El este trabajo se analiza el comportamiento dinámico de una estructura aporticada, con una de sus vinculaciones externas con propiedades elásticas y una rótula elástica intermedia en el dintel. El procedimiento analítico para estudiar la conducta dinámica de la estructura se desarrolló en base al cálculo de variaciones, obteniendo así las ecuaciones diferenciales gobernantes y el problema de contorno de la estructura estudiada. El método de separación de variables fue utilizado para hallar las frecuencias y las formas modales. Los resultados obtenidos fueron comparados con valores disponibles en la literatura. También se obtuvieron resultados a través de un modelo experimental de laboratorio construido al efecto y por medio de un modelo de código de elementos finitos de carácter comercial. En el Capítulo I para introducir el cálculo de variaciones, se ejemplifica la resolución de un problema relativamente sencillo como es el de vibraciones libres de una viga de dos tramos con vínculos elásticos externos e internos. De esta manera se obtienen las ecuaciones diferenciales y el problema de contorno de la viga. En el Capítulo II se analiza el comportamiento dinámico de un pórtico formado por una columna y un dintel vinculados rígidamente entre sí, con una de sus vinculaciones externas con propiedades elásticas y una rótula elástica intermedia en el dintel. El procedimiento para estudiar la conducta dinámica de la estructura se desarrolla en base al cálculo de variaciones, obteniendo así las ecuaciones diferenciales gobernantes y el problema de contorno del pórtico en L. El método de separación de variables es utilizado para hallar las frecuencias y las formas modales. Los resultados numéricos son calculados por medio de algoritmos realizados con el software Wolfram Mathematica (2012). Estos resultados se presentan en dos secciones: En primera sección se le da diferentes valores a las constantes de los resortes de los vínculos elásticos, y se los compara con resultados similares en la literatura. En segundo lugar se toma diferentes constantes de las condiciones de vínculo para estudiar su influencia en el comportamiento dinámico de la estructura. Las estructuras de acero sujetas a cargas variables o repetidas pueden fallar estando en servicio con cargas significativamente menores a su resistencia estática. Este tipo de falla, resultan del crecimiento de las fisuras que se encuentran sometidas a cargas variables. A través del estudio de las propiedades dinámicas de una estructura, se pueden desarrollar métodos no destructivos que nos permitan acotar la zona de búsqueda de una falla. En el Capítulo III se estudia en forma experimental el comportamiento dinámico de un marco de dos tramos con una fisura en una posición genérica, con el objetivo de determinar un procedimiento analítico que permita predecir los parámetros dinámicos de una estructura fisurada. Se miden en el laboratorio las primeras frecuencias naturales de un modelo fisurado con diferentes vínculos externos, empotrado-empotrado y empotrado-libre. Para el modelo matemático se separa la viga horizontal en dos tramos y en el lugar de la grieta se coloca un resorte rotacional. El desarrollo consiste en una simplificación de una grieta en donde no se involucran los parámetros reales de la misma. Es importante trabajar con la teoría de vigas y suavizar la continuidad con las condiciones de borde. Para expresar la flexibilidad del resorte utilizamos la teoría propuesta por Chondros (1998), ya que es la más utilizada en la literatura. En el Capítulo IV, a modo de introducción al tema, se estudia de forma experimental el comportamiento dinámico de una viga cantiléver. Con el objetivo de, por medio de un caso sencillo, introducir la aplicación de la Transformada Wavelet (TW) al procesado de señales e imágenes que es otra herramienta, muy reciente en el tiempo, para la detección temprana de fisuras en una estructura. El cual será desarrollado con mayor profundidad en futuros trabajos.

