[pt] Este trabalho apresenta uma formulação puramente baseada em plasticidade para ser aplicada à otimização topológica. A principal ideia da otimização topológica em mecânica dos sólidos é encontrar a distribuição de material dentro do domínio de forma a otimizar uma medida de performance e satisfazer um conjunto de restrições. Uma possibilidade é minimizar a flexibilidade da estrutura satisfazendo que o volume seja menor do que um determinado valor. Essa é a formulação clássica da otimização topológica, que é vastamente utilizada na literatura. Não obstante fornecer resultados interessantes, condições adicionais devem ser levadas em consideração para viabilizar sua aplicação prática. O projeto estrutural aborda dois aspectos principais: (i) a estrutura não deve colapsar, suportando os carregamentos aplicados (critério de segurança); e (ii) deverá se sujeitar a um valor máximo aceitável de deformação (critério de aceitabilidade). Consequentemente, a otimização topológica clássica deve ser modificada de forma a encontrar a distribuição de material correspondente ao menor volume possível tal que o critério de segurança seja verificado. O referido critério de segurança pode ser definido como limitar as tensões elásticas ao critério de plastificação em todo o domínio. Esta definição resultou em um novo ramo de pesquisa: a otimização topológica com restrições de tensões. Por outro lado, entende-se que o projeto estrutural plástico é preferível quando um projeto ótimo é almejado, uma vez que permite um maior aproveitamento da resistência do material. Dessa forma, este trabalho aborda a incorporação do projeto estrutural plástico à otimização topológica como método mais vantajoso do que a otimização topológica clássica e a com restrições de tensões. A formulação proposta é uma extensão da análise limite, que fornece uma estimativa da carga de colapso de uma estrutura diretamente por meio da programação matemática, assegurando a eficiência computacional da metodologia proposta. De forma a verificar a otimização topológica plástica e comparar a topologia final com as obtidas através da otimização topológica clássica e da com restrição de tensões, são apresentados exemplos numéricos. / [en] This work presents a full plastic formulation to be applied within topology optimization. The main idea of topology optimization in solid mechanics is to find the material distribution within the domain so that it optimizes a performance measure and satisfies a set of constraints. One might seek to minimize the compliance satisfying that the volume is less than a given value. The aforementioned formulation is the standard topology optimization which has been used widely in literature. Although it provides interesting results, additional requirements must be taken into account when practical application is concerned. Structures are designed considering two main aspects: (i) the structure must not collapse, supporting the applied loads (safety criterion); and (ii) its displacements must be lower than a prescribed bound (serviceability criterion). Consequently, the standard formulation shall be modified, finding the material distribution corresponding to the minimum volume such that the safety criterion is met. Said safety criterion may be defined as restraining the elastic stresses to the yield criterion in the entire domain. This definition has resulted in a new branch in this research field: the stress constrained topology optimization. On the other hand, it is understood that the plastic design criterion is preferable when optimization is intended, since it fully exploits the material strength. Therefore, this work addresses the incorporation of the plastic design criterion into topology optimization as a more advantageous method than standard and stress constrained topology optimization methods. The proposed formulation is an extension of limit analysis, which provides an estimative of the collapse load of a structure directly through mathematical programming, ensuring computational efficiency to the proposed methodology. Lastly, numerical examples are shown to verify plastic topology optimization and the final topology is compared with those provided by standard and stress constrained topology optimization methods.

[pt] O produto tensorial é o formalismo adequado para desenvolver a técnica de separação de variáveis em sua generalidade. São estudadas representações tensoriais decompostas de transformações lineares e algumas aplicações recentes em análise numérica (o algoritmo de Beylkin). Os exemplos tratam da discretização do laplaciano em malhas retangulares, suas propriedades espectrais e seu cálculo funcional, com ênfase na função sinal. / [en] Separation of variables is adequately understood and extended by making use of tensor products. We consider linear transformations admitting tensor decompositions and some recent applications in numerical analysis (Beylkin s algorithm). The examples concern the discretization of the Laplacian on rectangular meshes, its spectral properties and functional calculus, with emphasis on its sign function.

