A crescente valorização das áreas disponíveis para a construção de edifícios nas grandes cidades tem constantemente elevado a altura das edificações. Nos edifícios altos, a consideração das ações horizontais na verificação da estabilidade da construção passa a ter um caráter essencial. As ações horizontais podem ser absorvidas, basicamente, por dois sistemas estruturais: por uma estrutura composta por pórticos de grande rigidez ou pela combinação de pórticos e paredes estruturais. Dentro deste contexto, esta dissertação trata da análise tridimensional de estruturas de edifícios altos de concreto armado, considerando a presença de paredes estruturais. Ao longo do trabalho é desenvolvido um modelo computacional em linguagem FORTRAN 90, baseado no Método dos Elementos Finitos, para realizar este tipo de análise. O modelo segue as recomendações da NBR6118 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2007). Conforme esta norma, a não linearidade física é considerada de forma simplificada pela redução da rigidez dos elementos através de um fator fixo, função do nível de fissuração esperado A não linearidade geométrica, por outro lado, pode ser considerada de maneira simplificada ou de forma exata a partir de uma formulação desenvolvida por Argyris et al. (1979). No modelo analisado, foram implementados elementos de pórtico espacial para a representação de vigas e pilares, e de casca poliédrica para as paredes e lajes. Com o objetivo de se obter um sistema computacional eficiente, são utilizados recursos como a hipótese de diafragma rígido nos pavimentos e a subestruturação. Tais recursos permitem diminuir o tamanho do problema a ser resolvido, sem, no entanto, perder precisão nos resultados. O desenvolvimento do modelo computacional permitiu uma análise crítica de casos, confrontando as duas alternativas de sistemas para edifícios altos, ou seja, de pórticos com e sem paredes estruturais. / The on going increase in value of available construction sites in big cities has steadily pushing up the height of new buildings. In high-rise buildings, the consideration of lateral loads when stability is verified gains an essential role. Basically, lateral loads can be carried out by two types of structural systems: by a structure composed of high-stiffness frames or by a combination of these frames and shear walls. In this context, this work focuses on 3D analyses of high-rise reinforced concrete buildings with the consideration of shear walls. A computational model based on the Finite Element Method is developed for the analyses, being the model described in detail in the text. The model follows the recommendations given in the Brazilian code NBR6118:2007. According to this code, physical nonlinearities are considered in a simplified manner by decreasing stiffnesses by a fixed factor, which depends on the expected level of cracking. Geometrical nonlinearities, on the other hand, could be considered either in a simplified manner or in an exact approach from the formulation developed by Argyris et al. (1979). In the developed model, spatial frame elements were implemented to represent beams and columns, while polyedric shells would represent shear walls and slabs. Targeting an efficient computational system, the rigid diaphragm hypothesis for the slabs as well as substructuring procedures were demanded strategies. Such means allowed smaller problem sizes to be solved without putting in jeopardy the results’ precision. It is also presented an analysis confronting the two alternatives of systems for high-rise building structures, i.e., frames with and without shear walls.

Title: The influence of kinematic factors on shooting velocity and accuracy in team handball. Goals: The main goal of this thesis is to find the influence of kinematic factors of throwing arm on shooting velocity and accuracy in team handball. Methods: The relationship between velocity and accuracy is based on practical measurement of group of team handballers. The measurement itself consists of three chosen types of shooting. We focused on movement and reciprocal position of reference points (ball, wrist, elbow and shoulder joint) and their influence on velocity and accuracy of hitting a target in goal. For measuring velocity is used a radar device Stalker. Measured values were elaborated in TEMA motion program which is appropriate for detail 3D analysis of throwing motion. Results: The results of this thesis demostrate the proximal-to-distal sequence in both types of throwing. An absolute velocities in this sequence were higher at Vmax shots than in accurate shots. There was found a significal difference between elbow extension angle of shots on upper and lower targets but exception. Higher elbow extension angle was found at Vmax shots than at accurate shots. This shows the influence of angle size on shooting velocity. A movement of the arm relative to vertical axis of a goal reflected an...