São notórias e bem evidentes as dificuldades de aprendizagem no ensino de Cálculo. Algumas tentativas de resolver, ou pelo menos, amenizar, este problema têm sido realizadas tanto no campo pedagógico quanto no âmbito da pesquisa. Muitas dessas ações, inseridas no próprio contexto do ensino superior de Cálculo, partem do pressuposto que essas dificuldades de aprendizagem são de natureza psicológica, internas ao sujeito aprendiz. No entanto, contrariando esta tendência, esta pesquisa pretende mostrar que parte significativa dos problemas de aprendizagem do atual ensino de Cálculo é de natureza essencialmente epistemológica, está além dos métodos e das técnicas de ensino, sendo inclusive anterior ao seu próprio tempo de realização. Diante disto, foram imaginadas duas ações inter-relacionadas, dois mapeamentos que visam ao levantamento e entendimento dessas dificuldades de natureza epistemológica no ensino de Cálculo: um mapeamento conceitual do Cálculo e de suas idéias e procedimentos básicos; em seguida, munido desses elementos, realizou-se efetivamente o mapeamento das dificuldades supracitadas. Assim, a partir do entrelaçamento dos fatos históricos e pedagógicos, e tendo como pano de fundo as dualidades essenciais e os mapas conceituais do Cálculo, foram explicitados e consubstanciados cinco macro-espaços de dificuldades de aprendizagem de natureza epistemológica, cinco eixos que estruturam o ensino de Cálculo, a saber: o eixo discreto/contínuo; o eixo variabilidade/permanência; o eixo finito/infinito; o eixo local/global; e o eixo sistematização/construção. Nesse esforço filosófico, foram estabelecidas relações entre os macro-espaços determinados com os mapas históricos e conceituais do Cálculo, e destes com o ensino de matemática em todos os níveis. Então, pôde-se perceber, em essência, um único lugar-matriz das dificuldades de aprendizagem de natureza epistemológica do ensino de Cálculo: o da omissão/evitação das idéias básicas e dos problemas construtores do Cálculo no ensino de Matemática em sentido amplo. Isto posto, para romper com o isolamento semântico, a subestimação da relevância das idéias e dos instrumentos característicos do Cálculo, propõem-se algumas intervenções didáticas relativas ao ensino básico de Matemática e ao ensino do próprio Cálculo. O que se pretende com isso é possibilitar ao Cálculo exercer no campo pedagógico a mesma função integradora que ele realizou no âmbito científico, no processo de construção do conhecimento matemático. / The difficulties in learning Calculus are noticeable and quite evident. Some attempts to solve, or at least, soften, this problem have been made both in the pedagogical field and in the scope of the research. Many of these actions, within the context of a higher teaching of Calculus itself, assume that such difficulties in learning are of a psychological nature, internal to the learner. However, contrary to this tendency, this research intends to show that a significant part of the problems of learning the current teaching of Calculus is of a nature essentially epistemological, it is beyond the methods and the techniques of teaching, being also prior to its own time of realization. With that in mind, there were imagined two actions interrelated, two mappings which aim the rising and understanding of these difficulties of an epistemological nature in the teaching of Calculus: a conceptual mapping of Calculus and of its ideas and basic procedures; next, having these instruments, the mapping of the previously mentioned difficulties was effectively done. Thus, from the interlacement of the historical and pedagogical facts, and having as background the essential dualities and the conceptual maps of Calculus, there were clarified and consubstantiated five macro spaces of the difficulties in learning of an epistemological nature, five axes which structure the teaching of Calculus, namely: the axis discreet/continuous; the axis variability/permanence; the axis finite/infinite; the axis local/global; and the axis systematization/construction. In this philosophical endeavour there were established relations between the macro spaces determined by the historical and conceptual maps of Calculus, and from these with the teaching of mathematics in all levels. Therefore, one can notice, essentially, a single point of origin in the difficulties in the learning of an epistemological nature in the teaching of Calculus: the omission/avoidance of the basic ideas and the construction problems of Calculus in the teaching of mathematics in an ample sense. So, to break up with the semantic isolation, the underestimation of the relevance of the ideas and of the instruments characteristics of Calculus, some didactic interventions are proposed in the field of the basic teaching of Mathematics and in the teaching of Calculus itself. What is expected from this is to allow Calculus to have in the pedagogical field the same function of integration that it had in the scientific field, in the process of building the mathematical knowledge.

