresentou corrente máxima com frentes se propagando a 9.5 ms -¹. As correntes superficiais geradas nas simulações de vento em toda a plataforma também apresentaram oscilações inerciais na PCM e PCE da PCSE, após a inversão dos ventos. / Numerical simulations were made using the sECOM model to study the response of the South Brazilian Bight (SBB), especially the São Paulo Continental Shelf (SPCS), to synoptic winds. Prognostic simulations were performed using a stratified sanility and temperature fields as initial conditions. Two different wind shear forcing were included: the northeast winds derived from the South Atlantic High, and the southweast synoptic winds from low pressure frontal systems. Results from the wind forcing experiments only in the south of SBB showed that the remote winds are capable of exciting sea level disturbances in the form of continental shelf waves (CSW), mainly in the inner and middle shelf of SPCS. Phase speed between 9.2 and 10.2 ms -¹ were found at southern of the SBB. The northern region showed high variability, with values between 2.4 e 5.0 ms -¹. Southwest remote wind was able to reverse the direction of the surface current from northeast to southweast. Such the inversion promoted natural oscillation of surface current with period of 30 hours in regions close to the wind action. In the wind experiments acting over the SBB, the cross correlation between the sea level of differents stations were highest at the southern portion of the inner and middle shelf, displaying CSW phase speed of 15.3 ms -¹. In the northern region, CSW phase speed ranges from 3.6 to 7.2 ms -¹, depending on the velocity of the frontal systems propagation. Numerical simulations results revealed the resonance of the surface current associated with the speed propagation of the frontal systems. Currents off Cananéia amplified when fronts propagate at speeds of 11.4 ms -¹. Continental shelf regions off Santos and Ubatuba exhibit maximum currents with fronts moving at 9.5 ms -¹. Surface currents resulting from local wind forcing showed the occurrence of inertial oscillations after the inversion of the winds, mainly in middle shelf and outer shelf of SBB.

Tempestades severas ocorrem na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) principalmente nos meses quentes e úmidos do ano. Nesta tese, os mecanismos de disparo da convecção profunda são estudados por meio de análises observacionais e simulações numéricas com o Advanced Regional Prediction System (ARPS). A metodologia proposta compreende o uso da parametrização microfísica fria na simulação dos processos físicos que levam à formação de nuvens cumulonimbus, sem o uso da parametrização de cúmulos nas grades de altíssima resolução espacial. Nos eventos estudados, as primeiras células de precipitação observadas e simuladas surgiram em razão da interação entre o escoamento atmosférico na camada limite planetária e a topografia local. As células secundárias foram geralmente mais intensas, uma vez que elas surgiram após o aquecimento diabático adicional. O mecanismo de disparo das células secundárias foi a corrente ascendente induzida pela propagação horizontal das frentes de rajada em baixos níveis da atmosfera das correntes descendentes das células primárias. As frentes de rajada tiveram velocidade de propagação horizontal típica de 6 m s-1. No evento de 02 de fevereiro de 2004, células convectivas profundas foram simuladas com alto grau de realismo no domínio da grade de 3 km de resolução espacial. Observou-se que, neste caso, a frente de brisa marítima pôde atuar como guia de ondas para a colisão entre duas frentes de rajada. A propagação da frente de brisa marítima para o interior do continente ocorreu em conjunção a um forte gradiente de vapor dágua nos níveis mais baixos da troposfera. As células convectivas profundas secundárias surgiram e se desenvolveram exatamente nesta zona de interface, a qual representa o contraste entre as diferentes massas de ar marítima e continental. No evento de 04 de fevereiro de 2004, na grade de 1 km de resolução, a análise objetiva com as medidas das estações de superfície na RMSP correspondente às 1800 UTC indicou a presença de uma ilha de calor urbana com até 4 oC de aquecimento diferencial entre a Capital e vizinhanças. O principal efeito da assimilação destas medidas foi a redução do NCL em até 80 hPa, o que favoreceu o disparo da convecção naquela área. / Severe thunderstorms occur in the Metropolitan Area of São Paulo (MASP) mainly in the warm and wet months of the year. In this work, the triggering mechanisms of deep convection are studied through observed data and numerical simulations with the Advanced Regional Prediction System (ARPS). The proposed methodology focuses in the use of microphysics parameterization of cold clouds to simulate physical process linked to the life cycle of thunderstorms. The cumulus cloud parameterization isnt used in high resolution numerical grids. In the real case studies, both observed and simulated, early convective cells developed as a consequence of the interaction between the planetary boundary layer atmospheric flow and the local topography. The secondary convective cells were generally strongest, once they developed after additional surface diabatic heating. The triggering mechanism of these secondary cells was the updraft induced by gust fronts generated by downdrafts of primary cells. The gust fronts had a typical horizontal propagation velocity of 6 m s-1. In the February 02 2004 event, deep convective cells were simulated with high degree of realism with a 3 km resolution grid. It was observed that, in this case, the sea-breeze front could act as a wave guide to the collision between two different gust fronts. In addition, the sea breeze front propagated to the continental area together with a strong low level water vapor gradient. The secondary deep convective cells arose and developed exactly on this interface zone, which represents the contrast between the oceanic and continental air masses. The interface zone was marked by a water vapor mixing rate of 14 g kg-1. In the February 04 2004 event, the objective analysis, made with some MASP´s surface stations measurements at 1800 UTC in the 1 km resolution grid, indicates the presence of an urban heat island with up to 4 oC of differential heating between São Paulo city and its neighboring area. The main effect in assimilating these surface measurements was the lowering of the lift condensation level up to 80 hPa, which favored the triggering of convection in that area.