[pt] Este estudo é uma investigação experimental das vibrações flexurais de uma viga em balanço causadas por impactos axiais.Uma série de medidas foi feita usando-se uma viga de aço inoxidável submetida a impactos de diferentes magnitudes,aplicados através de um arranjo massa-pêndulo. A amplitude dos impulsos foi variada mudando-se o peso e o ângulo de lançamento da massa do pêndulo. Para a gama e a característica dos impactos utilizados nesta investigação,concluímos que a amplitude dos impulsos aplicados é o parâmetro relevante da resposta transversal da viga. As máximas tensões de flexão e os máximos deslocamentos laterais relacionam-se linearmente com a amplitude dos impulsos axiais aplicados.Não foi observada nenhuma instabilidade dinâmica,no sentido de deslocamentos laterais excessivos, na gama de impulsos utilizados nessa pesquisa. / [en] This study is an experimental investigation of the dynamic response of a cantilever beam due to axial impact. A series of response measurements were made for a cantilevered stainless steel beam subjected to impulses of different magnitudes.The impulses were produced by a pendulum-impact mass arrangement and their magnitudes were varied by changing the weight and release angle of the pendulum mass. For the range and character of impulses utilized in this investigation,it is concluded that magnitude of the applied impulse is the relevant parameter for the transverse response of the beam.Moreover,both maximum bending stresses in the beam and its maximum lateral displacements were found to be linearly related to the magnitude of the applied axial impulses. No dynamic instabilities,in the sense of excessive lateral displacements of the beam, was observed for the range of impulse magnitudes selected here.

[pt] O Aterro Metropolitano de Jardim Gramacho (AMG) é o local que recebe desde 1976 os resíduos sólidos gerados pelas atividades domésticas, além das comerciais e industriais da área metropolitana do Rio de Janeiro. Atualmente no AMG vem se desenvolvendo projetos de aterramento até o ano 2012, portanto, a estabilidade dos taludes do maciço cresce em importância e a presente dissertação está dirigida a compreender aspectos da análise de estabilidade do AMG. Nesse sentido, faz-se ênfase no comportamento da resistência dos materiais, fundamentalmente da fundação que é uma argila muito mole. Na área do AMG tem campanhas de ensaios do campo durante vários anos e em quantidade menor os ensaios laboratoriais. Neste trabalho são feitas atividades como a coleta e interpretação das sondagens desde 1992 até a campanha do ano 2009, esta informação é introduzida numa modelagem estratigráfica tridimensional, deles são gerados perfis bidimensionais para as análises de estabilidade, Outra atividade é interpretar informação do campo, ensaios de laboratório da campanha 2009 e realizar ensaios complementares na argila do local (compressão triaxial drenada e não drenada, cisalhamento direto e adensamento com medição do creep). A totalidade da informação é discutida obtendo correlações da resistência não drenada em base da teoria do estado critico. Os parâmetros geotécnicos do lixo são obtidos através das referências na literatura e retro-análises de taludes movimentados no local. Finalmente se avalia a estabilidade do AMG pelos métodos de equilíbrio limite e tensão deformação em termos de tensões totais e efetivas até chegar às geometrias finais projetadas. / [en] The Metropolitan Landfill Jardim Gramacho (AMG) is the site since 1976 that receives solid waste generated by domestic activities, also of commercial and industrial metropolitan area of Rio de Janeiro. Currently in AMG is developing projects ground to the year 2012, so the stability of slopes of the massive gains in importance and this dissertation is aimed at understanding aspects of the stability analysis of the AMG. Thus, it is an emphasis on the behavior of resistance of materials, primarily from a foundation that is very soft clay. In the area of AMG has field test in explorations for several years and fewer laboratory tests. This work made activities such as collection and interpretation of surveys from 1992 to the exploration of 2009, this information is entered into a three-dimensional stratigraphic modeling, their profiles are generated for the two-dimensional stability analysis, Another activity is to interpret information from field trials Campaign 2009 laboratory and perform additional tests on the clay site (triaxial drained and undrained, direct shear and consolidation with measurement of creep). The totality of the information obtained is discussed correlations of resistance undrained in the base of critical state theory. The geotechnical parameters of garbage are obtained through the references in the literature and analysis of retro-crowded slopes at the site. Finally it assesses the stability of the AMG methods of limit equilibrium and stress-strain curves in terms of total stresses and effective to reach the final designed geometry.

