[pt] Este trabalho tem como objetivo analisar a resposta sísmica do talude de um aterro (10,40 m de altura e 76 graus de inclinação), reforçado com geossintáticos (09 camadas de reforço horizontal com 10 m de comprimento) localizada em zona de atividade sí­smica, no Peru. Os aspectos investigados compreendem o estudo da estabilidade de taludes sob condição estatística, a resposta dinâmica da estrutura, a influência das condições de contorno, do tipo de amortecimento do solo e do ângulo de atrito do solo que forma o aterro aterro. As análises dinâmicas foram realizadas utilizando o programa computacional FLAC (ITASCA, 2005), com representação dos reforços geossintáticos como elementos de cabo. O comportamento mecânico do material de rejeito foi simulado através do modelo elastoplástico de Mohr-Coulomb, considerando tanto o amortecimento de Rayleigh (dependente da frequência), quanto o amortecimento histerático (dependente da deformação cisalhante do solo), com o objetivo de verificar os efeitos na resposta dinâmica do aterro e na distribuição das cargas máximas nos reforços. Um melhor entendimento de comportamento de taludes reforçados, principalmente sob ação de carregamentos sísmicos, é essencial para um adequado projeto de engenharia, tanto em termos técnicos quanto econômicos, em diversos países andinos da América do Sul. / [en] The main objective of this research is to investigate the seismic response of a soil slope reinforced with geosynthetics, located in an active seismic region of Peru. The 10.40m high slope was reinforced with 9 horizontal layers of geosynthetics 10m long. The aspects studied in this work are related to the slope static stability, the dynamic response of the embankment under seismic excitation, the effects of the boundary conditions and the different types of mechanical damping, the influence of the friction angle of the soil that forms the embankment. The seismic analysis was carried out with the computational program FLAC, where the reinforcement layers were represented by means of cable elements. The soil mechanical behavior was simulated through the Mohr- Coulomb elastoplastic constitutive model, considering both the frequencydependent Rayleigh damping and the hysteretic damping (dependent on the soil shear deformation) with the objective to understand the influence of all these variables on the dynamic response of the structure and on the distribution of traction forces along the reinforcements. A good knowledge about the mechanical behavior of soil reinforced structures is essential for an efficient engineering design, under the technical and economical points of view, mainly in the Andean countries of South America.

[pt] Os danos causados em geo-estruturas devido à ação de carregamentos dinâmicos gerados por terremotos não ocorrem necessariamente durante o evento, tendo sido observado em campo que muitos acontecem após o término da excitação. Esta dissertação tem como objetivo apresentar um fluxo de trabalho que compreenda o estado da prática da avaliação completa de uma barragem composta pelas análises estática, dinâmica e pós-sísmica. Para desenvolver a metodologia de trabalho proposta, utilizou-se o programa FLAC, software comercial de maior uso em análises dinâmicas detalhadas. A simulação neste programa de diferenças finitas permitiu o aprendizado de suas potencialidades, a aplicação de técnicas de modelagem e o conhecimento de suas limitações. A estrutura destinada à aplicação foi uma barragem de contenção de rejeitos de mineração localizada na Argentina. Os aspectos investigados compreendem a análise estática e a determinação do estado permanente, que marca o estado incial da etapa sísmica, a avaliação dinâmica e a análise de estabilidade pós-sismo. Na avaliação dinâmica no FLAC foram estudadas as condições de contorno mais adequadas aos requerimentos do problema. Também abrangeu-se a determinação do tipo de amortecimento e seus respetivos parâmetros. Finalmente, estimou-se a história no tempo de tensões, das velocidades e dos deslocamentos que compõem o estado final logo ao término do sismo, com o qual foi efetuada a análise póssismo. Analisou-se então a estabilidade do talude no mesmo programa. Em paralelo, também foram executados procedimentos alternativos para a avaliação pós-sismo, demonstrando, para a estrutura estudada, a importância e a praticidade da modelagem completa no FLAC. / [en] The damages caused in geo-structures due to the action of dynamic loads produced by earthquakes do not take place necessarily during the event, being observed in the field that many of them happen after the end of the excitation. Among the factors that contribute to this behavior can be mentioned the generation and subsequent redistribution of porepressures, the action of erosive phenomena (piping) in cracks created by the seism and, mainly, the loss of the shear strength of the soil. For geo-structures located in zones of seismic activity, the consideration of post-seismic analyses, such as the stability of dam slopes, is a very important design requirement As for the estimate and distribution of the porepressure values generated by the earthquake, a computational simulation of the event is necessary, including the consideration of constitutive relations formulated in terms of effective stresses to well represent the occurrence of shear and volumetric strains of the soil and the possibility of the development of dynamic liquefaction. In this thesis, which investigates the post-seismic behavior of a tailing dam situated in Argentina, the numerical simulation of the dynamic response of the structure has been obtained using the computational code FLAC v.5, one of the most complete software nowadays available for analyses of geotechnical problems. A description of the numerical procedures, the difficulties, advantages and limitations in the use of FLAC will be discussed along this work.

