Neste trabalho analisam-se grelhas de concreto armado, adaptando-se modelos não-lineares baseados na teoria mecânica do dano contínuo, com a incorporação da distorção da seção transversal ao estado de deformações. Discutem-se os modelos do CEB-158 (1985), da NBR-6118, para o concreto armado e modelos elastoplásticos para as barras da armadura longitudinal. Estuda-se a teoria de vigas de Timoshenko, onde são incorporadas as distorções da seção transversal à matriz de rigidez do elemento finito de viga. Discute-se o modelo de dano de MAZARS(1984), mostrando a sua formulação e parâmetros. Dedica-se especial atenção também à análise não-linear de grelhas de concreto armado, enfatizando-se as técnicas de solução dos sistemas de equações não-lineares. Por fim, faz-se uma revisão sobre o modelo da treliça clássica de Mörsch, tomando-a como base para a formulação de um modelo de resistência de esforços cortantes em uma seção transversal de concreto armado. / In this work, Reinforced concrete grids are analysed, assuming non-linear models based on the damage theory, and also incorporating into shear deformations. The proposed CEB-158 and the NBR-6118 models for reinforced concrete members are discussed, as well as the elastoplastic model assumed for the reinforcement. The Timoshenko's beam theory is studied and adopted to modify the beam stiffness matrix to take into account the shear deformation. The MAZARS' damage model is discussed, presenting the main aspects and parameters. Particular attention has been given to the reinforced concrete grid, pointing out the usual non-linear system solution techniques. Finally, the Mörsch truss model is revised and adopted to formulated an algorithm to deal with reinforced concrete beam elements, dividing the shear forces into two parts: the concrete and the reinforcement resultants.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-03-30T14:56:43Z No. of bitstreams: 1 RohgiToshio Meneses Chikushi.pdf: 6493487 bytes, checksum: b95c0c692d050783c78c20f7a212f0e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-30T14:56:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RohgiToshio Meneses Chikushi.pdf: 6493487 bytes, checksum: b95c0c692d050783c78c20f7a212f0e6 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The electroencephalogram (EEG) is still an important tool in the diagnosis of neurodiseases. As recording technique offers an excellent temporal resolution, instantly capturing brain electrical activity. Recent studies suggest that non-linear dynamic time series as EEG can be transformed into complex networks by the methods of visibility graph and the recurrence network. The builded complex network allows many parameters or network metrics to characterize normal and epleptics. In this work, we transform EEG signals to complex networks and identify the metrics to find statistical diferences between normal and epleptical groups. We show that exist significant statistical differences in the network metrics from the normals and epileptics conditions. We conclude that the transformation of the EEG signal in complex networks provide a helpful tool to diagnostic the brain states. / O eletroencefalograma (EEG) ainda é uma ferramenta importante no diagnóstico de desordens neurológicas. Como técnica de registro, oferece uma excelente resolução temporal, capturando instantaneamente a atividade cerebral. Estudos recentes em dinâmica não linear sugerem que séries temporais como o EEG podem ser transformadas em redes complexas por meio de mapeamentos como o método de visibilidade e o de recorrência. Essas redes, em analogia às rede neuronais, representam as características de complexidade dinâmica do sistema nervoso. Neste trabalho, transformamos sinais de EEG em redes complexas derivadas da reconstrução dos espaços de fase, com base no conceito de recorrência. A aplicação de redes complexas na análise não linear da dinâmica da atividade cerebral, possibilitou diferenciar estados normais e epilépticos por meio da comparação das medidas topológicas dessas redes. Identificamos diferenças significativas ao compararmos os registros de EEG em condições normais e epilépticas usando as métricas das redes e concluímos que a transformação do EEG em redes complexas fornece um grande número de parâmetros úteis para caracterização e possível diagnóstico dos estados do comportamento cerebral normal e epiléptico.

