Análises de estabilidade de taludes, em mineração, são uma das atividades mais importantes do processo de obtenção de um bem mineral. Assegurar a estabilidade das escavações e a segurança do empreendimento são vitais para o processo de extração e, para tanto, a escolha da forma de análise (2D, quasi-tridimensional ou 3D) ou do método (equilíbrio limite ou análise numérica) mais propício para esse tipo de estudo é de suma importância. Muitas vezes o engenheiro responsável acaba baseando sua escolha na familiaridade com determinada metodologia ou na praticidade de determinado programa, em detrimento a fatores técnicos e de relevância para o estudo. Dessa forma, visando preencher tal lacuna existente atualmente e facilitar a escolha da melhor metodologia a ser utilizada, o presente estudo reúne os principais métodos conhecidos, suas vantagens e desvantagens e, assim, propõem uma metodologia para que essa escolha seja baseada em parâmetros técnicos relevantes. A metodologia proposta é, de certa forma, restritiva na escolha dos procedimentos que serão considerados, uma vez que, buscou-se utilizar métodos que tenham sua aplicabilidade comprovada, que possuam vantagens consideráveis sobre outros métodos e que sejam rigorosos, ou seja, satisfaçam todas as condições de equilíbrio (forças e momentos). Para corroborar com a metodologia proposta, quatro situações práticas diferentes foram apresentadas, demonstrando a aplicabilidade da metodologia. / Analysis of slope stability in mining is one of the most important activities of the process of obtaining a mineral resources. Ensuring the excavation stability and the safety of the project are vital to the extraction process. The choice of the form of analysis (2D, quasi-threedimensional or 3D) or of the method (limit equilibrium or numerical analysis) more suitable for this type of study is of paramount importance since, the responsible engineer often end up basing the analysis on familiarity with a particular methodology or on the availability of a particular program, to the detriment of technical factors and relevance to the study. Thus, in order to fill this existing gap and facilitate the selection of the best methodology to be used, the present study brings together the main known methods, their advantages and disadvantages and, therefore, presents a methodology for such a choice to be based on relevant technical parameters. The proposed methodology is somewhat restrictive in the choice of procedures that will be considered, since it has been tried to use methods that have proven applicability, that have considerable advantages over other methods and that are rigorous, satisfying all equilibrium conditions (forces and moments). In order to corroborate the proposed methodology, four different practical situations were presented, demonstrating the applicability of the methodology.

Orientador: Henry França Meier. / Coorientador: Rodrigo Koerich Decker. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese carius.pdf: 628551 bytes, checksum: 91e16b429ccaedf9fd3adc56a31ddfee (MD5) Previous issue date: 2013-02-14 / The aim of this work is study the Poisson equation and the linear elasticity problem in a heterogeneous plate with small thickness. We consider a domain with two small parameters: the thickness of the plate and the heterogeneities in the longitudinal direction. Above these difficulties, it is a three-dimensional problem and the numerical approximations for these problems are, in general, more complicated and require a bigger computational effort when compared with the computational effort for a two-dimensional problem. From this remark, we apply dimension reduction techniques for the original three-dimensional problems and we obtained two-dimensional problems. In this work, we discuss the asymptotic methods as a dimension reduction technique for the two problems and we propose an alternative method for the dimension reduction known as hierarchical modeling for the both cases. The hierarchical modeling presents as main advantages the obtention of a unique two-dimensional problem independently of the relationship between the parameters that represent the plate thickness and the heterogeneities in the longitudinal direction. After we get the two-dimensional models, we observe that, in order to obtain the solutions for the problems, we need efficient numerical approximations. As we obtained a oscillatory Stokes problem, we propose a numerical method that approximate this problem satisfactory and we also made the numerical analysis for the proposed method. / O presente trabalho tem por objetivo o estudo da equação de Poisson e do problema de elasticidade linear em uma placa heterogênea tridimensional de espessura pequena. O domínio considerado para os dois problemas apresenta dois parâmetros pequenos: as heterogeneidades presentes na direção longitudinal e a espessura do mesmo. Além dessas dificuldades, por ser um problema tridimensional, as aproximações numéricas para este tipo de problema são, em geral, muito mais complicadas e exigem um esforço computacional muito maior do que se considerássemos aproximações numéricas para um problema bidimensional. A partir desta constatação, aplicamos técnicas de redução de dimensão aos problemas tridimensionais iniciais gerando problemas bidimensionais. Neste trabalho propomos uma metodologia alternativa para a redução de dimensão dos problemas tridimensionais para os problemas bidimensionais conhecida como modelagem hierárquica. As principais vantagens deste método em relação aos métodos assintóticos são a obtenção de um único problema bidimensional independente da relação entre os parâmetros pequenos e a não dependência de periodicidade para o tamanho característico das inclusões heterogeneas. Após a obtenção dos modelos bidimensionais, observamos que, para se obter as soluções para os mesmos, precisávamos sugerir aproximações numéricas satisfatórias. Como obtivemos um problema de Stokes oscilatório, propomos um método numérico que aproxima este problema de forma eficiente e fizemos também a análise numérica do método proposto.