Este estudo discute a possibilidade do emprego de ambientes computacionais de aprendizagem para a educação matemática de graduandos universitários. Além da organização do conteúdo matemático de Cálculo Diferencial e Integral em atividades realizadas no ambiente implementou-se um diálogo reflexivo entre os participantes da experiência. Busca-se analisar se o diálogo promove tomadas de consciência tanto no sentido dos conteúdos aprendidos (operatividade conceitual) como dos próprios modos dos alunos aprender e significar os conteúdos matemáticos. A Epistemologia Genética de Piaget e a Pedagogia de Freire são as teorias que fundamentam as leituras dos diálogos promovidos e analisados. São criados e analisados espaços de experimentação, de conversação, em que sejam possíveis a compreensão das noções matemáticas, a observação questionadora e a possibilidade de argumentação; que permita estimular a capacidade de criar e recriar, a fim de confirmar a relação de co-implicação entre as concepções epistemológicas do aluno e a aprendizagem decorrente de seu envolvimento em diálogos matemáticos. A análise dos dados demonstra que a experiência de aprendizagem configurada possibilitou a realização de atividades de interação com cooperação, que promove descentração e a conseqüente tomada de consciência (do ponto de vista pessoal e das atividades próprias), culminando com o desenvolvimento de autonomia intelectual, necessária à aprendizagem. Essa análise também demonstra a importância de pensar a respeito do que sabemos, como sabemos, como fazemos para saber e o que estamos fazendo e aprendendo, o que ajuda a aumentar o grau de consciência e, conseqüentemente, promove melhores níveis de aprendizagem, a partir da participação ativa em diálogos, com demonstração de reflexão crítica.

Este estudo discute a possibilidade do emprego de ambientes computacionais de aprendizagem para a educação matemática de graduandos universitários. Além da organização do conteúdo matemático de Cálculo Diferencial e Integral em atividades realizadas no ambiente implementou-se um diálogo reflexivo entre os participantes da experiência. Busca-se analisar se o diálogo promove tomadas de consciência tanto no sentido dos conteúdos aprendidos (operatividade conceitual) como dos próprios modos dos alunos aprender e significar os conteúdos matemáticos. A Epistemologia Genética de Piaget e a Pedagogia de Freire são as teorias que fundamentam as leituras dos diálogos promovidos e analisados. São criados e analisados espaços de experimentação, de conversação, em que sejam possíveis a compreensão das noções matemáticas, a observação questionadora e a possibilidade de argumentação; que permita estimular a capacidade de criar e recriar, a fim de confirmar a relação de co-implicação entre as concepções epistemológicas do aluno e a aprendizagem decorrente de seu envolvimento em diálogos matemáticos. A análise dos dados demonstra que a experiência de aprendizagem configurada possibilitou a realização de atividades de interação com cooperação, que promove descentração e a conseqüente tomada de consciência (do ponto de vista pessoal e das atividades próprias), culminando com o desenvolvimento de autonomia intelectual, necessária à aprendizagem. Essa análise também demonstra a importância de pensar a respeito do que sabemos, como sabemos, como fazemos para saber e o que estamos fazendo e aprendendo, o que ajuda a aumentar o grau de consciência e, conseqüentemente, promove melhores níveis de aprendizagem, a partir da participação ativa em diálogos, com demonstração de reflexão crítica.

Submitted by Clebson Anjos (clebson.leandro54@gmail.com) on 2015-05-19T17:40:38Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2323811 bytes, checksum: 20502fb243accb4b20bee61f4a53c331 (MD5) / Approved for entry into archive by Clebson Anjos (clebson.leandro54@gmail.com) on 2015-05-19T17:40:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2323811 bytes, checksum: 20502fb243accb4b20bee61f4a53c331 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-19T17:40:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2323811 bytes, checksum: 20502fb243accb4b20bee61f4a53c331 (MD5) Previous issue date: 2013-03-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This paper deals with the teaching of topics in Di erential and Integral Calculus in high school. A brief historical analysis of its development, showing some ideas that served for its currently formalization. Some calculus' elements are also de ned to compare them with some intuitive notions or geometric ideas. To nalize it will discuss the importance and usefulness of these issues to other disciplines, particularly physics and how, from some applications, students could understand various concepts in a more simple way and does not require to memorize a huge amount of formulas. / Este trabalho trata do ensino de tópicos de Cálculo Diferencial e Integral no Ensino Médio. É feita uma breve análise histórica do seu desenvolvimento, mostrando algumas ideias que serviram para sua formalização conforme temos atualmente. São de nidos alguns elementos do cálculo para compará-los com algumas noções intuitivas ou ideias geométricas. Para nalizar, será discutida a importância e a utilidade desses assuntos para outras disciplinas, em particular a Física e como, a partir de algumas aplicações, os estudantes poderiam compreender vários conceitos de maneira mais simples e não necessitariam memorizar uma quantidade enorme de fórmulas.