As desembocaduras lagunares são sistemas costeiros dinâmicos e complexos em função de seu controle por diversos fatores ambientais, como amplitude de maré, energia de ondas e aporte fluvial. Essas variáveis atuam em conjunto produzindo condições hidrodinâmicas únicas e uma variedade de feições deposicionais. Estes sistemas, compostos por um canal principal e por deltas de maré, possuem fortes influências sobre a evolução da região costeira adjacente. O objetivo deste trabalho é avaliar a dinâmica da desembocadura de Cananéia, a fim de compreender os processos que governam as alterações morfológicas da região, considerando as prováveis influências do delta de maré vazante. Através de imagens aéreas e cartas náuticas históricas foi possível analisar as alterações morfológicas da desembocadura e do delta ao longo das últimas décadas. Posteriormente, foi aplicado o modelo numérico MIKE 21 para simular a propagação de ondas, a hidrodinâmica e o transporte sedimentar na região em duas situações batimétricas e em diferentes casos de ondas incidentes. Para tanto, utilizaram-se dados coletados in situ, resultados de modelos globais (WW3 e CFSR) e informações obtidas na literatura. Os resultados mostram alterações na morfologia da desembocadura com o predomínio de processos erosivos na margem norte, migração do canal e do delta para nordeste, aumento volumétrico do delta e avanço deste em direção ao oceano. Além disso, notou-se que a margem norte é exposta a maiores forças de onda e que, em ambas as margens, esta diminuiu ao longo do período analisado. Os resultados indicam a ação do delta de maré vazante como principal agente transformador de ondas, sendo a sua variação morfológica determinante para a ação das ondas nas margens do canal. A circulação é controlada predominantemente pela maré e o transporte de sedimentos, embora limitado, é aumentado sob o efeito sinérgico entre a ação de ondas e de maré. Devido a sua morfologia e hidrodinâmica, a margem norte é submetida à maior influência de ondas e de maré, resultando em processos erosivos. A dinâmica sedimentar reflete a complexidade deste ambiente. / Inlets are dynamic and complex coastal systems subjected to a variety of forces such as tidal range, wave energy and fluvial discharge. Combinations of these variables produce unique hydrodynamic conditions and a variety of depositional features. These systems, consisting of a main channel and tidal deltas, have strong influence on the evolution of the coastal zone. The aim of this study is to evaluate the dynamics of the Cananéia inlet in order to understand the processes that control the morphological changes in the region, considering the influence of its ebb-tidal delta morphology. Based on aerial photographs and historical nautical charts the morphological changes of the inlet and delta were analyzed over the last decades. Subsequently, the MIKE 21 numerical model was applied to simulate the wave propagation, the hydrodynamics and sediment transport in the region, for two different bathymetric situations and several wave scenarios. Therefore, we used in situ data, global model results (WW3 and CFSR) and information from the literature. Results show changes in the morphology of the inlet with the predominance of erosion on its northern margin, the migration of the channel and delta northeasterly, and the delta volume increase and its growth towards the ocean. Furthermore, it was noted that the northern margin is exposed to greater wave power and on both margins the wave power decreased over the analyzed period. The results show the action of the ebb tidal delta as the main transforming agent of the incoming waves and its morphological variation determines the action of the waves on the margins of the channel. The circulation is controlled predominantly by the tide and the sediment transport, although limited, is increased under the synergistic effect between the action of waves and tide. Due to its morphology and hydrodynamics, the northern margin is subjected to greater influence of waves and tide, resulting in erosional processes. The sediment dynamics reflects the complexity of this environment.