Ingeniero Civil en Computación / El modelamiento de problemas que requieren una solución aplicando métodos numéricos como el método de volúmenes finitos necesita una malla geométrica (discretización compuesta de celdas simples tales como triángulos en 2D y tetraedros en 3D) que represente de la mejor forma posible al dominio a estudiar. Un método de generación de mallas geométricas basado en octrees genera, en su proceso de refinamiento, cuboides que presentan a lo más un punto extra en cada arista, conocidos como elementos 1-irregulares, los cuales deben ser teselados en elementos finales. Las mallas mixtas estudiadas son teselaciones de Delaunay compuestas de 7 elementos coesféricos (todos sus vértices están en la superficie de una esfera) finales: tetraedro, cuboide, prisma, pirámide, complemento de tetraedro, prisma deformado y complemento de tetraedro deformado. Esta memoria se enfoca en el ámbito de teselaciones Delaunay sobre cuboides 1-irregulares para mallas mixtas en 3D con el objetivo de minimizar la cantidad de elementos usados en cada teselación, ya que esto afecta directamente el desempeño de un simulador. Se desarrollaron dos herramientas que facilitan el análisis de las teselaciones resultantes de cuboides 1-irregulares, generados por bisección (los puntos extra bisectan a las aristas) y generados por intersección (los puntos extra se ubican arbitrariamente). La primera herramienta desarrollada se encarga de la generación de datos y estadísticas que permiten analizar la teselación de cualquier cuboide 1-irregular y clasificar a qué tipo de poliedro corresponden sus elementos. Se implementó un algoritmo que permite encontrar una teselación Delaunay formada por elementos coesféricos sobre un conjunto de puntos arbitrarios, el cual fue aplicado posteriormente sobre los distintos cuboides estudiados. La segunda herramienta consiste en una aplicación GUI que permite la visualización de la teselación de cualquier cuboide 1-irregular generado por bisección especificando el tamaño del cuboide base, permitiendo interactuar independientemente con cada elemento final generado y visualizar su centroide y circuncentro. El análisis de las teselaciones de los cuboides 1-irregulares arrojó la identificación de 31 elementos coesféricos adicionales a los 7 elementos previamente conocidos, 17 en cuboides generados por bisección y 14 exclusivos de cuboides generados por intersección. Sin embargo, los 7 elementos originales representan la gran mayoría del total de apariciones en todos los cuboides estudiados: más del 95% en cuboides generados por bisección y cerca del 97% en el caso de intersección, donde además, menos del 0,07% corresponde a elementos encontrados exclusivamente en este caso. Al mismo tiempo, se realizó un análisis de las teselaciones de cuboides 1-irregulares generados por bisección bajo distintos criterios de tal manera de minimizar el número de elementos finales distintos permitiendo agregar arcos y caras interiores a la teselación obtenida. Por ejemplo, agregando caras interiores, cerca del 96,9% del total de apariciones corresponde a los 7 elementos originales. Además, se identifican proporciones óptimas del cuboide 1-irregular base para obtener teselaciones generadas por bisección que permiten la aplicación del método de volúmenes finitos. Todas las teselaciones son apropiadas si el cuboide 1-irregular tiene una razón entre su lado más largo y su lado más corto menor o igual a √2.

O projeto de arquitetura é uma atividade que frequentemente demanda respostas claras a problemas não bem definidos. Isto conduz a diferentes tipos de abordagem para a elaboração de propostas de projetos, muitas das quais baseadas em tomadas de decisão intuitivas. Sistema de Apoio à Decisão (SAD) é um conceito que se aplica a qualquer ferramenta capaz de organizar informações com o intuito de apoiar a tomada de decisões. Na prática, se traduz em softwares que conduzem e organizam informações, para que a tomada de decisões possua maior embasamento, maior grau de racionalização e melhor eficiência. O uso de softwares na arquitetura data da década de 1960, com a introdução dos sistemas de Desenho Assistido por Computador (CAD), dedicado quase inteiramente restrito à atividade representacional, possuindo pouco impacto sobre o processo de concepção do projeto. O desenho algorítmico, ou paramétrico, entretanto, apresenta crescente utilização no mercado da arquitetura, com o intuito de fornecer arcabouços lógicos, típicos da programação de computadores, orientados à concepção de projetos. Estudos demonstram que o desenho algorítmico pode ser de grande valia na compreensão de espaços urbanos, e em espacial, de assentamentos informais. Os assentamentos informais geralmente possuem conformação complexa, dada a sua natureza transgressora, alheia à lógica e aos códigos da cidade formal. Por outro lado, os projetos de habitação social, comumente direcionado a população residente nestes assentamentos, pouco correspondem a esta complexidade ou se apoiam em leituras locais. As experiências nacionais de programas de oferta habitacional, como o Banco Nacional de Habitação (BNH) e o Programa Minha Casa Minha Vida (PMCMV) priorizaram, de uma maneira geral, quantidade sobre a qualidade, resultando em massificação de unidades habitacionais repetitivas e pouco conectadas ao perfil socioambiental local. Dados locais que possam auxiliar no desenvolvimento de propostas habitacionais de melhor qualidade são escassos quando relativas aos assentamentos informais. Este estudo objetivou a elaboração de um framework para a condução de informação de assentamentos informais, extraída por meio de processamento de imagens de satélite e dados censitários, na elaboração de estudos primários volumétricos desenvolvidos com uso do desenho algorítmico. Para isso, uma estrutura de