[pt] A indústria eletrônica cada vez mais adquire importância na economia mundial. O uso de partes e peças eletrônicas deixou de ser exclusivo da informática e passou a permear setores diversos. Cresce a relevância da atração de investimentos em circuitos integrados para a manutenção da diferenciação, dos investimentos em pesquisa e desenvolvimento e até mesmo da competitividade da indústria brasileira. Neste contexto, este trabalho pretende avaliar uma oportunidade de investimento no desenvolvimento de uma planta de circuitos integrados no Brasil utilizando um exemplo numérico. Dadas as diversas incertezas em um projeto deste tipo, foi utilizada a metodologia de opções reais para analisar o investimento em um start-up de circuitos integrados. Ressalta-se que a volatilidade do retorno de uma base de empresas do setor foi considerada como proxy para a volatilidade do ativo-objeto, o fluxo de caixa de uma empresa de circuitos integrados instalada no Brasil. Assim, implementou-se uma metodologia para a obtenção da volatilidade de um projeto de start-up. De posse da volatilidade estimada, o valor das opções reais foram calculados com base no modelo binomial proposto por Cox, Ross & Rubinstein. Os resultados demonstram que a incorporação das incertezas e a análise das opções de espera e de expansão trazem valor significativo ao projeto. / [en] Electronic industry is getting more important in world economy. The use of electronic parts is not an exclusive use of information technology but also of many sectors. It is becoming more important to attract investments in integrated circuits in order to differentiate products, to invest in research and development and even to increase brasilian industry competitiveness. In this context, this study intends to evaluate an investment opportunity of an integrated circuits company with a numeric example. Considering many uncertainties that exist on a project like this, real options theory was used in order to analyse an integrated circuits start-up investment. It is important to mention that the volatility of the return of a group of companies was used as a proxy to obtain the underlying risky asset volatility, as the underlying risky asset is the cash flow of an integrated circuits company built in Brazil. Therefore, this methodology was implemented to find a start-up project volatility. With this estimated volatility, the real options values were calculated based on the binomial model proposed by Cox, Ross & Rubinstein. Results show that incorporating uncertainties and analysing wait and expansion options raise substantial value to the project.

[pt] Identificar um indivíduo a partir de uma imagem de face é uma tarefa simples para seres humanos e extremamente difícil para a Visão Computacional. Esta questão tem motivado diversos grupos de pesquisa em todo o mundo, especialmente a partir de 1993. Inúmeros trabalhos realizados até o momento encaram uma imagem digital de n pixels como um vetor num espaço n-dimensional, onde n é em geral muito grande. Imagens de rostos humanos possuem, contudo, grande redundância: todas contém dois olhos, um nariz, uma boca, e etc. É possível, portanto, trabalhar em uma base deste espaço em que faces possam ser adequadamente caracterizadas a partir de um conjunto de p componentes, onde p é muito menor quen. É com este enfoque que o presente trabalho estuda sistemas de reconhecimento de faces que consistem de um estágio de redução de dimensionalidade, realizado pela técnica de Análise de Componentes Principais (PCA), seguido de um modelo classificador. No estágio da PCA, as imagens de n pixels são transformadas em vetores de p características a partir de um conjunto de treinamento. Três classificadores conhecidos na literatura são estudados: os classificadores de distância (EUclideana e de Mahalanobis), a rede neural de Funções Base Radiais (RBF), e o classificador de Fisher. Este trabalho propõe, ainda, um novo classificador que introduz o conceito de Matrizes de Covariança Misturadas (MPM) no classificador gaussiano de Máxima Probabilidade. Os quatros classificadores são avaliados através da variação de seus respectivos parâmetros e utilizam como imagens o banco de faces da Olivetti. Nos experimentos realizados para