O presente trabalho apresenta os resultados de estudos hidrológicos e hidráulicos desenvolvidos na bacia hidrográfica do rio Pararangaba, situada no município de São José dos Campos (SP), na qual se observa um processo intensificado de urbanização com freqüente ocorrência de inundações. A metodologia proposta para tal é a obtenção dos parâmetros fisiográficos característicos da bacia, através de técnicas de geoprocessamento e a subseqüente integração desses dados aos sistemas de modelagem hidrológica chuva-vazão, HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center - Hydrologic Modelling System), e de simulação hidrodinâmica da onda de cheia, HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center - River Modelling System). Este trabalho representa uma significativa contribuição prática ao apresentar de forma integrada as técnicas de geoprocessamento aplicáveis à modelagem hidrológica de bacias urbanas, bem como ao permitir a visualização planimétrica dos planos de inundação críticos (chuvas com período de retorno de 10, 50 e 100 anos) sobre a superfície física da bacia do rio Pararangaba.

Este trabalho apresenta a modelagem, identificação e controle ativo de vibrações de uma viga flexível do tipo Euler-Bernoulli Bi-apoiada. As técnicas adotadas são as equações generalizadas de Lagrange para a obtenção da equação do movimento e modos assumidos para discretizar a referida equação. Para validação dos resultados usou-se uma viga de alumínio na qual foram colados duas pastilhas PZT, sendo uma pastilha para excitar a viga e a outra, em conjunto com um acelerômetro e computador, destinado ao controle em tempo real das vibrações, usando o ambiente Matlab.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-03-15T13:30:02Z No. of bitstreams: 1 METODOS MISTOS HIBRIDIZADOS DESCONTINUOS_GALERKIN PARA PROBL.pdf: 3821530 bytes, checksum: 754f3c0de23e288004ab772cbd7d5865 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-03-15T13:30:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 METODOS MISTOS HIBRIDIZADOS DESCONTINUOS_GALERKIN PARA PROBL.pdf: 3821530 bytes, checksum: 754f3c0de23e288004ab772cbd7d5865 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-15T13:30:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 METODOS MISTOS HIBRIDIZADOS DESCONTINUOS_GALERKIN PARA PROBL.pdf: 3821530 bytes, checksum: 754f3c0de23e288004ab772cbd7d5865 (MD5) Previous issue date: 2015-01-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Both fitted and unfitted mixed hybrid discontinuous Galerkin (MHDG) finite element methods are proposed in this thesis to solve elliptic interface problems, providing high-order accuracy and computational efficiency. For the fitted case, the problems can be solved directly by the classical MHDG. For the unfitted case, we use broken base functions (unnecessary to satisfy the interface jump conditions) to those elements which are cut by interface. Unlike the immersed interface finite element methods (IIFEM), the two interface jumps are enforced weakly on the MHDG variational formulations. So, our unfitted MHDG can be applied more easily than IIFEM to general cases when the exact jump base function cannot be constructed. Numerical results on convergence and sensitivities of both interface location and different diffusion of the proposed methods are presented and discussed. Numerical analysis of the fitted MHDG method for diffusion interface problem is also given. / Métodos de elementos finitos de Galerkin descontínuo mistos hibridizados (MHDG) fitted e unfitted são propostos nesta tese para resolver problemas elípticos de interface, proporcionando alta ordem de precisão e eficiência computacional. Para o caso fitted, os problemas podem ser resolvidos diretamente pelas formulações clássicas de MHDG. Para o caso unfitted, utilizamos funções bases quebradas (não necessariamente satisfazendo as condições de salto na interface) naqueles elementos que são cortados pela interface. A diferença do método de elementos finitos immersed interface (IIFEM), as duas condições de salto são impostas de forma fraca nas formulações variacionais MHDG. Então, nosso método unfitted MHDG pode ser aplicado mais facilmente do que IIFEM para casos gerais quando a função base com salto não pode ser construída. Resultados numéricos de convergência e sensibilidades para locação da interface e diferentes difusões são apresentados e discutidos. A análise numérica do método fitted MHDG para o problema de difusão com interface é também apresentada.