A eletroencefalografia (EEG) é uma das evidências tomadas na avaliação de indicação cirúrgica, em casos de pacientes portadores de epilepsia refratária a medicamentos, que pode auxiliar na localização da área responsável pela origem das crises epilépticas. Ao longo das últimas décadas, além das bandas de frequências já tradicionalmente avaliadas (até cerca de 40Hz), a EEG tem despertado o interesse de pesquisadores também para bandas de frequências mais altas. Passaram a ser encontradas evidências de que oscilações de alta frequência, conhecidas por HFO (High Frequency Oscillations), podem ser usadas como biomarcadores de epilepsia. Diversos estudos têm sido realizados em busca de uma melhor compreensão sobre HFO, a fim de viabilizar sua utilização em aplicações clínicas. Entretanto, características não lineares e de complexidade, que podem contribuir na análise de sinais com origem em sistemas biológicos, não têm sido investigadas neste tipo de sinais. Este estudo propôs a investigação de características extraídas de sinais de EEG com presença de HFO, de pacientes portadores de epilepsia refratária, através de métodos considerados como de análise não linear. Análise de Dinâmica Simbólica, Análise de Flutuações Destendenciadas (DFA), Entropia Multiescala (MSE) e Análise qSDiff foram aplicadas em segmentos de sinais de EEG intracraniano, amostrados a 5kHz, de pacientes portadores de epilepsia refratária, e também em alguns sinais simulados de características conhecidas para fins de comparação. Os resultados dos diferentes métodos investigados apontaram características semelhantes entre os segmentos de EEG analisados e séries simuladas de ruído browniano, sugerindo que os sinais de EEG em geral têm perfil bastante suavizado, são não estacionários e exibem correlações de longo alcance. Foram também levantadas evidências de que tanto HFO quanto os segmentos de EEG onde estão inseridas têm padrões mais regulares de variação e são menos complexas que segmentos de EEG sem HFO, sugerindo a degradação da complexidade fisiológica desta região cerebral, que poderia estar relacionada com mecanismos fisiopatológicos da epilepsia. Todos os métodos investigados sugeriram que as características e propriedades não lineares, relacionadas a complexidade inerente dos sinais de EEG, podem ser úteis na análise de HFO, principalmente pelas evidências de que estas características se alteram nas HFO, quando comparadas ao restante do sinal onde elas se encontram e também a outros sinais sem sua presença. / Electroencephalography (EEG) is one of the evidences taken in the evaluation of surgical indication, in cases of patients with drug refractory epilepsy, which may help in locating the area responsible for the origin of epileptic seizures. Over the last few decades, in addition to the frequency bands that have traditionally been evaluated (up to about 40Hz), the EEG has attracted researchers also to higher frequency bands. Evidence has been found that high frequency oscillations (HFO), can be used as biomarkers of epilepsy. Many studies have been carried out in search of a better understanding about HFO, in order to make it feasible to use in clinical applications. However, nonlinear and complex features, which may contribute to the analysis of signals originating from biological systems, have not been investigated in this type of signals. This study proposed the investigation of features extracted from EEG signals with HFO of patients with refractory epilepsy, using nonlinear analysis methods. Symbolic Dynamics Analysis, Detrended Fluctuation Analysis (DFA), Multiscale Entropy (MSE) and qSDiff Analysis were applied to segments of intracranial EEG signals, sampled at 5kHz, from patients with refractory epilepsy, as well as some features-known simulated signals for comparison purposes. Results of the different investigated methods pointed out similar features between the analyzed EEG segments and the simulated series of Brownian noise, suggesting that EEG signals, in general, have a very smoothed profile, are nonstationary and exhibit long- range correlations. Evidence has also been raised that both HFO and the EEG segments where they are inserted have more regular patterns of variation and are less complex than EEG segments without HFO, suggesting the degradation of the physiological complexity of this brain region, which could be related to pathophysiological mechanisms of epilepsy. All the investigated methods suggested that nonlinear features and properties, related to the inherent complexity of EEG signals, may be useful in HFO analysis, mainly because of the evidence that these features change in HFOs when compared to the rest of the signal where they are and other signals without their presence.