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O perfeito entendimento de deslizamentos de terra tem sido objeto de grande interesse na engenharia geotécnica há muitos anos. Encostas naturais representam um desafio constante para os engenheiros, mais do que os taludes artificiais. Não é incomum que os escorregamentos causam perdas de vidas humanas e também danos materiais. As informações obtidas a partir de retro-análise de casos históricos, têm servido como uma ferramenta valiosa para a compreensão da estabilidade de taludes. Vale a pena notar que o primeiro método de cálculo de estabilidade de taludes, usando divisão de fatia, foi desenvolvido após um acidente na Noruega. Métodos de estabilidade por Equilíbrio Limite, desenvolvidos no século passado são atualmente utilizados na prática da engenharia. Apesar de suas deficiências, eles provaram ser confiáveis na determinação do Fator de Segurança. A geometria 2D e a abordagem completa da condição saturada são provavelmente as questões mais relevantes dos métodos atuais. A condição do solo não saturado está geralmente presente em taludes naturais e os métodos ignoram a influência da sucção do solo sobre a estabilidade do talude. O desenvolvimento de computadores no meio do século passado, tornaram os cálculos Equilíbrio Limite fáceis de serem executados. Por outro lado, eles não podem explicar a natureza do problema ou prever o comportamento do solo antes da ruptura. A década de 1960 marcou o início do desenvolvimento de programas de computador baseados em métodos numéricos que, entre outros, destaca-se, em geotecnia, a aplicação dos métodos de Elementos Finitos (FEM). Este método é ideal para muitos fins, uma vez que permite a simulação da sequência de construção e também a incorporação de diferentes modelos constitutivos. Este trabalho mostra a influência da sucção sobre a estabilidade de encostas naturais. Uma retroanálise de um escorregamento no Morro dos Cabritos, no Rio de Janeiro, foi feita através de um programa de análise de tensão (Plaxis 2D). Os resultados foram comparados com o FS obtido por programa de Equilíbrio Limite (Slide v5). O efeito de sucção do solo foi incorporada nas análises, através de sua influência sobre os parâmetros de resistência do solo e por diferentes possibilidades de infiltração de água na encosta. Este caso histórico foi estudado anteriormente por Gerscovich (1994), que na época, fez analise de fluxo e estabilidade utilizando um abordagem de Equilíbrio Limite 3D. Os resultados mostraram boa concordância entre a análise de Elementos Finitos e a simulação de Equilíbrio Limite, sem a presença de nível de água. Os resultados confirmaram que foi necessário haver pressões positivas para explicar a ruptura do talude.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O perfeito entendimento de deslizamentos de terra tem sido objeto de grande interesse na engenharia geotécnica há muitos anos. Encostas naturais representam um desafio constante para os engenheiros, mais do que os taludes artificiais. Não é incomum que os escorregamentos causam perdas de vidas humanas e também danos materiais. As informações obtidas a partir de retro-análise de casos históricos, têm servido como uma ferramenta valiosa para a compreensão da estabilidade de taludes. Vale a pena notar que o primeiro método de cálculo de estabilidade de taludes, usando divisão de fatia, foi desenvolvido após um acidente na Noruega. Métodos de estabilidade por Equilíbrio Limite, desenvolvidos no século passado são atualmente utilizados na prática da engenharia. Apesar de suas deficiências, eles provaram ser confiáveis na determinação do Fator de Segurança. A geometria 2D e a abordagem completa da condição saturada são provavelmente as questões mais relevantes dos métodos atuais. A condição do solo não saturado está geralmente presente em taludes naturais e os métodos ignoram a influência da sucção do solo sobre a estabilidade do talude. O desenvolvimento de computadores no meio do século passado, tornaram os cálculos Equilíbrio Limite fáceis de serem executados. Por outro lado, eles não podem explicar a natureza do problema ou prever o comportamento do solo antes da ruptura. A década de 1960 marcou o início do desenvolvimento de programas de computador baseados em métodos numéricos que, entre outros, destaca-se, em geotecnia, a aplicação dos métodos de Elementos Finitos (FEM). Este método é ideal para muitos fins, uma vez que permite a simulação da sequência de construção e também a incorporação de diferentes modelos constitutivos. Este trabalho mostra a influência da sucção sobre a estabilidade de encostas naturais. Uma retroanálise de um escorregamento no Morro dos Cabritos, no Rio de Janeiro, foi feita através de um programa de análise de tensão (Plaxis 2D). Os resultados foram comparados com o FS obtido por programa de Equilíbrio Limite (Slide v5). O efeito de sucção do solo foi incorporada nas análises, através de sua influência sobre os parâmetros de resistência do solo e por diferentes possibilidades de infiltração de água na encosta. Este caso histórico foi estudado anteriormente por Gerscovich (1994), que na época, fez analise de fluxo e estabilidade utilizando um abordagem de Equilíbrio Limite 3D. Os resultados mostraram boa concordância entre a análise de Elementos Finitos e a simulação de Equilíbrio Limite, sem a presença de nível de água. Os resultados confirmaram que foi necessário haver pressões positivas para explicar a ruptura do talude.