Este estudo discute a possibilidade do emprego de ambientes computacionais de aprendizagem para a educação matemática de graduandos universitários. Além da organização do conteúdo matemático de Cálculo Diferencial e Integral em atividades realizadas no ambiente implementou-se um diálogo reflexivo entre os participantes da experiência. Busca-se analisar se o diálogo promove tomadas de consciência tanto no sentido dos conteúdos aprendidos (operatividade conceitual) como dos próprios modos dos alunos aprender e significar os conteúdos matemáticos. A Epistemologia Genética de Piaget e a Pedagogia de Freire são as teorias que fundamentam as leituras dos diálogos promovidos e analisados. São criados e analisados espaços de experimentação, de conversação, em que sejam possíveis a compreensão das noções matemáticas, a observação questionadora e a possibilidade de argumentação; que permita estimular a capacidade de criar e recriar, a fim de confirmar a relação de co-implicação entre as concepções epistemológicas do aluno e a aprendizagem decorrente de seu envolvimento em diálogos matemáticos. A análise dos dados demonstra que a experiência de aprendizagem configurada possibilitou a realização de atividades de interação com cooperação, que promove descentração e a conseqüente tomada de consciência (do ponto de vista pessoal e das atividades próprias), culminando com o desenvolvimento de autonomia intelectual, necessária à aprendizagem. Essa análise também demonstra a importância de pensar a respeito do que sabemos, como sabemos, como fazemos para saber e o que estamos fazendo e aprendendo, o que ajuda a aumentar o grau de consciência e, conseqüentemente, promove melhores níveis de aprendizagem, a partir da participação ativa em diálogos, com demonstração de reflexão crítica.

São notórias e bem evidentes as dificuldades de aprendizagem no ensino de Cálculo. Algumas tentativas de resolver, ou pelo menos, amenizar, este problema têm sido realizadas tanto no campo pedagógico quanto no âmbito da pesquisa. Muitas dessas ações, inseridas no próprio contexto do ensino superior de Cálculo, partem do pressuposto que essas dificuldades de aprendizagem são de natureza psicológica, internas ao sujeito aprendiz. No entanto, contrariando esta tendência, esta pesquisa pretende mostrar que parte significativa dos problemas de aprendizagem do atual ensino de Cálculo é de natureza essencialmente epistemológica, está além dos métodos e das técnicas de ensino, sendo inclusive anterior ao seu próprio tempo de realização. Diante disto, foram imaginadas duas ações inter-relacionadas, dois mapeamentos que visam ao levantamento e entendimento dessas dificuldades de natureza epistemológica no ensino de Cálculo: um mapeamento conceitual do Cálculo e de suas idéias e procedimentos básicos; em seguida, munido desses elementos, realizou-se efetivamente o mapeamento das dificuldades supracitadas. Assim, a partir do entrelaçamento dos fatos históricos e pedagógicos, e tendo como pano de fundo as dualidades essenciais e os mapas conceituais do Cálculo, foram explicitados e consubstanciados cinco macro-espaços de dificuldades de aprendizagem de natureza epistemológica, cinco eixos que estruturam o ensino de Cálculo, a saber: o eixo discreto/contínuo; o eixo variabilidade/permanência; o eixo finito/infinito; o eixo local/global; e o eixo sistematização/construção. Nesse esforço filosófico, foram estabelecidas relações entre os macro-espaços determinados com os mapas históricos e conceituais do Cálculo, e destes com o ensino de matemática em todos os níveis. Então, pôde-se perceber, em essência, um único lugar-matriz das dificuldades de aprendizagem de natureza epistemológica do ensino de Cálculo: o da omissão/evitação das idéias básicas e dos problemas construtores do Cálculo no ensino de Matemática em sentido amplo. Isto posto, para romper com o isolamento semântico, a subestimação da relevância das idéias e dos instrumentos característicos do Cálculo, propõem-se algumas intervenções didáticas relativas ao ensino básico de Matemática e ao ensino do próprio Cálculo. O que se pretende com isso é possibilitar ao Cálculo exercer no campo pedagógico a mesma função integradora que ele realizou no âmbito científico, no processo de construção do conhecimento matemático. / The difficulties in learning Calculus are noticeable and quite evident. Some attempts to solve, or at least, soften, this problem have been made both in the pedagogical field and in the scope of the research. Many of these actions, within the context of a higher teaching of Calculus itself, assume that such difficulties in learning are of a psychological nature, internal to the learner. However, contrary to this tendency, this research intends to show that a significant part of the problems of learning the current teaching of Calculus is of a nature essentially