[pt] O custo computacional requerido nas simulações de problemas em dinâmica estrutural em geral é muito alto. Em determinadas situações é necessária a obtenção de respostas imediatas a fim de que sejam tomadas decisões importantes com base nessas respostas. Em outras situações existe a necessidade de se fazer várias simulações de um mesmo problema variando alguns poucos parâmetros entre elas. Estas situações são muito comuns em problemas envolvendo a análise dinâmica de linhas de ancoragem que é objeto de estudo deste trabalho. Este trabalho apresenta um sistema para análise dinâmica de linhas de ancoragem que utiliza recursos de adaptação no tempo e de subciclagem com o objetivo de melhorar a precisão e a eficiência das simulações. Este sistema consiste de um ambiente gráfico através do qual são disponibilizados recursos de pré- processamento, análise e pós-processamento. Durante o processo de análise numérica estão disponíveis para o usuário as facilidades de pré- e pós-processamento caracterizando o paradigma de análise interativa-adaptativa. São apresentados neste trabalho a metodologia utilizada no desenvolvimento deste sistema e os resultados obtidos com a utilização do mesmo, mostrando que com a utilização de recursos como a subciclagem e adaptação no tempo é possível a obtenção de respostas precisas num tempo muito menor do que o tempo que seria requerido numa análise convencional. / [en] In general, the computational cost required for dynamic simulations of structural problems is very high. In certain situations, the system must provide immediate answers so that important decisions can be made based on them. In other cases, several simulations of the same problem, varying only a few parameters, must be performed. Such contexts are very common in problems involving the dynamic analysis of mooring lines.This work presents a computational system for the dynamic analysis of mooring lines using a time-step adaptivity scheme and a subcycling technique with the objective of improving the precision and efficiency of the simulations. The system is an integrated graphical environment and consists of three modules: preprocessor, analysis, and postprocessor. It also allows interactive-adaptive analysis, in which the user can interrupt the analysis at any time, change parameters and restart the simulation.The methodology used in the development of this system is discussed in detail. The results obtained using the time-step adaptivity and subcycling techniques demonstrate that the computational cost can be substantially reduced by using the proposed methodology when compared to conventional formulations presented in the technical literature.