[pt] A grande maioria das obras geotécnicas, tais como algumas fundações, aterros e escavações, apresentam uma configuração geométrica tipicamente tridimensional. No entanto, em função da complexidade da obtenção de soluções considerando os aspectos inerentes à condição de deformação e tensão tridimensionais, as análises destas obras têm sido comumente realizadas adotando-se as aproximações de deformação plana e/ou axissimétrica. Esta dissertação apresenta um modelo computacional baseado na formulação em deslocamento do método dos elementos finitos para a simulação de problemas mecânicos de equilíbrio estático de obras geotécnicas em condição tridimensional. São ressaltados os problemas de capacidade de carga de fundações superficiais e a simulação da construção de aterros. O solo é considerado como um material não linear elasto-plástico e os modelos não associados Mohr-Coulomb modificado e Lade-Kim são adotados para representar sua relação tensão-deformação resistência. As estratégias de solução não linear, tanto a nível global quanto em nível de ponto de Gauss, são apresentadas e discutidas. Os exemplos de capacidade de carga das fundações superficiais são comparados com os resultados da teoria do equilíbrio limite e da análise limite indicando bons resultados. O efeito da tensão intermediária na trajetória de tensão é apresentado e discutido nos exemplos de simulação da construção de aterros. / [en] The vast majority of geotechnical works, such as some foundations, embankments and excavations, show a typical three-dimensional geometric configuration. However, depending on the complexity of obtaining solutions considering the aspects inherent to the three-dimensional deformation and stress, the analysis of these works have been performed by adopting common approaches and plane strain or axisymmetric. This dissertation presents a computational model based on displacement formulation of finite element method for simulation of mechanical problems of static equilibrium condition of geotechnical works in three dimensions. It highlights the problems of load capacity of shallow foundations and the simulation of embankment construction. The soil is considered as material non-linear elastic-plastic models and non-associated Mohr- Coulomb and modified Lade-Kim are adopted to represent their relationship stress-strain-resistance. The nonlinear solution strategies, both overall and in the Gauss point level, are presented and discussed. Examples of load capacity of shallow foundations are compared with the results of the theory of limit equilibrium and limit analysis showing good results. The effect of tension in the intermediate stress path is presented and discussed in the simulation examples of the construction of embankments.

The majority of cancer research projects mainly focus on the epithelial cancer cell, while the role of the tumour stroma has been largely neglected. Conventional 2D techniques, such as well plates and other kinds of tissue culture plastic, and animal models are mainly used to broaden our understanding of how tumours arise, develop, and induce metastasis. However, there is accumulating evidence suggesting a tremendous impact of the non‐cancerous tumour stroma on carcinogenesis, while other publications illustrate the great importance of advanced 3D in vitro models for cancer research. The overall goal of this work was to investigate how cancer associated fibroblasts (CAFs; the most abundant component in the tumour stroma) and normal prostate fibroblasts (NPFs), isolated from patients diagnosed with aggressive forms of prostate cancer, contribute to angiogenesis, an important hallmark of cancer progression. For this purpose, a 3D in vitro angiogenesis co‐culture model was established. At first, two (semi‐) synthetic hydrogel platforms, gelatine methacrylate (GelMA) and star‐shaped (star)PEG‐heparin hydrogels were characterised and their physicochemical properties were compared with each other. Interestingly, GelMA gels shrank while starPEG‐heparin gels swelled in cell culture medium over the course of 24 hours. The cell concentration, in addition to the stiffness, was critical for the formation of endothelial networks, and the knowledge of swelling behaviour enabled the adjustment of initial cell density to ensure the density between both gel types was comparable. Moreover, preliminary tests with mesenchymal stem cells demonstrated that the hydrogel can be actively remodelled, as evaluated by stiffness parameters at day one and seven of incubation. Growth factors (GFs) affect cellular fate and behaviour, and storage, presentation and administration of such chemokines can be critical for certain cellular applications. Due to the high anionic charge density of heparin, starPEG‐heparin hydrogels are known to reversibly immobilise several GFs and thereby might mimic the GF reservoir of the extra cellular matrix. Thus, transport processes of GFs with low and high heparin affinity inside these hydrogels were analysed by fluorescence correlation spectroscopy and a bulk diffusion approach. Results indicated that diffusion constants were synergistically decreased with increasing size and heparin affinity of the diffusant. Next, the capability of endothelial cells (ECs) to self‐assemble and organise into 3D capillary networks was tested in GelMA, starPEG‐heparin and Matrigel hydrogels. Only starPEG‐heparin hydrogels allowed the formation of interconnected capillaries in macroscopic hydrogel samples. However, as it is widely used to test for pro‐ and anti‐angiogenic agents, the 2D Matrigel angiogenesis assay was included for subsequent co‐culture experiments of ECs and fibroblasts in order to investigate how the stromal cells influence the formation of endothelial networks. For a detailed characterisation of 3D structures, a conventionally applied 2D method (Maximum Intensity Projection for 3D reconstructed images, MIP) was compared to an optimised 3D analysing tool. As a result, it was discovered that MIP analysis did not allow for an accurate determination of 3D endothelial network parameters, and can result in misleading interpretations of the data set. Indirect co‐cultures of hydrogel‐embedded ECs with a 2D layer of fibroblasts showed that fibroblast‐derived soluble factors, including stromal cell‐derived factor 1 and interleukin 8, affected endothelial network properties. However, only co‐encapsulation of ECs and fibroblasts in starPEG‐heparin hydrogel discs revealed remarkable changes in endothelial network parameters between CAF and NPF samples. In detail, the total length and branching of the capillaries was increased. For two donor pairs, the diameter of capillaries was decreased in CAF samples compared to NPF samples, underlining the high physiological relevance of this model. In contrast, significant differences in 2D Matrigel assays were not detected between, CAF, NPF and control (ECs only) samples. In summary, a 3D angiogenesis co‐culture system was successfully developed and used to characterise stromal‐endothelial interactions in detail. The combination of advanced biomaterials (starPEG‐heparin) and 3D analysing techniques goes beyond conventional 2D in vitro cancer research, and opens new avenues for the development of more complex models to further improve the acquisition of more biologically relevant data.