comparar tais abordagens, o novo classificador proposto atingiu as maiores taxas de reconhecimento e apresentou menorsensibilidade à escolha do conjunto de faces de treinamento. / [en] Identifying an individual based on a face image is a simple task for humans to perform and a very difficult one for Vision Computing. Since 1993, several research groups in all over the world have been studied this problem. Most of the methods proposed for recognizing the identity of an individual represent a n intensity pixel image as a n- dimensional vector, when, in general, n is a very large number value. Face images are highly redundant, since every individual has two eyes, one nose, one mouth and so on. Then, instead of using n intensity values, it is generally possible to characterize an image instance by a set of p features, for p < < n. This work studies face recognition systems consisting of a PCA stage for dimensionality reduction followed by a classifier. The PCA stage takes the n-pixels face images and produces the corresponding p most expensive features, based on the whole available training set. Three classifiers proposed in the literature are studied: the Euclidean and Mahalanobis distances, the RBF neural network, and the Fisher classifier. This work also proposes a new classifier, which introduces the concept of Mixture Covariance Matrices (MPM) in the Minimum Total Probality of Misclassification rule for normal populations. The four classifiers are evaluated using the Olivetti Face Database varying their parameters in a wide range. In the experiments carried out to compare those approaches the new proposed classifier reached the best recognition rates and showed to be less sensitive to the choice of the training set.

[pt] Os processos neoplásicos têm sido no mundo atual uma das patologias mais preocupantes. A neoplasia maligna, também denominada de câncer, é o mais agravante processo patológico, que pode levar a morte do portador. Diante desse quadro, diversos medicamentos têm sido planejados com o objetivo de eliminar seletivamente as células cancerígenas, dentre eles, alguns complexos de coordenação, como a cisplatina, a carboplatina e as casiopeínas. No entanto, efeitos colaterais severos e toxicidades são fatores limitantes, sendo necessário, portanto, o desenvolvimento de moléculas mais seletivas, eficazes, menos tóxicas e com efeitos colaterais reduzidos. Este trabalho tem como objetivo a síntese de três ligantes imínicos binucleantes, derivados de aminas aromáticas orto-substituídas, um deles com substituinte doador de elétrons (L-NFT), já descrito na literatura, e os outros dois inéditos com substituintes retiradores de elétrons iodo (L-IDA) e nitro (L-NTA). Os ligantes foram caracterizados por ponto de fusão/decomposição, espectroscopia vibracional, espectroscopia eletrônica, análise elementar, análise termogravimétrica e modelagem molecular. Foi resolvida a estrutura cristalina de uma forma parcialmente hidrolisada do ligante L-IDA. Todos os ligantes foram submetidos a uma análise farmacológica in silico para a obtenção de seus parâmetros farmacocinéticos e farmacodinâmicos teóricos. A partir desses ligantes, foram sintetizados os respectivos complexos de cobre(II), todos eles inéditos, os quais foram caracterizados pelas seguintes técnicas: espectroscopia vibracional, espectroscopia eletrônica, análise elementar, análise termogravimétrica, espectroscopia de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado, espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica e modelagem molecular. O complexo do ligante L-NFT é binuclear. Entretanto, os ligantes L-IDA e L-NTA sofreram hidrólise parcial no processo de complexação, gerando espécies mononucleares do tipo ML2 e geometria quadrática plana. Uma dessas espécies foi caracterizada por difração de raios X. Todas as moléculas obtidas serão submetidas futuramente a testes biológicos com o intuito de comprovar experimentalmente suas possíveis ações antineoplásicas. / [en] Nowadays, the neoplastic processes have been one of the most concern diseases. The malignance tumor, also called cancer, is the most aggravating pathological process, responsible for the death of the patient in most cases. In this context, several drugs