[pt] Esta dissertação se propôs a investigar e interpretar o estilo de investimento de fundos de investimento brasileiros – fundos cambiais e de ações com administração ativa, no período de janeiro de 2004 a agosto de 2008, com o objetivo central de verificar se, de fato, estes fundos perseguem o estilo de investimento prometido aos seus clientes. Nesse sentido, foi empregada a metodologia de análise dinâmica de estilo baseada no retorno, utilizando o filtro de Kalman restrito reduzido com inicialização exata aplicado sobre modelos em espaço de estado. Para tanto, novos índices foram confeccionados a fim de cobrir a eventual carência de índices que pudessem apropriadamente representar as classes de ativos do mercado financeiro a que os fundos estão expostos. As principais conclusões obtidas foram: (1) mesmo em meio a um cenário adverso que marcou parte do período analisado, os fundos cambais mantiveram as estratégias de investimento anunciadas ao público, demonstrando transparência em suas ações; e (2) os fundos de ações estiveram, de fato, predominantemente expostos ao mercado bursátil, mas também alocaram parte considerável de seus recursos em títulos públicos federais de longo prazo indexados a índices de inflação. / [en] This dissertation aims to investigate and interpret the investment style of Brazilian investment funds - exchange funds and stock funds with active management, in the period ranging from January 2004 to August 2008, with the central objective of verifying if, in fact, these funds pursue the investment style promised to their customers. Accordingly, we used the methodology of returnbased dynamic style analysis, using the reduced restricted Kalman filtering with exact initialization applied to state space models. For this purpose, new indexes were created with the intention of covering the eventual lack of indexes that could appropriately represent the asset classes of financial market. The main conclusions were: (1) even in the midst of an adverse scenario that marked part of the analyzed period, the exchange funds kept the investment strategies announced to the public, demonstrating transparency in their actions; and (2) stock funds were indeed predominantly exposed to the stock market, but also allocated considerable part of their resources on federal public long-term bonds indexed by inflation indexes.

[pt] A topologia do sistema elétrico de potência vem se modificando devido à inserção da chamada Geração Distribuída ou Geração Dispersa, permitindo o atendimento da demanda crescente e, muitas vezes, mais próxima aos centros de consumo. Este tipo de geração tem sido explorado especialmente a partir de fontes renováveis não convencionais, como a eólica e a solar. Esta nova configuração do sistema traz questões de operação, controle e proteção. As ferramentas computacionais atualmente aplicadas nas análises dinâmicas terão que ser revistas de forma a incluir modelos que contemplem o comportamento estático e dinâmico dos novos elementos e seu impacto na rede interligada. Esta dissertação estuda, através de simulação dinâmica, o impacto da geração eólica, no comportamento dos esquemas de detecção de ilhamento diante de contingências que geram condições adversas na sub-rede ilhada com a geração dispersa. Para tanto, os geradores são modelados, considerando seus respectivos controles, de forma a aumentar a acurácia nas simulações dinâmicas dos sistemas com geração dispersa em situações de ilhamento, tendo em conta a seletividade e coordenação dos dispositivos de proteção. Finalmente, o trabalho propõe novas técnicas de implantação dos esquemas de detecção para este novo cenário nos sistemas elétricos. / [en] The typical electric power system topology has been changing as the so-called Distributed or Dispersed Generation, often located closer to the load centers, has been inserted into the power grid in order to meet the power demand growth. Some renewable sources, such as wind power and photovoltaic panels, are the most representative types of Dispersed Generation in this scenario. However, this new system configuration brings up operation, control and protection issues. The computer tools currently applied in dynamic studies will have to be revised in order to include models that represent correctly the steady state and the dynamic behavior of these new elements and their impact on the interconnected power system. This dissertation assesses, through dynamic simulation, the impact of dispersed generation, including wind power, on the islanding detection scheme behavior for events that generate adverse conditions on an islanded sub-grid with dispersed generation. The generators are modeled with their controllers in order to improve the dynamic simulation accuracy of the system in islanding situations taking into account the protection devices selectivity and coordination. Additionally, the work proposes a set of new techniques for the implementation of detection schemes applied in this new power system scenario.

[pt] A constante busca pelo desenvolvimento sustentável, com o uso de fontes de energia limpa e renováveis, tem fomentado o crescimento da energia eólica no cenário mundial. Como resultado, a produção de energia elétrica por meio de aerogeradores atingiu um estágio de maturidade que a coloca como participante da matriz energética em vários países onde esse recurso natural é disponível, com projeção para vir a ter participação expressiva na matriz energética mundial nas próximas décadas. A integração de grandes usinas/parques de energia eólica ao sistema elétrico tem despertado preocupações em relação a seus impactos sobre questões de controle/estabilidade de frequência, visto que os parques eólicos com gerador de indução com dupla alimentação (DFIG) e turbinas com conversor de potência não contribuem para a inércia do sistema. Como resultado disso, a substituição de unidades geradoras convencionais por fazendas eólicas resulta na redução do momento total de inércia, acarretando uma deterioração da qualidade da frequência frente a grandes distúrbios no SIN. A indústria de energia eólica desenvolveu um controlador para permitir a resposta inercial em geradores de turbinas eólicas, chamada de Inércia Sintética. Logo, o objetivo principal deste trabalho é descobrir o impacto da integração da energia eólica na estabilidade/manutenção da frequência do sistema e avaliar os efeitos da emulação de inércia em turbinas eólicas com base em conversores de potência e seu impacto no momento de inércia total do sistema após a ocorrência de distúrbios de frequência. / [en] The constant pursuit of sustainable development through the use of clean and renewable energy sources has fostered the growth of wind energy on the world stage. As a result, the production of electric energy through wind turbines reached a maturity stage that places it as a participant in the energy matrix in several countries where this natural resource is available, with a projection to have a significant participation in the world energy matrix in the coming decades. The integration of large wind power plants and wind farms into the electricity system has raised concerns about their impacts on frequency control and stability issues, as wind farms with doubly-fed induction generator (DFIG) engines and turbines with power converters do not contribute to system Inertia. As a result, the replacement of conventional generating units by wind farms results in the reduction of the total moment of inertia, causing a deterioration of the quality of the frequency in front of major disturbances in the SIN. The wind power industry has developed a controller to allow inertial response in wind turbine generators, called Synthetic Inertia. Therefore, the main objective of this work is to discover the impact of integrating wind energy into the stability / maintenance of the frequency of the system and to evaluate the effects of the inertia emulation in wind turbines based on power converters and their impact at the moment of total inertia of the System after the occurrence of frequency disturbances.

[pt] Os fluxos de detritos são perigosos riscos naturais, que afetam países com intensas precipitações e terrenos montanhosos. Tais eventos configuram alto perigo para a vida humana e danificação de infraestrutura, resultando em importantes perdas econômicas. O estudo de fluxos de detritos envolve um mecânismo complexo e suas técnicas de previsão são baseadas na calibração de modelos, que devem ser delimitados por tentativa e erro de eventos anteriores. Tais previsões são ferramentas valiosas para delimitar as potenciais áreas de risco e, dessa forma, projetar medidas de mitigação e convivência. O principal objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento de quatro fluxos de detritos deflagrados por precipitações de alta intensidade em regiões tropicais utilizando modelagem numérica em 2D e 3D. Foram analisados os casos de Lajas e Llano de la Piedra na Costa Rica e os casos de Córrego D Antas e Hospital São Lucas no Rio de Janeiro. Os principais parâmetros utilizados, na avaliação do risco deste tipo de movimentos de massa, são: a distância percorrida, a área de impacto, a velocidade e profundidade do fluxo. Os casos foram calibrados utilizando a reologia de Voellmy. A definição dos parametros na calibração é vital, pois oferece a possibilidade de previsões de primeira ordem, feita sobre escorregamentos acontecendo em condições semelhantes. Os resultados da análise dinâmica mostram valores consistentes entre os valores observados e as modelagens numéricas em 2D e 3D para os principais parâmetros avaliados, corroborando o uso destas ferramentas para análises de risco e projeção de medidas de mitigação e convivência. / [en] Debris flows are dangerous natural hazards affecting countries with steep terrains and heavy rainfall. They are associated with serious risks to human lives and infrastructure leading to important economic losses and fatalities. Debris flows involve complex mechanics and prediction techniques that are based on the calibration of models that must be constrained by trial-and-error back-analysis of previous landslides. Such predictions are a valuable tool for outlining potential hazard areas and the development of mitigation strategies and design of protective structures. The main goal of this work was to analyze the behavior of four debris flows triggered by heavy rainfall in tropical regions with numerical modelling. The Voellmy rheology was used to calibrate the cases occurred in Lajas and Llano de la Piedra in Costa Rica, and Córrego D Antas and Hospital São Lucas in Rio de Janeiro. The main parameters used for landslide risk assessment are runout distance, potential impact area, flow velocity and flow depth. The definition of appropriate calibrating parameters is important because it provides the possibility of first order predictions to be made about the motion of future landslides happening under similar conditions. The results of the dynamic analysis showed that consistent values were obtained for the main parameters evaluated in the 2D and 3D runout models, verifying the usefulness of these tools for landslide risk assessment and the project of protection structures.