Esta tese discute as análises teórica e experimental de pilares de seção retangular, esbeltos, confinados por estribos, de concreto de alta resistência, sujeitos à flexo-compressão, considerando os estados limites últimos de ruptura do concreto ou por deformação excessiva das barras da armadura ou por instabilidade. Foram ensaiados 12 modelos de pilares com esbeltez mecânica igual a 92, compondo três séries de 4 pilares cada uma; os parâmetros estudados foram a excentricidade da força, a taxa volumétrica de armadura transversal e a resistência do concreto. Em uma segunda fase, foram analisados 9 pilares curtos de seção quadrada à compressão concêntrica com o objetivo de avaliar a ductilidade e obter as propriedades do concreto confinado. Para a realização dos ensaios foram empregadas rótulas unidirecionais, que permitiram transferir a força excêntrica ao pilar. Para a obtenção das resistências dos concretos, foram realizados ensaios para a determinação da composição dos materiais e foram traçadas curvas de dosagem. Os resultados experimentais foram comparados com os obtidos com o método exato que considera a não linearidade física e geométrica por meio de programas computacionais elaborados pelo autor. Observou-se que os resultados experimentais se aproximaram dos resultados teóricos. As ruínas dos pilares esbeltos foram por instabilidade, sendo que todos eles atingiram o ponto limite. Foi verificado que a capacidade resistente dos pilares é muito sensível para pequenas variações da excentricidade da força. Nos modelos analíticos foram incorporadas formulações de várias normas que contemplam concretos de alta resistência e o critério de confinamento indicadas pela literatura técnica com algumas modificações. Foi verificada uma pequena melhora na ductilidade ao incrementar a taxa de armadura transversal dos modelos ensaiados. Com os resultados obtidos e com as formulações analisadas, sugere-se uma forma alternativa de projeto de pilares esbeltos. / This thesis discusses the theoretical and experimental analyses of slender high-strength concrete rectangular columns confinement by lateral reinforcement, subjected to combined axial load and bending, considering the ultimate limit states of concrete crushing at the compressive face or the longitudinal bars excessive deformation or the column instability. Twelve column models were tested with 92 mechanical slenderness. These models included three series of four columns each; the parameters studied were axial load eccentricity, volumetric lateral reinforcement ratio and concrete strength. In a second step, nine square cross section short columns under concentric compression were tested to evaluate ductility and to obtain the confined concrete properties. A pair of unidirectional hinges was used to transfer the eccentric load to the columns. Tests were carried out for material\'s composition determination and dosage curves were drawn to obtain concrete strengths. The experimental results were compared with those obtained using the exact method that considers physical and geometrical nonlinearities through computational programs prepared by the author. There is not a significant difference between experimental and theoretical results. The instability failure was reach in all columns because of high slenderness, all of they reached the limit point. It was observed that the column ultimate strength is very sensitive for small axial load eccentricity variations. The formulations of several standards codes that consider the high-strength concrete and technical literature confinement criterion with some modifications have been incorporated in the analytical models. A small ductility improvement was observed considering the tests volumetric lateral reinforcement ratio increase. There is an alternative method suggested for slender columns design, based on the obtained results.