trabalho de 6 etapas foi desenvolvida e explorada num estudo de caso hipotético, tendo por base uma comunidade informal real, o bairro da Ilhinha, localizado em São Luís - MA. Neste estudo de caso, foi possível verificar que o framework forneceu amparo para a tomada de decisões no desenvolvimento de estudos de implantação de blocos, quantificação de unidades e distribuição destas nos blocos, parâmetros conectados direta e dinamicamente com os dados extraídos nas etapas iniciais. / Architectural design is an activity that often demands clear answers for not well-defined problems. That incurs in different approaches to design process. Many of these approaches are based in intuitive decision making. Decision Support Systems (DSS) is a concept applied to any tool capable of organizing information that aims to support decision making process. In practice, this concept is applied to software oriented to drive and organize information so that the decision-making process can be enhanced upon theoretical basis, rationalization and efficiency. In architecture, software usage dates from the 1960 decade, when Computer Aided Design (CAD) systems were introduced. That usage remains almost entirely restricted to the representational activity, having small impact upon conceptive design stages. Algorithmic (or parametric design) on the other hand, gains increasing usage and acceptance within architecture market, aiming to deliver logic frameworks (common in computer programming) oriented to conceptive design. Some studies point out that algorithmic design can be useful to understand urban spaces, especially unformal settlements. The settlements usually have complex conformation, given is transgressive nature, aside from logic and codes of formal cities. Housing projects, often directed to these settlements resident population, weakly corresponds to this complexity and rarely is supported by local readings. Brazilian experiences with housing programs as Banco Nacional de Habitação (BNH) and Minha Casa Minha Vida program (PMCMV) prioritized, generally speaking, quantity over quality, resulting in massification of repetitive habitational units, weakly or not connected to local socioenvironmental characteristics. Local data availability, which can assist the development of better quality housing design, is rare when related to unformal settlements. This study aimed to develop a framework to drive information from unformal settlements, extracted by satellite imagery processing and census data, to develop basic volumetric studies with algorithmic modeling. To achieve this, a 6-stage workflow was developed and explored in a hypothetic case study, based in a real unformal settlement - Ilhinha neighborhood, in São Luís, northeast Brazil. It was verified that the framework enabled a better supported decision mass study making process of implantation of housing blocks and quantification and distribution of habitational unities, parameters directly and dynamically linked to information gathered from the framework first stages.

Neste trabalho é realizada a otimização de antena de microfita banda larga usando o método de Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD) e software comercial de onda completa. Inicialmente é feita uma introdução sobre o assunto, abordando aspectos de comunicações e de antenas de microfita, além de se fazer uma revisão bibliográfica e resumir o estado da arte sobre o tema do trabalho. A seguir, discorre-se sobre a teoria eletromagnética aplicada a antenas planares. O tópico de base é concluído com síntese dos métodos de simulação usados na análise de antenas de microfita, enfatizando o de FDTD. O próximo item revisa fundamentos teóricos e técnicas aplicadas na obtenção de banda larga em antenas de microfita. O trabalho prossegue com simulações numéricas e medidas da largura de banda, do ganho e da eficiência da antena E e de geometria inovadora aplicando técnica de alimentação capacitiva à antena E. A seguir, o algoritmo genético é apresentado e utilizado na otimização do plano de terra de antena de microfita com alimentação por sonda coaxial e também com alimentação capacitiva, para aplicações em banda larga. Resultados simulados e medidos são apresentados e boa concordância entre eles é obtida. Obteve-se 88% de largura de banda para PIFA com alimentação capacitiva e plano de terra otimizado. A tese é concluída com observações sobre os resultados apresentados e sugestões para prosseguimento e aperfeiçoamento das investigações realizadas. / In the present work, the optimization of broadband microstrip antenna employing the Finite Difference Time Domain (FDTD) and full wave commercial software are presented. First, an introduction on the subject considering main issues in communications and microstrip antennas are described, also a bibliographical review and the state of the art are presented. A review of electromagnetic theory applied to microstrip antenna is presented at the following topic, with emphasis on the FDTD method. The next step is a review of theory and techniques on bandwidth optimization of microstrip antennas. The work follows with numeric simulations and measurements on bandwidth, gain, efficiency of E shapped antenna and with a novel design procedure employing capacitive feeding on the E shapped antenna. The work follows with genetic algorithm being presented and utilized to the optimization of ground plane shape microstrip antenna with coaxial feeding and also with capacitive feeding, aiming to broadband applications. Simulated and measured results are presented. Good agreement is observed. Relative bandwidth of 88% was found for PIFA with capacitive feeding and optimized ground plane. The thesis is concluded with some comments and observations on the results obtained and suggestions for the continuation of the work.

Neste trabalho é realizada a otimização de antena de microfita banda larga usando o método de Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD) e software comercial de onda completa. Inicialmente é feita uma introdução sobre o assunto, abordando aspectos de comunicações e de antenas de microfita, além de se fazer uma revisão bibliográfica e resumir o estado da arte sobre o tema do trabalho. A seguir, discorre-se sobre a teoria eletromagnética aplicada a antenas planares. O tópico de base é concluído com síntese dos métodos de simulação usados na análise de antenas de microfita, enfatizando o de FDTD. O próximo item revisa fundamentos teóricos e técnicas aplicadas na obtenção de banda larga em antenas de microfita. O trabalho prossegue com simulações numéricas e medidas da largura de banda, do ganho e da eficiência da antena E e de geometria inovadora aplicando técnica de alimentação capacitiva à antena E. A seguir, o algoritmo genético é apresentado e utilizado na otimização do plano de terra de antena de microfita com alimentação por sonda coaxial e também com alimentação capacitiva, para aplicações em banda larga. Resultados simulados e medidos são apresentados e boa concordância entre eles é obtida. Obteve-se 88% de largura de banda para PIFA com alimentação capacitiva e plano de terra otimizado. A tese é concluída com observações sobre os resultados apresentados e sugestões para prosseguimento e aperfeiçoamento das investigações realizadas. / In the present work, the optimization of broadband microstrip antenna employing the Finite Difference Time Domain (FDTD) and full wave commercial software are presented. First, an introduction on the subject considering main issues in communications and microstrip antennas are described, also a bibliographical review and the state of the art are presented. A review of electromagnetic theory applied to microstrip antenna is presented at the following topic, with emphasis on the FDTD method. The next step is a review of theory and techniques on bandwidth optimization of microstrip antennas. The work follows with numeric simulations and measurements on bandwidth, gain, efficiency of E shapped antenna and with a novel design procedure employing capacitive feeding on the E shapped antenna. The work follows with genetic algorithm being presented and utilized to the optimization of ground plane shape microstrip antenna with coaxial feeding and also with capacitive feeding, aiming to broadband applications. Simulated and measured results are presented. Good agreement is observed. Relative bandwidth of 88% was found for PIFA with capacitive feeding and optimized ground plane. The thesis is concluded with some comments and observations on the results obtained and suggestions for the continuation of the work.

Neste trabalho é realizada a otimização de antena de microfita banda larga usando o método de Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD) e software comercial de onda completa. Inicialmente é feita uma introdução sobre o assunto, abordando aspectos de comunicações e de antenas de microfita, além de se fazer uma revisão bibliográfica e resumir o estado da arte sobre o tema do trabalho. A seguir, discorre-se sobre a teoria eletromagnética aplicada a antenas planares. O tópico de base é concluído com síntese dos métodos de simulação usados na análise de antenas de microfita, enfatizando o de FDTD. O próximo item revisa fundamentos teóricos e técnicas aplicadas na obtenção de banda larga em antenas de microfita. O trabalho prossegue com simulações numéricas e medidas da largura de banda, do ganho e da eficiência da antena E e de geometria inovadora aplicando técnica de alimentação capacitiva à antena E. A seguir, o algoritmo genético é apresentado e utilizado na otimização do plano de terra de antena de microfita com alimentação por sonda coaxial e também com alimentação capacitiva, para aplicações em banda larga. Resultados simulados e medidos são apresentados e boa concordância entre eles é obtida. Obteve-se 88% de largura de banda para PIFA com alimentação capacitiva e plano de terra otimizado. A tese é concluída com observações sobre os resultados apresentados e sugestões para prosseguimento e aperfeiçoamento das investigações realizadas. / In the present work, the optimization of broadband microstrip antenna employing the Finite Difference Time Domain (FDTD) and full wave commercial software are presented. First, an introduction on the subject considering main issues in communications and microstrip antennas are described, also a bibliographical review and the state of the art are presented. A review of electromagnetic theory applied to microstrip antenna is presented at the following topic, with emphasis on the FDTD method. The next step is a review of theory and techniques on bandwidth optimization of microstrip antennas. The work follows with numeric simulations and measurements on bandwidth, gain, efficiency of E shapped antenna and with a novel design procedure employing capacitive feeding on the E shapped antenna. The work follows with genetic algorithm being presented and utilized to the optimization of ground plane shape microstrip antenna with coaxial feeding and also with capacitive feeding, aiming to broadband applications. Simulated and measured results are presented. Good agreement is observed. Relative bandwidth of 88% was found for PIFA with capacitive feeding and optimized ground plane. The thesis is concluded with some comments and observations on the results obtained and suggestions for the continuation of the work.