[pt] Prever o comportamento de estruturas de solo de grande porte, como barragens, durante a construção, em operação e inclusive sob o efeito de eventos sísmicos tem muita importância para evitar possíveis consequências catastróficas e indesejáveis. Neste sentido, este estudo apresenta, através de uma análise acoplada hidromecânica pelo método dos elementos finitos, os resultados numéricos discutidos em termos de tensões e suas trajetórias, deslocamentos verticais e horizontais, poropressões, incluindo a estabilidade de taludes. Além disso, é apresentada também a análise da resposta sísmica quando a estrutura é submetida a um carregamento dinâmico. Para tanto, analisou-se a barragem de terra zonada Recreta, situada na província de Huaraz - Peru, mediante o emprego do programa PLAXIS 2010. Foram descritas as metodologias de análise para simular passo a passo a construção incremental da barragem, o primeiro enchimento do reservatório por incrementos de níveis de água, o avanço da frente de saturação até atingir a condição de fluxo permanente e a avaliação da resposta dinâmica quando a barragem é submetida ao último maior movimento sísmico (história de acelerações) registrado em 1974 na capital do Peru, Lima, adjacente à cidade onde se localiza este projeto. Também se empregou o software Seismosignal versão 5.0, para o tratamento do sinal sísmico, e os programas Shake 2000 e Strata para a calibração dos parâmetros de amortecimento. Os resultados fornecidos por estas ferramentas numéricas foram avaliados em função do fundamento teórico, exposto na revisão bibliográfica, e de uma série de testes para o estabelecimento das metodologias e procedimentos mais adequados para a obtenção destes resultados. / [en] Predicting the behavior of soil structures, such as large-scale dams, during construction and operation, including the effect of earthquakes, is very important to prevent possible catastrophic and undesirable consequences. This study presents, through a coupled hydromechanical analysis by the finite element method, numerical results discussed in terms of stresses and trajectories, vertical and horizontal displacements, poropresssures and soil slope stability analyses. The investigation of the seismic response when the structure is subjected to a seismic load is also included, considering the dynamic behavior of the zoned earth dam Recreta, located in the province of Huaraz in Peru. The numerical analyses were carried out using the computational program PLAXIS 2010 to simulate the incremental construction of the dam, the first fill of the reservoir by increments of the water levels, the advance of the front of saturation until achieving the condition of steady flow condition and the seismic response when the dam is subject to the last major earthquake (accelerations history) registered in Peru s capital, Lima, in 1974, which is located near to the site of the Recreta dam. The Seismosignal software version 5.0 was also used for seismic signal processing and the programs SHAKE 2000 and STRATA were also employed for calibration of the damping parameters of the soils. All the results provided herein were discussed, based on the theoretical basics presented in the literature review as well as on the various numerical examples investigated with the main purpose to better understand the hydromechanical behavior of a zoned earth dam subject to static and dynamic loads.