epistemological, it is beyond the methods and the techniques of teaching, being also prior to its own time of realization. With that in mind, there were imagined two actions interrelated, two mappings which aim the rising and understanding of these difficulties of an epistemological nature in the teaching of Calculus: a conceptual mapping of Calculus and of its ideas and basic procedures; next, having these instruments, the mapping of the previously mentioned difficulties was effectively done. Thus, from the interlacement of the historical and pedagogical facts, and having as background the essential dualities and the conceptual maps of Calculus, there were clarified and consubstantiated five macro spaces of the difficulties in learning of an epistemological nature, five axes which structure the teaching of Calculus, namely: the axis discreet/continuous; the axis variability/permanence; the axis finite/infinite; the axis local/global; and the axis systematization/construction. In this philosophical endeavour there were established relations between the macro spaces determined by the historical and conceptual maps of Calculus, and from these with the teaching of mathematics in all levels. Therefore, one can notice, essentially, a single point of origin in the difficulties in the learning of an epistemological nature in the teaching of Calculus: the omission/avoidance of the basic ideas and the construction problems of Calculus in the teaching of mathematics in an ample sense. So, to break up with the semantic isolation, the underestimation of the relevance of the ideas and of the instruments characteristics of Calculus, some didactic interventions are proposed in the field of the basic teaching of Mathematics and in the teaching of Calculus itself. What is expected from this is to allow Calculus to have in the pedagogical field the same function of integration that it had in the scientific field, in the process of building the mathematical knowledge.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-05-10T13:42:23Z No. of bitstreams: 1 ariosvaldoandradesantos.pdf: 3775881 bytes, checksum: d960dc15077f4373a4fcc56b31c92b78 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-06-15T13:13:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ariosvaldoandradesantos.pdf: 3775881 bytes, checksum: d960dc15077f4373a4fcc56b31c92b78 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-15T13:13:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ariosvaldoandradesantos.pdf: 3775881 bytes, checksum: d960dc15077f4373a4fcc56b31c92b78 (MD5) Previous issue date: 2015-04-22 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Através deste trabalho venho defender a inclusão de conceitos básicos do Cálculo Diferencial e Integral no Ensino Médio, pois estes proporcionariam aos alunos uma melhor preparação e motivação para se submeterem às dificuldades inerentes a estes conteúdos no ensino superior. A inserção destes temas acarretaria ainda uma melhor assimilação dos conteúdos já abordados no Ensino médio, valorizando-os com abordagens multidisciplinares e melhores contextualizadas e tornando os alunos mais capazes de fazer reflexões sobre algo que está além do que seus olhos podem ver. Serão apresentadas propostas de atividades a serem utilizadas para abordar o conteúdo de integrais no Ensino Médio, por meio do calculo de áreas, pelo método da exaustão. Tais atividades visam uma assimilação natural de tais conceitos através da visualização do processo de cálculo e interpretação dos resultados. Para isto serão utilizados figuras e softwares específicos que valorizarão ainda mais tais atividades, já que a inserção de tecnologias no ensino do conteúdo didático de nossas escolas é um desafio e uma necessidade. / Through this work I come to defend the inclusion of basic concepts of Differential and Integral Calculus in high school, as this would provide students with a better preparation and motivation to undergo the difficulties inherent in such contents in higher education. The insertion of those topics would also lead the students to a better assimilation of the contents already covered in high school, valuing them with multidisciplinary and better-contextualized approaches and making the students more able to make reflections on something that is beyond what their eyes can see. The activities here proposed will be submitted to be used to address the contents of integral in high school, by calculating the areas of, by the method of exhaustion. The activities aim at a natural assimilation of these concepts through the visualization of the process of calculations and the interpretation of results. For this, figures and a specific software that value even more those activities will be used, since the integration of technology into teaching contents of our schools is a challenge and a necessity.