Esta tese apresenta o desenvolvimento de métodos numéricos diretos e indiretos para otimização de trajetórias e determinação de controle ótimo baseados na teoria da variação segunda. São desenvolvidos os métodos do gradiente combinado e da variação segunda, também conhecido como método dos extremais vizinhos. O primeiro é um método direto, resultante da utilização do método do gradiente - descida mais rápida - e do método do gradiente em segunda ordem. O segundo é um método indireto que resolve o problema de valor de contorno em dois pontos associado ao problema de controle ótimo. Visando mostrar a eficiência e aplicabilidade dos métodos, são resolvidos, primeiramente, problemas clássicos em teoria do controle ótimo como: problema de Zermelo e problema da brachistócrona. Em seguida, os métodos são aplicados a problemas de trajetórias espaciais envolvendo transferências entre órbitas circulares e de pequenas excentricidades. São analisadas diversas variações de raios e diferentes tempos finais. Os resultados também são comparados com os obtidos por uma teoria linear.

Esse trabalho apresenta os resultados dos estudos de correlações entre os ensaios CBR e Mini-CBR, especificamente para solos lateríticos de textura fina, devido à sua grande ocorrência e utilização em obras viárias no Brasil. Em princípio, usaram-se os mesmos procedimentos de ensaios normalizados, porém diferindo no fato de que as correlações foram obtidas com testes de penetração realizados em corpos de prova na umidade de moldagem (sem imersão em água) e sem sobrecarga. Também foram abordados outros aspectos inerentes ao ensaio Mini-CBR tais como: a quantidade de golpes no processo de compactação mais compatível em relação às energias Normal e Intermediária do ensaio tradicional; a comparação entre os valores de carga obtidos em testes de penetração realizados nas duas faces do corpo de prova; a comparação entre dois procedimentos de compactação (golpes aplicados na mesma face e golpes divididos igualmente em ambas as faces) e a verificação das influências da sobrecarga padrão e da imersão em água na determinação do Mini-CBR. Pelos resultados alcançados, verificou-se a existência de boas correlações entre os ensaios realizados, com amplas vantagens operacionais para o equipamento de dimensões reduzidas.

Este trabalho apresenta técnicas de teoria de controle ótimo aplicadas no tratamento de pacientes portadores do vírus HIV. Através de um modelo matemático efetua-se um controle sobre os medicamentos com objetivo de minimizar um funcional para um índice de desempenho elaborado com o intuito de avaliar os efeitos colaterais. As técnicas utilizadas neste trabalho envolvem o Princípio do Máximo de Pontryagin para definição do controle ótimo, juntamente com o Método da Colocação, um método numérico para resolução de problemas de valor de contorno. Os resultados obtidos através da simulação computacional estão divididos em dois cenários de tratamentos distintos: quando o paciente possui uma infecção em estágio avançado e quando o paciente possui o vírus e a proliferação é inicial. Através das comparações entre dados reais e os resultados de simulação usando o controle ótimo, conclui-se que é possível obter condições de tratamentos semelhantes aos obtidos clinicamente e robustos em relação a incerteza dos parâmetros.Observa-se através dos resultados numéricos dos casos estudados, que a utilização do controle ótimo levou a um compromisso melhor entre os efeitos terapêuticos e colaterais do que a medicação com dosagem constante.

Neste trabalho é analisado o transporte de massa em meios porosos rígidos, homogêneos e saturados com um fluido incompressível e monofásico, para os regimes de escoamento laminar e turbulento. A equação de transporte de massa macroscópica para o fluido é obtida com o auxílio do conceito de dupla decomposição, donde surge o termo de "dispersão mássica turbulenta". Os fluxos mássicos devido à dispersão, que aparece no processo de aplicação das médias temporal e volumétrica, são representados por um modelo de difusão proporcional ao gradiente da média intrínseca da fração mássica média no tempo. Os tensores de difusidade mássica resultantes desse modelo são obtidos de dois modos: a) para as componentes turbulentas, devidas às flutuações temporais da velocidade e fração mássica, é utilizado o modelo de difusividade mássica turbulenta onde a viscosidade turbulenta macroscópica é obtida através do modelo macroscópico, e b) para as componentes de dispersão, devido aos desvios espaciais da velocidade e fração mássica, são utilizados os resultados obtidos para os campos microscópicos de velocidade e fração mássica em uma célula unitária com condições de contorno periódicas para o escoamento e um gradiente de fração mássica imposto.