have been designed with the objective to eliminate the cancer cells selectively; among them, some coordination complexes, like cisplatin, carboplatin and the casiopeins. However, severe side effects and the development of resistant tumors are limiting factors. For this reason, the search for new molecules (more selective and/or effective, less toxic and with reduced side effects) is a field of extensive research. The present work has as principal purpose the synthesis of three binucleating iminic ligands derived from ortho-substituted aromatic amines: one of them containing an electron-donor substituent (L-NFT), a compound already described in literature, and the others, both novel substances, containing electron-withdrawing substituents iodine (L-IDA) or nitro (L-NTA). The ligands were characterized by their fusion/decomposition point, vibrational and electronic spectroscopies, elemental and thermogravimetric analysis and also molecular modeling. The crystalline structure of a partially hydrolyzed form of the L-IDA ligand was resolved too. All of the ligands were submitted to an in silico pharmacological analysis to obtain pharmacokinetic and pharmacodynamic theoretical properties. From these ligands, three new copper(II) complexes were synthetized, which were characterized by the following techniques: vibrational and electronic spectroscopies, elemental and thermogravimetric analysis, ICP-OES, electron paramagnetic resonance spectroscopy, and molecular modeling. The complex of L-NFT ligand is dinuclear. However, the L-IDA and L-NTA ligands suffered partial hydrolysis during the complexation reaction producing mononuclear species of the ML2 type and with square planar geometry. One of these species was characterized by X-ray diffraction. All synthetized compounds will be submitted to biological tests in order to prove their possible anticancer activity.

[pt] Lajes lisas de concreto protendido com cordoalhas engraxadas não aderentes têm sido empregadas em pavimentos de edificações com frequência nos últimos anos. Essa solução estrutural é ideal quando se tem uma distribuição regular dos pilares. Além disso, sabe-se que lajes de concreto protendido oferecem vantagens técnicas sobre a solução tradicional em concreto armado, principalmente para vencer vãos maiores e onde muitas vezes se exigem seções mais esbeltas. O objetivo desta dissertação é estabelecer critérios práticos para o projeto de lajes lisas protendidas, maciças ou nervuradas, visando ao atendimento dos critérios relativos ao estado limite de utilização. Com este propósito, um estudo paramétrico foi realizado no qual foram analisados as tensões nas regiões de introdução das forças de protensão e a influência da rigidez dos pilares na retenção da protensão. A investigação foi conduzida por meio de modelagens em elementos finitos, empregando elementos do tipo casca para as lajes e elementos tipo viga para os pilares. No caso das lajes nervuradas, suas mesas foram representadas por elementos casca e as nervuras por elementos viga levando em conta a excentricidade entre seus centros geométricos. / [en] Concrete flat slabs prestressed with unbounded greased strands have been used in building floors over the last years. This structural solution is ideal when the columns are regularly distributed. In addition, it is known that prestressed floors have some technical advantages when compared to the traditional solution in reinforced concrete, mainly in cases of large spans and when lighter elements are required. The objective of the present work is to propose practical criteria for the design of flat slab prestressed concrete floors, for the cases of uniform thickness slabs and waffle slabs, aiming at complying with serviceability limit state. A parametric study was carried out to analyze the stress distribution in prestressing load introduction zones and the influence of the columns in retaining prestressing loads. The investigation was conducted using finite element models in which shell and frame elements were used to represent the slabs and the columns. For the case of waffle slabs, flanges and webs were modeled with shell and frame elements, respectively, taking into consideration the eccentricity between these two elements.