Introduktion: Vänsterkammarens ejektionsfraktion (VKEF) är ett central mått på systolisk funktion i vänster kammare och är en av de mest betydelsefulla parametrar vid ekokardiografiska undersökningar. Idag är Simpson biplan metoden den mest använda metoden för bestämning av ejektionsfraktionen. Vid ekokardiografiska undersökningar sänder givaren med piezoelektriska kristaller ut ultraljudsvågor med en frekvens över 20 000 Hz. Ljudvågorna som skickas ut i kroppen reflekteras och sedan återvänder de till givaren för att skapa en bild. Denna studie jämför den tvådimensionella (2D) ultraljudsmetoden Simpsons biplan med Philips Heart Model som är en automatiserad tredimensionella (3D) funktion för bedömning av VKEF.  Material och metod: I studien inkluderades 31 hjärtfriska försökspersoner mellan åldrarna 21-64. Det samlades in bilder på apikala 4- och 2 kammarbilder från alla försökspersoner där Simpsons biplan metoden användes för att beräkna ejektionsfraktion. Apikala 4-kammarbilder samlades in för att beräkna ejektionsfraktionen med Philips Heart Model 3D funktion.  Resultat: Resultatet från denna studie visade att det inte föreligger någon signifikant skillnad mellan Simpsons biplan metoden och Philips Heart Model metoden för bestämning av ejektionsfraktion. Båda metoderna visade likvärdiga mätresultat.  Diskussion: Philips Heart Model metoden är en relativ ny funktion som använder sig av artificiell intelligens för att analysera 3D bilder. Philips Heart Model metoden är en säker funktion att använda då de flesta studier bevisar likvärdiga och säkra mätresultat i jämförelse med andra metoder.  Konklusion: Enligt denna studie ger Philips Heart Model funktionen likvärdiga mätresultat av vänsterkammarens ejektionsfraktion i jämförelse med Simpsons biplan. / Introduction: Simpson’s biplane method is the most used method for determining the left ventricular ejection fraction (LVEF) in echocardiographic examinations. Ejection fraction is a central measurement of the heart's global systolic function. The probe with piezoelectric crystals emits ultrasound waves with a frequency above 20,000 Hz. The sound waves that are sent out into the body are reflected and then return to the probe to create an image. This study compares the two-dimensional (2D) ultrasound Simpson's biplane method with the Philips Heart Model method, which is an automated three-dimensional (3D) function for assessment of LVEF.                                                                                                                          Material and method: 31 subjects with no recorded heart pathologies between the ages of 21-64 were included in the study. Apical 4- and 2-chamber images were collected from the test subjects, where the Simpson's biplane method was applied to calculate the ejection fraction. 2D apical 4-chamber images were collected to convert to 3D and used to calculate the ejection fraction with the Philips Heart Model.    Results: The results of this study showed that there is no significant difference between the Simpson’s biplane method and the Philips Heart Model method for determining ejection fraction.    Discussion: The Philips Heart Model method is a relatively new feature that uses artificial intelligence to analyze 3D images. The Philips Heart Model method is a reliable feature to use as most studies have proven similar and reliable measurements when comparing it with other methods for determining LVEF.    Conclusion: According to this study, the Philips Heart Model feature provides equivalent measurements in comparison with the manual method Simpson's biplane.