Uma das áreas da engenharia civil que têm apresentado maior potencial de crescimento é a execução de edifícios em alvenaria estrutural. Usualmente são utilizados procedimentos puramente experimentais para o desenvolvimento dos processos construtivos e de projeto. Entretanto, a experimentação sem uma modelagem teórica prévia pode ser muito dispendiosa. A modelagem numérica, desde que confiável, pode ser de grande ajuda na redução do número de corpos-de-prova a serem ensaiados e do número de pontos a serem instrumentados, bem como o seu devido posicionamento. Isso significa diminuição de custos e maior eficiência na obtenção de resultados. No presente trabalho apresentam-se as ferramentas computacionais mais adequadas para a análise de alvenaria estrutural submetida a compressão, objetivando o suporte teórico a pesquisas experimentais. Elabora-se um estudo comparativo sobre os vários recursos de modelagem numérica, linear e não-linear, disponíveis em softwares comerciais baseados no método dos elementos finitos. Inicialmente, após a apresentação do estado da arte, investiga-se a modelagem numérica do volume elementar representativo da alvenaria. Modelos não-lineares são, então, escolhidos, aferindo-os com resultados disponíveis na literatura técnica. São realizadas simulações de casos específicos de paredes de alvenaria submetidas à compressão, assim como a interação de paredes sujeitas a carregamentos verticais. Resultados experimentais são comparados com os produzidos por modelos lineares e não-lineares, focando a análise na sua representatividade e no seu grau de precisão / The construction of structural masonry buildings has been one of the most increasing civil engineering areas. The development of building and design methods usually is based only on experiments. However, testing without previous numerical analysis can be very expensive. Numerical modeling, since reliable, can be greatly helpful for reducing the number of experimental tests and the number of instrumented points, including the improvement of their positions. That enables smaller costs and higher efficiency in obtaining the results. The present work deals with the most appropriate computational strategies for the analysis of masonry walls subjected to compression, focusing the theoretical support for experimental research programs. A comparative study is elaborated on the several capabilities of linear and nonlinear numerical models, which are available in commercial computer programs based on the finite element method. Initially, after the presentation of the state-of-the-art, the numerical analysis of the representative volume masonry element is investigated. Nonlinear models are chosen and confronted with available results in the technical literature. Specific cases of masonry walls submitted to compression are numerical simulated, including the interaction of intersecting walls under vertical loads. Experimental results are compared to those produced by linear and nonlinear numerical modeling, emphasizing their effectiveness and precision

Pilares de edifícios estão sempre submetidos à flexão composta oblíqua. Este trabalho tem como objetivo comparar, em seções transversais com formato geométrico de L, os resultados obtidos por dois métodos de cálculo: a) Integração numérica na qual, para cada direção principal, são utilizadas curvaturas reais obtidas de diagramas momentocurvatura de cada seção, sendo os efeitos de segunda ordem calculados considerando a flexão composta oblíqua; b) Integração numérica na qual, para cada direção principal é utilizada uma rigidez secante, obtida a partir dos momentos resistentes do ELU, sendo os efeitos de segunda ordem calculados ignorando-se a direção ortogonal. 2.248 seções transversais foram analisadas. Cada uma foi solicitada de 192 maneiras diferentes. A conclusão é de que o procedimento descrito no item b pode ser utilizado com segurança, desde que se utilize uma rigidez secante reduzida em 10%. / The columns of buildings are always subject to oblique bending. This study compares, in geometric L shaped cross sections, the results obtained using two calculation methods: a) Numerical integration in which, for each principal direction, the actual curvatures obtained from moment-curvature relationships of each section are used, calculating the second-order effects considering the oblique bending; b) Numerical integration in which, for each principal direction, a secant stiffness is used, obtained from the moments resistances of ULS, calculating the second-order effects ignoring the orthogonal direction. 2.248 cross sections were analyzed. Each one was solicited in 192 different ways. The conclusion is that the procedure described in item b can be safely used, provided a secant stiffness reduced to 10% is used.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-02T14:05:29Z No. of bitstreams: 1 michellimarlanedasilva.pdf: 1885793 bytes, checksum: a1a1b6c71a7fb0b135db9bf1375b6df1 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T19:40:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 michellimarlanedasilva.pdf: 1885793 bytes, checksum: a1a1b6c71a7fb0b135db9bf1375b6df1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T19:40:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 michellimarlanedasilva.pdf: 1885793 bytes, checksum: a1a1b6c71a7fb0b135db9bf1375b6df1 (MD5) Previous issue date: 2011-01-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / É comum o uso da análise estrutural considerando um comportamento geometricamente não-linear em vários tipos de estruturas reticuladas, muito usadas na construção civil, como coberturas de ginásios, hangares, galpões, etc. Esta análise (mais complexa) permite uma avaliação mais próxima do real comportamento das mesmas e, dessa forma, ao projetá-las torna-se imprescindível uma avaliação considerando este comportamento evitando-se problemas estruturais indesejáveis. Estudam-se nessa dissertação problemas de otimização estrutural usando-se uma metaheurística bioinspirada, Algoritmos Genéticos (AGs), para buscar soluções ótimas (minimizando custos e satisfazendo restrições adequadas de segurança) para estruturas com comportamento geometricamente não-linear. Buscam-se projetos estruturais ótimos levando-se em conta variáveis de projeto como as áreas ou dimensões das seções transversais das barras. Faz-se uso de codificações especiais dos cromossomos no AG, através de restrições de cardinalidade simples e múltiplas, para a busca dos melhores agrupamentos das barras das estruturas. Os estudos comparativos são feitos considerando-se a otimização através da avaliações das estruturas usando-se a análise linear e a análise não-linear destacando-se as importantes diferenças encontradas quando se usa um ou outro tipo análise na busca das soluções ótimas. / It is common in many types of framed structures, often used as roofs of gymnasiums, hangars, warehouses, etc, the structural analysis considering a geometrically nonlinear behavior. This analysis (more complex) allows for an evaluation closer to the real behavior of the structure and thus its design requires to an evaluation considering this behavior in order to avoid undesirable structural problems. Structural optimization problems are studied in this dissertation using a bioinspired metaheuristic, the Genetic Algorithm (GA), searching for optimal solutions (minimizing costs and satisfying safety constraints) for structures with geometrically nonlinear behavior. It seeks for optimal structural designs taking into account sizing design variables, such as areas or dimensions of the cross sections of the bars. The GA makes use of special encodings of the chromosomes, by using simple and multiple cardinality constraints, searching for the best grouping of the bars of the structures. Comparative studies are made by considering the optimization of structures through evaluations using linear and nonlinear analysis, and highlighting the major differences encountered when using either type of analysis in seeking for the optimal solutions.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Numerical simulations are presented in this work of precast slabs with lattice reinforcement joists with the goal to provide contributions to the structural analysis of this type of slab. An evaluation has been made on the differences between two structural models (isolated beam and grid equivalent) and between two types of analysis (NBR 6118 modified linear analysis and nonlinear analysis with moment-curvature relationships). Applying the grid model equivalent, the influence of the amount of transverse ribbing was also evaluated, especially in deflections checks at Service Limit State. In order to do this, numerical simulations were conducted on precast slabs with lattice reinforcement joists with one, two, three, five and nine transverse ribbing, for each type of analysis. Comparisons of results have enabled several observations, among which stand out the positive effect of the inclusion of transverse ribs, with an average reduction of 29% between the deflections obtained from nonlinear analysis in relation to the modified linear analysis, which is commonly used by designers. / Neste trabalho foram realizadas simulações numéricas de lajes pré-fabricadas com vigotas treliçadas com o objetivo fornecer contribuições para a análise estrutural desse tipo de laje. Foram avaliadas as diferenças existentes entre dois modelos estruturais (viga isolada e grelha equivalente) e entre dois tipos de análise (análise linear modificada conforme NBR 6118 e análise não linear com relações momento-curvatura). Com o emprego do modelo de grelha equivalente, avaliou-se também a influência da quantidade de nervuras transversais, principalmente nas verificações de flechas em Estado Limite de Serviço. Para tal, foram realizadas simulações numéricas em lajes pré-fabricadas treliçadas com uma, duas, três, cinco e nove nervuras transversais, para cada tipo de análise. As comparações de resultados permitiram diversas constatações, dentre as quais se destacam o efeito positivo da inclusão de nervuras transversais, com uma redução média de 29% entre as flechas obtidas da análise não linear em relação às da análise linear modificada, a qual é comumente utilizada pelos projetistas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work refers