Orientador: Wu Shin-Ting / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-25T13:54:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_LenimarNunesde_D.pdf: 4374702 bytes, checksum: 2b2df49fc38fb0f003c6b972a24c0b10 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho apresentamos uma técnica mista para o cálculo da interseção de duas superfícies regulares. Nossa técnica consiste em uma variação da técnica da subdivisão dos domínios combinada com trechos de caminhada. Através da subdivisão obtemos pontos próximos da interseção distribuídos aleatoriamente por todo o domínio da parametrização. Selecionamos alguns deles e iniciamos trechos de caminhada usando o que denominamos passo circular. Para uma maior precisão numérica, a caminhada usa em cada ponto uma construção de um círculo osculador aproximado. Para avaliar nossa técnica, fizemos comparações com as técnicas de caminhada já existentes. Baseado nos testes que fizemos podemos afirmar que nossa técnica mista é eficiente / Abstract: In this research we present a mixed technique for determining the intersection between two regular surfaces. Our technique is a variation of the domain subdivision technique combined with marching technique. The domain subdivision gives us approximated initial points distributing ramdomly on the .parametrization domain. We choose some of these points and march along the curve using the so-called circular step. In order to get a better numerical precision, we proposed the construction of an approximated osculating circle to each point of the curve to determine circular steps. For evaluating our technique, we compared the proposed technique with the existing ones. According to these tests we can assert that our mixed technique is efficient / Doutorado / Modelagem Geometrica / Doutor em Engenharia Elétrica

[EN] The work implemented in this thesis is concerned with the application of High Performance Computing, Grid technologies and Cloud Technologies to the static and dynamic linear analysis of building and civil engineering structures by means of the finite element method. Thanks to the efficiency of the current numerical methods, embedded in many public domain numerical libraries, and to the availability of communication and synchronization libraries among the processing elements, either by message passing or by shared memory, the application of High Performance Computing to the structural computation has allowed us to carry out a rigorous and realistic analysis of large dimension and complexity structures, with reasonably reduced response times. Besides using state-of-the-art parallel numerical libraries (devoted to the solution of systems of linear equations by means of direct methods with MUMPS, PaStiX and PARDISO or iterative methods with PETSc and hypre or the resolution of the generalized eigenvalue problem with SLEPc), the multilevel parallel programming paradigm has been employed, which combines the development of algorithms using MPI and OpenMP in order to ensure the portability and to obtain the best performance in different operating systems, such as Linux and Windows, on different parallel computational platforms. The linear static calculation has been carried out through of the Stiffness Method where all its different stages have been parallelised. In case of structural dynamics, the second order dynamic equation has been solved by means of the parallelization of several direct time integration methods, as well as through parallel modal analysis techniques, modal superposition time history and response spectrum analysis. In the case of the latter analysis, numerous modal combination methods have been parallelized, accompanied by different directional combination techniques and distinct alternatives that try to provide us with sign of the results. With the aim that the above mentioned HPC-based application could be at the disposal of a wide community of architects and structural engineers, Grid and Cloud services have been implemented and deployed. They offer a secure, reliable and high throughput structural analysis under a service oriented architecture model. On the one hand, the Grid service integrates components, such as GMarte, for the task metascheduling, the results retrieval and the failure tolerance on Grid platforms. On the other hand, the Cloud service incorporates the developments of the European VENUS-C project for its deployment on Microsoft Azure infrastructure or on-premise Cloud platform managed by COMPSs. The competitiveness demonstrated by the structural simulator in its response times, even when launched in