[pt] Neste trabalho, foram estudadas filmes poliméricos densos formadas por acetato de celulose (AcC) e polihidroxialkanoato de cadeia média PHAmcl, com diferentes concentrações relativas de cada polímero. Os filmes de PHAmcl/DAC foram preparadas a partir de soluções poliméricas, diluídas em dimetil cetona, na qual se realiza uma mistura com agitação contínua. Foram preparadas as amostras: AcC puro, PHAmcl puro e seis misturas com concentrações variando de 2 porcento a 12 porcento (m/v) de PHAmcl em AcC. Medidas de calorimetria diferencial exploratória e análise dinâmica mecânica foram realizadas a fim de se conhecer a miscibilidade das blendas formadas A composição química das superfícies desses filmes foi caracterizada utilizando a técnica de espectroscopia de fotoelétrons induzida por raios-X (XPS). A morfologia e as propriedades mecânicas das amostras foram estudadas com o auxílio da microscopia de força atômica (AFM). Observou-se nas misturas um enriquecimento na superfície de PHAmcl e uma alteração da morfologia para toda a superfície com a incorporação de PHAmcl. Foi observada uma diminuição na dureza com o aumento a concentração de PHAmcl no filmes. Os filmes apresentaram miscibilidade até 10 porcento PHAmcl/90porcentoAcC em volume. / [en] In this work, the study of thick films formed by cellulose acetate and medium chain length polyhydroxyalkanotes with different molar concentration of PHB is presented. The films were prepared by polymeric solutions diluted in dimethil ketone with continued agitation. The solvent evaporation occurs on a glass plate in controlled atmosphere of 300 C. Eight samples were prepared: pure AcC and PHAmcl and mixtures with PHAmcl bulk concentrations in the range of 2 to 12 percent (w/v). Differential scanning calorimetry and dynamic mechanical analysis measurements were performed in order to know the samples miscibility. The surface chemical composition of the samples was characterized by X- ray photoelectron spectroscopy (XPS). The morphology and mechanical properties were studied by atomic force microscopy (AFM). PHAmcl surface enrichment and morphology modification of the films were observed on the whole surface with the increasing of PHAmcl. A decrease in the films hardness was observed for increasing PHAmcl bulk concentration. The films were found to be miscible until 10percentPHAmcl/90percentAcC bulk concentration.

[pt] Esta dissertação estuda o comportamento dinâmico não linear de colunas de perfuração de poços de petróleo. A coluna de perfuração é uma estrutura longa, flexível e esbelta, responsável pela perfuração propriamente dita. Seus elementos e funções são apresentados e uma análise numérica é realizada posteriormente. Foi desenvolvido um programa utilizando o software MATLAB (marca registrada) para simulação numérica do comportamento dinâmico das colunas pelo método dos elementos finitos que utiliza a formulação corotacional para implementação da não linearidade geométrica. A discretização da estrutura utiliza um elemento de viga com seis graus de liberdade por nó aplicando a formulação de viga de Euler-Bernoulli. Para solução do sistema de equações não lineares resultante utiliza-se o método de Newton-Raphson. Além disso, o método de Newmark é utilizado para integração no tempo das equações de movimento do problema. Um modelo com molas lineares é proposto para representar o contato entre a parede do poço e a coluna. A metodologia proposta e as funcionalidades do programa desenvolvido são avaliadas e seus resultados são comparados com algumas soluções analíticas ou numéricas de exemplos disponíveis na literatura. Esses resultados conferem confiabilidade na análise de problemas de coluna de perfuração, que apresentam as séries temporais de deslocamentos e esforços em toda a coluna e os modos de flambagem gerados. Os resultados obtidos demonstram que a coluna é muito sensível a qualquer mudança de condição de contorno, o que corrobora com a complexidade do problema. Assim, o trabalho fornece uma base razoável para desenvolvimentos posteriores, que permitam a análise de toda a coluna de perfuração acoplada. / [en] This work studies the nonlinear dynamic behavior of oil well drillstring, which is a long slender flexible structure responsible for the drilling. Its elements and functions are presented, and numerical analyses are performed later. The work develops a computational code using the software MATLAB (trademark) for the numerical simulation of the column s dynamic behavior using the finite element method. The corotational formulation is used for the implementation of geometric nonlinearity. The structure s discretization uses a beam element with six degrees of freedom per node and employs the Euler-Bernoulli s beam formulation. The Newton-Raphson method is responsible for solving the nonlinear system of equations. In addition, the solution procedure uses the Newmark s method for the time integration of the problem s movement equations. A linear setup spring model is proposed to represent the contact between the borehole wall and the column. The proposed methodology and computational code capabilities are evaluated by comparing some results to analytical or numerical results of examples available in the literature. These results give reliability to analyze drillstring problems, which present the displacements and forces time series of the whole column and the buckling modes generated. The results show that the column is very sensitive to any boundary condition changing, which corroborates the complexity of the problem. Hence, the work proposes a reasonable basis for further developments, allowing the entire coupled drillstring analysis.