to consideration of the effects of material nonlinearity applied to the behavior of reinforced concrete beams subjected to simple bending. The importance of the topic is highlight, as well as several works stemming from this study. The nonlinear behavior of steel and concrete are described along with understanding the manifestation of material nonlinearity. The constitutive models discussed and used in structural analysis are based on moment-curvature diagrams. The types of analysis and the approximate methods of the Brazilian standard NBR 6118 (ABNT, 2007) for the consideration of material nonlinearity in the verification of limit states (Ultimate and Service) are discussed. In numerical examples, the efficiency of constitutive models that employ moment-curvature relationship is verified by comparing with experimental results of reinforced concrete beams. The results of approximate methods are compared with those obtained by nonlinear analysis. The conclusions provided good results for immediate deflections calculated by approximate methods in service situations, as well for approximate methods that consider reinforcement in ultimate limit state. / Este trabalho refere-se à consideração dos efeitos da não-linearidade física aplicados ao comportamento de vigas de concreto armado submetidas à flexão simples. É salientada a importância do tema, bem como os diversos trabalhos originados deste estudo. O comportamento marcadamente não-linear dos materiais aço e concreto é descrito juntamente com noções básicas sobre a manifestação da não-linearidade física. Os modelos constitutivos abordados e utilizados na análise estrutural são baseados em diagramas momento-curvatura. São abordados os tipos de análises e os métodos aproximados da norma brasileira NBR 6118 (ABNT, 2007) que visam a consideração da não-linearidade física na verificação dos Estados Limites (Último e de Serviço). Nos exemplos numéricos, a eficácia dos modelos constitutivos que empregam relações momento-curvatura é verificada mediante a comparação com resultados experimentais de vigas de concreto armado. Também são elaborados exemplos numéricos que mostram a aplicação dos métodos aproximados, cujos resultados são confrontados com os obtidos por análise nãolinear. Dentre as conclusões da pesquisa, destacam-se os resultados satisfatórios fornecidos pelos métodos aproximados na estimativa de flechas imediatas de vigas em análises do Estado Limite de Serviço e, pelos métodos aproximados que consideram a quantidade de armaduras em análises do Estado Limite Último.

A voz tem sido objeto de estudos em diferentes áreas da ciência. Nas últimas duas décadas os pesquisadores demonstraram a presença do caos na produção de voz. O objetivo deste trabalho é estabelecer padrões visuais de sinais de voz humana através da técnica não linear de reconstrução de espaço de fase e associá-los com suas correspondentes análises auditivo perceptiva e acústica. Foram analisados sinais de voz humana de sujeitos de ambos os gêneros, na faixa etária de 19 a 39 anos. Foram gravadas as vogais sustentadas /a/, /e/ e /i/ do português do Brasil, com uma taxa de amostragem de 22.050 Hz. Os sinais foram analisados a fim de obter medidas acústicas (Jitter, Shimmer e Coeficiente de Excesso). Foi utilizada a técnica de reconstrução de espaço de fase para descrever as características de dinâmica não linear dos sinais de voz, e para análise perceptivo auditiva foi utilizada a escala RASAT. Os resultados demonstram que métodos de dinâmica não linear como a reconstrução do espaço de fase, parece ser uma técnica apropriada para análise de sinais de voz, incorporando os componentes caótico e determinístico da voz humana. É sugerido que análise da dinâmica não linear não substitui as técnicas existentes, embora possa aperfeiçoar e complementar os métodos de análise disponíveis para os profissionais da saúde, como fonoaudiólogos e otorrinolaringólogos / Human voice has been the focus of study for different areas of science. Researches in the last two decades have demonstrated the existence of chaos in human voice production. The purpose of this work is to use nonlinear dynamics techniques in the analysis of normal voices from healthy subjects and correlate them to traditional acoustic parameters as well as perceptual analysis. Human voice signals from healthy subjects, both male and female, ranging in age from 19 to 39 years old were analyzed. Sustained vowel sounds /a/, /e/ and /i/, from brazilian Portuguese were recorded at a sampling rate of 22,050 Hz and analyzed in order to obtain acoustic measures (Jitter, Shimmer and coefficient of excess – EX). The phase space reconstruction technique was used to describe the nonlinear dynamic characteristics of voice signal samples. The results show, that non-linear dynamical method as phase space reconstruction seems to be a suitable technique for voice signals analysis, due to the chaotic component of the human voice. It is suggested, that non-linear dynamic analysis does not replace existing techniques instead, it may improve and complement the recent voice analysis methods available for health professionals, speech therapist and clinician