a sequential approach, with regard to other well-known software packages, has given place to its incorporation in different software applications. From a research point of view, it is part of a structural optimization system in collaboration with the Continuous Medium Mechanics and Theory of Structures Department (DMMCTE) of the UPV. In a professional environment, the simulator has been incorporated into two commercial applications. First of all, it is one of the three components of Architrave, a software system for the the static and dynamic structural design and analysis, developed by the UPV and with more than 3550 users, equipped with an attractive graphical user interface that is distributed by the Preference company. Professionally, Architrave has been downloaded from 22 countries. Academically, it is being used by students and teachers belonging to 54 universities from 8 different countries. Additionally, the Preference company has incorporated the structural simulator static version to its PrefSuite product, a worldwide commercialized software package in the field of metallic carpentry and 3D structural analysis of curtain walls. / [ES] El trabajo realizado en esta tesis doctoral ha consistido en la aplicación de la Computación de Altas Prestaciones, las Tecnologías Grid y las Tecnologías Cloud al cálculo estático y dinámico lineal de estructuras de edificación e ingeniería civil mediante el método de los elementos finitos. Gracias a la eficiencia de los métodos numéricos actuales, plasmados en librerías numéricas de dominio público, y a la disponibilidad de librerías de comunicación y sincronización entre los elementos de proceso, bien sea mediante paso de mensajes o por memoria compartida, la aplicación de la Computación de Altas Prestaciones al cálculo estructural ha permitido llevar a cabo un análisis riguroso y realista de estructuras de gran dimensión y complejidad, con unos tiempos de respuesta razonablemente reducidos. Además de utilizar librerías numéricas paralelas de dominio público (dedicadas a la resolución de sistemas de ecuaciones lineales mediante métodos directos con MUMPS, PaStiX y PARDISO o métodos iterativos con PETSc y hypre o la resolución del problema de valores propios generalizado con SLEPc) se ha empleado el paradigma de programación paralela multinivel, el cual combina el desarrollo de algoritmos mediante MPI y OpenMP, a fin de garantizar la portabilidad y obtener las mejores prestaciones en distintos sistemas operativos, como Linux y Windows, sobre diferentes plataformas computacionales paralelas. El cálculo estático se ha llevado a cabo mediante el Método de la Rigidez, donde se han paralelizado las diferentes etapas que lo componen. En el caso del análisis dinámico, la ecuación dinámica de segundo orden se ha resuelto mediante la paralelización de numerosos métodos de integración directa, así como mediante técnicas de análisis modal, superposición modal y análisis modal espectral. En el caso concreto del análisis modal espectral, se han paralelizado un amplio número de métodos de combinación modal de los resultados, acompañados de distintas técnicas de combinación direccional y diferentes alternativas que intentan proporcionar el signo de los resultados. Con el objetivo de que dicha aplicación paralela desarrollada pueda estar a disposición de una amplia comunidad de arquitectos e ingenieros estructurales, se han implementado y desplegado sendos servicios Grid y Cloud que ofrecen un análisis estructural por internet seguro, fiable y de alta productividad bajo una arquitectura orientada a servicio. Dichos servicios integran componentes, como GMarte, para la planificación de tareas, la recogida de resultados y la tolerancia a fallos en plataformas Grid o incorporan los desarrollos del proyecto europeo VENUS-C, para el despliegue del servicio sobre Microsoft Azure o sobre una infraestructura Cloud ''on-premise'' gestionada por COMPSs. La competitividad demostrada por el simulador estructural en sus tiempos de respuesta, inclusive a nivel secuencial, con respecto a otros paquetes software disponibles y ampliamente utilizados, ha dado lugar a su incorporación en diferentes aplicaciones. Bajo un entorno de carácter investigador, forma parte de un sistema de optimización estructural, en colaboración con el departamento de Mecánica de los Medios Continuos y Teoría de Estructuras (DMMCTE) de la UPV. En un ámbito profesional, el simulador se ha incorporado en dos aplicaciones comerciales. Por un lado en Architrave, una aplicación de cálculo estático y dinámico estructural, desarrollada por la UPV y con