[pt] No Brasil, o dimensionamento de estruturas de concreto armado segue as recomendações da norma brasileira NBR 6118-2003. A norma brasileira, usa a metodologia de dimensionamento semi-probabilístico que não quantifica a probabilidade de falha de um elemento estrutural. A análise de confiabilidade de estruturas é uma ferramenta que possibilita o cálculo da probabilidade de falha associada a um estado limite e também um dimensionamento para uma determinada probabilidade de falha denominada probabilidade de falha alvo. Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia que possibilite o dimensionamento baseado em confiabilidade de seções de vigas de concreto armado sem e com reforço com compósitos de fibras de carbono. Na análise de confiabilidade desenvolvida foram consideradas como variáveis aleatórias o carregamento, as resistências do aço e do concreto, e a resistência à tração dos compósitos de fibras de carbono com propriedades estatísticas determinadas com base nos resultados dos ensaios realizados no laboratório de Estruturas e Materiais do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio (LEM-DEC). Exemplos de dimensionamento de seções de vigas de concreto armado submetidas à força cortante e à flexão foram realizados inicialmente por métodos semi-probabilísticos e depois utilizando a metodologia proposta baseada em confiabilidade. A análise dos resultados mostra a viabilidade de um projeto baseado em confiabilidade usando um índice de probabilidade de falha determinado para cada tipo de projeto aliando economia e segurança. / [en] In Brazil, the design of reinforced concrete structures follows the recommendations of Brazilian standard NBR 6118-2003. The Brazilian standard uses the methodology of semi-probabilistic design that does not quantify the probability of failure of a structural element. The reliability analysis of structures is a tool that allows the calculation of probability of failure associated with a limit state and also the design for a given probability of failure. This work aims to develop a methodology that enables the Reliability-based-design of concrete beams sections with and without strengthening with carbon fiber composites. In the reliability analysis were considered as random variables the loads, the compression concrete strenght, yield strenght, and tensile strength of carbon fiber composites with certain statistical properties based on the results of tests performed in the Structures and Materials laboratory at PUC-Rio (LEM-DEC). Examples of reinforced concrete beams strengthened with CFC were performed initially by semi-probabilistic methods and then using the proposed methodology based on reliability. The analysis shows the feasibility of a Reliability-baseddesign using a reliability index of failure probability determined for each type of project combining economy and safety.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo sobre lentes dielétricas projetadas para corrigir a fase e amplitude de antenas do tipo corneta. Baseado nos princípios da Ótica Geométrica (GO), foi desenvolvido um programa computacional que sintetiza uma lente dielétrica que transforma os campos da abertura da corneta na distribuição de campo da abertura especificada. Além da síntese, o programa também realiza a análise aproximada baseada na GO para calcular o diagrama de radiação de antenas do tipo corneta, considerando as perdas devido à reflexão que não foram consideradas na síntese. Isto é realizado através do rastreamento de raios desde o alimentador até uma abertura virtual em frente à lente onde é, então, aplicado o Método da Abertura para calcular o diagrama de radiação. Os resultados obtidos são comparados com estudos disponíveis na literatura técnica e com a análise rigorosa realizada no Microwave Studio CST. A primeira parte do estudo apresenta exemplos de lentes para corrigir os campos da abertura de corneta corrugada que radia um diagrama de radiação aproximadamente circular, levando a lentes com simetria circular. Finalmente, na segunda parte, foi considerado o caso onde o alimentador é uma corneta cônica, que requere lentes assimétricas. / [en] The work presents a study about dielectric lenses designed to correct the aperture phase and amplitude of horn antennas. Based on Geometrical Optics (GO) principles, it has been developed a computational tool that synthesizes a dielectric lens that transforms the aperture fields of horn into a specified aperture distribution. Besides the synthesis, the tool also presents a GO approximated analysis of the horn antenna radiation pattern, by considering the losses due to the reflection not accounted in the synthesis. It is performed by applying the ray tracing from the feed to a virtual aperture in front the lens, and by applying the Aperture Method to calculate the radiation pattern. The design performances are compared with studies found in the technical literature and with a rigorous analysis performed in Microwave Studio CST. The first part of the study, presents design examples to correct the aperture fields of corrugated horns that radiates approximated circular radiation pattern, leading to circular symmetric lenses. Finally, in the second part, it has been considered the case where the feed is a conic horn, which requires asymmetric lenses.