más de 3550 usuarios, dotada de un atractivo interfaz gráfico que se distribuye por parte de la empresa Preference. A nivel profesional, Architrave se ha descargado en 22 países y cuenta, a nivel académico, con alumnos y profesores de 54 universidades de 8 países diferentes. Adicionalmente, la empresa Preference ha incorporado la versión estática del simulador a su producto PrefSuite, un paquete software comercializado a nivel mundial en el ámbito de la carpint / [CA] El treball realitzat en aquesta tesi doctoral ha consistit en l'aplicació de la Computació d'Altes Prestacions, les Tecnologies Grid i les Tecnologies Cloud al càlcul estàtic i dinàmic lineal d'estructures d'edificació i enginyeria civil mitjançant el mètode dels elements finits. Gràcies a l'eficiència dels mètodes numèrics actuals, plasmats en llibreries numèriques de domini públic, i a la disponibilitat de llibreries de comunicació i sincronització entre els elements de procés, bé siga mitjançant pas de missatges o per memòria compartida, l'aplicació de la Computació d'Altes Prestacions al càlcul estructural ha permès dur a terme una anàlisi rigorosa i realista d'estructures de gran dimensió i complexitat, amb uns temps de resposta raonablement reduïts. A més d'utilitzar llibreries numèriques paral·leles de domini públic (dedicades a la resolució de sistemes d'equacions lineals mitjançant mètodes directes amb MUMPS, PaStiX i PARDISO o mètodes iteratius amb PETSc i hypre o la resolució del problema de valors propis generalitzat amb SLEPc) s'ha emprat el paradigma de programació paral·lela multinivell, el qual combina el desenvolupament d'algorismes mitjançant MPI i OpenMP, a fi de garantir la portabilitat i obtenir les millors prestacions en diferents sistemes operatius, com Linux i Windows, sobre diferents plataformes computacionals paral·leles. El càlcul estàtic s'ha dut a terme mitjançant el Mètode de la Rigidesa, on s'han paral·lelitzat les diferents etapes que ho componen. En el cas de l'anàlisi dinàmica, l'equació dinàmica de segon ordre s'ha resolt mitjançant la paral·lelització de nombrosos mètodes d'integració directa, així com mitjançant tècniques d'anàlisi modal, superposició modal i anàlisi modal espectral. En el cas concret de l'anàlisi modal espectral, s'ha paral·lelitzat un ampli nombre de mètodes de combinació modal dels resultats, junt amb de diferents tècniques de combinació direccional i diferents alternatives que intenten proporcionar el signe dels resultats. Amb l'objectiu que aquesta aplicació paral·lela desenvolupada puga estar a la disposició d'una àmplia comunitat d'arquitectes i enginyers estructurals, s'han implementat i desplegat sengles serveis Grid i Cloud que ofereixen una anàlisi estructural per internet segur, fiable i d'alta productivitat sota una arquitectura orientada a servei. Aquests serveis integren components, com GMarte, per a la planificació de tasques, la recollida de resultats i la tolerància a fallades en plataformes Grid o incorporen els desenvolupaments del projecte europeu VENUS-C, per al desplegament del servei sobre Microsoft Azure o sobre una infraestructura Cloud 'on-premise'' gestionada per COMPSs. La competitivitat demostrada pel simulador estructural en els seus temps de resposta, inclòs a nivell seqüencial, pel que fa a altres paquets de programari disponibles i àmpliament utilitzats, ha donat lloc a la seua incorporació en diferents aplicacions. Sota un entorn de caràcter investigador, forma part d'un sistema d'optimització estructural, en col·laboració amb el departament de Mecànica dels Mitjans Continus i Teoria d'Estructures (DMMCTE) de la UPV. En un àmbit professional, el simulador s'ha incorporat en dues aplicacions comercials. D'una banda en Architrave, una aplicació de càlcul estàtic i dinàmic estructural, desenvolupada per la UPV i amb més de 3550 usuaris, dotada d'una atractiva interfície gràfica que es distribueix per part de l'empresa Preference. A nivell professional, Architrave s'ha descarregat en 22 països i compta, a nivell acadèmic, amb alumnes i professors de 54 universitats de 8 països diferents. Addicionalment, l'empresa Preference ha incorporat la versió estàtica del simulador al seu producte PrefSuite, un paquet software comercialitzat a nivell mundial en l'àmbit de la fusteria metàl·lica i el càlcul estructural en 3D de murs cortina. / Alonso Ábalos, JM. (2016). Computación Avanzada en Problemas Estáticos y Dinámicos de Gran Dimensión: Aplicación al Cálculo de Estructuras [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61974 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales