Neste trabalho é proposta a determinação do ponto de Máximo Carregamento (PMC) em sistemas elétricos de potência por meio do método da Função Lagrangiana Barreira Modificada (FLBM), uma variante do método de Pontos Interiores (PI). Também por meio do método da FLBM, busca-se determinar qual é a barra, para cada sistema, que apresenta a maior sensibilidade em relação ao fator de carregamento, ou seja, qual seria a primeira barra que deveria sofrer corte de carga a fim de aumentar a margem de carregamento do sistema e, assim, evitar o colapso de tensão. Para comprovação dos resultados obtidos por meio do método da FLBM utiliza-se a técnica de Análise de Sensibilidade (AS). A formulação do problema tem como restrições de igualdade as equações de balanço de potência do sistema elétrico e como restrições de desigualdade os limites de tensões nas barras, assim como os limites de geração de potência reativa nas barras com controle da referida potência. Estudos de casos foram realizados em um sistema de 3 barras e nos sistemas IEEE 14, 57, 118 e 300 barras; tais estudos demonstraram a robustez e a eficiência dos algoritmos propostos. / This work proposes the determination of the Maximum Loading Point (MLP) in electric power system via Lagrangian Modified Barrier Function (LMBF) method, a variant of Interior Point (IP). The LMBF method is also used to determine which bus, for each system, has the highest sensitivity of load factor, i.e., which bus would be the first to have load shedding in order to increase the loading margin system and thus prevent voltage collapse. To validate this approach, the Sensitivity Analysis (SA) technique was used for the confirmation of the results obtained by the LMBF method. The formulation of the problem considered the equations of power balance of the electrical system equality constraints, and the buses voltage magnitude limits, as well as the limits of reactive power control at the buses of that power inequality constraints. Case studies were conducted in a system of 3 buses and IEEE systems 14, 57, 118 and 300 buses, demonstrating the robustness and efficiency of the proposed algorithms.

O presente trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia prática e confiável para previsão de vida à fadiga de juntas soldadas a cordão pelo processo MIG/MAG, quando estas estão submetidas a carregamentos cíclicos combinados. A máxima tensão linear no pé da solda, região típica de início de trinca, conhecida como hot spot foi utilizada para prever a vida através do método de Fadiga de Alto Ciclo S x N (Tensão x Vida), largamente empregado em códigos de projeto de estruturas soldadas. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado para determinação das tensões estruturais resultantes do carregamento e das descontinuidades geométricas presentes nos cordões de solda. A análise de fadiga foi efetuada em ambiente virtual, através de um software (programa) de fadiga capaz de importar as tensões atuantes na região da solda para cada carregamento, combinando-as e obtendo assim a vida à fadiga decorrente da somatória dos diferentes tipos de carregamento ao qual a junta foi submetida. As propriedades monotônicas e cíclicas dos materiais da junta foram obtidas da literatura e de um extenso banco de dados disponível no software de fadiga. Estas propriedades foram ajustadas com base em ensaios de laboratório nas juntas investigadas. A medição ou modelagem das tensões residuais inerentes ao processo de soldagem não fazem parte do escopo deste trabalho. Contudo, os efeitos térmicos e metalúrgicos resultantes do processo de soldagem, como distorções, tensões residuais, variações microestruturais e propriedades mecânicas foram considerados de forma indireta, através da correção das curvas de fadiga nos corpos de prova investigados. Corpos de prova do tipo tubo-placa foram submetidos a carregamentos cíclicos combinados (flexão e torção) de amplitude constante. O resultado da análise virtual de durabilidade foi, portanto, calibrado com base nestes experimentos e curvas disponíveis em códigos de projeto de fadiga como BS7608 e Eurocode 3. A aplicabilidade deste método numérico-experimental e suas contribuições para a garantia da Integridade Estrutural do projeto de juntas soldadas são apresentadas. Seus desafios e melhorias são por fim discutidos. / The main purpose of this work is to develop a practical and robust methodology to evaluate the fatigue life in seam weld joints fabricated with GMAW process when subjected to combine cyclic loading. The maximum linear stress at the typical crack initiation region, better known as hot spot stress, was used to calculate the fatigue life through high cycle fatigue method S x N (Stress x Life), widely used in design codes for the life assessment of welded structures. The Finite Element Method (FEM) was used to obtain the structural stresses distribution due the external loading and geometric discontinuities very common in seam weld joints. The fatigue analysis was conducted in virtual environment. The FEM stress results from each loading were imported to fatigue code FE-Fatigue and combined to perform the fatigue life prediction. The monotonic and cyclic properties of the joint materials were obtained in the literature and from the fatigue software database. These properties were adjusted based on laboratory fatigue tests in the investigated welded joints configurations. The measurement or modeling of the residual stresses resulted from the welded process is not part of this work. However, the thermal and metallurgical effects, like distortions and residual stresses, were considered indirectly through fatigue curves corrections in the samples investigated. A tube-plate specimen was submitted to combine cyclic loading (bending and torsion) with constant amplitude. The virtual durability analysis result was calibrated based on these laboratory tests and design codes such as BS7608 and Eurocode 3. The feasibility and application of the proposed numerical-experimental methodology and contributions for the welded joints structural integrity design are presented. The challenges and improvements are finally discussed.

O objetivo desta pesquisa é apresentar procedimentos de verificação da estabilidade lateral de vigas de concreto em situações transitórias e com eles realizar análises paramétricas. As fases transitórias estudadas são içamento, transporte e pré-serviço com e sem contraventamento nos apoios. As formulações apresentadas contém cálculo de carga crítica de instabilidade lateral, momento crítico e fator de segurança. São apresentados exemplos numéricos e a partir deles realizadas análises paramétricas com intuito de determinar limites de segurança. Os parâmetros variados foram fck, imperfeições geométricas, vão, largura da mesa comprimida e espessura da alma fazendo uma comparação entre vigas I e retangular. Com os resultados, foram obtidas esbeltezes geométricas limite para fases transitórias, relações entre carga crítica e carga devido ao peso próprio e uma relação entre momento crítico elástico e momento último de flexão para a fase transitória anterior à execução do tabuleiro com contraventamento nos apoios, especificamente. Na comparação entre vigas I e retangular, constatou-se que os dois tipos de seção apresentam limites de segurança distintos. As análises mostraram que os limites de esbeltez geométrica recomendados, como lh/bf², geram elementos, de seção transversal I, muito esbeltos. Este parâmetro apresentou uma variação significativa na tentativa de determinar limites nas análises paramétricas. Portanto, pode ser conservador adotar como limite a menor esbeltez obtida nas análises. Conclui-se que a verificação da segurança por esbeltezes geométricas nem sempre é adequada, pois não são considerados parâmetros como imperfeições geométricas e fck que mostraram serem importantes nas análises paramétricas. A esbeltez representada pela razão entre momento último e momento crítico de instabilidade elástico é mais abrangente e a busca por um valor limite deste parâmetro apresentou resultados com pouca variação para as vigas I. Com relação ao limite clássico de segurança que recomenda uma carga crítica maior que quatro vezes a carga de peso próprio, os resultados mostraram que esta recomendação é conservadora. As análises paramétricas mostraram que para vigas I esta razão igual a dois e meio atende a segurança destes elementos. / The objective of this research is to present a contribution to the verification of lateral stability of concrete beams in transient situations through parametric analyzes. The transient phases studied are lifting, transportation and prior to execution of the deck with braced and unbraced supports. Formulations presented contain calculation of buckling load, buckling moment and factor of safety. Numerical examples are presented and parametric analyzes are performed from these aiming to determine safety limits. The varied parameters were fck, geometric imperfections, span, compression flange width and web width by making a comparison between I-beams and rectangular beams. With the results, slenderness limits were obtained for transient phases, relationships between critical load and load due to self-weight and a relationship between elastic critical moment and ultimate moment to the transient situation before the execution of the deck with braced supports, specifically. In the comparison between I-beams and rectangular beams, it was found that the two types of section present different safety limits. Analyzes showed that the geometric slenderness limits recommended, as lh/bf², generate slender elements of I cross section. This parameter showed a significant variation in an attempt to determine limits on parametric analyzes. Therefore adopt the lower slenderness limit obtained in analyzes may be conservative. It is concluded that the safety verification by geometric slenderness is not always adequate, because they do not consider parameters such as geometric imperfections and fck that showed to be important in the parametric analyzes. The slenderness ratio represented by the ultimate moment and elastic critical moment of instability is more comprehensive and the search for a limiting value of this parameter presented results with little variation for the I-beams. With respect to the classical limit of safety which recommends that the critical load is greater than four times the self-weight load, the results showed that this recommendation is conservative. Parametric analyzes showed that for I-beams this ratio equal to two and a half addresses the safety of these elements.

A capacidade de carga de estacas pode ser determinada experimentalmente através de provas de cargas estáticas ou de ensaios de carregamentos dinâmicos, conforme as prescrições da NBR 6122:2010. Na sua forma tradicional, o ensaio de carregamento dinâmico, fundamentado na teoria da equação da onda unidimensional, consiste em aplicar uma sequência de golpes de energia aproximadamente constante no conjunto de amortecedores colocado sobre a estaca e medir, no seu topo, valores de deformação específica e aceleração em função do tempo. Esse ensaio evoluiu ao longo dos anos com o avanço da tecnologia e com o desenvolvimento de modelos numéricos, que permitem simular a prova de carga estática na estaca ensaiada dinamicamente. Outra evolução, uma verdadeira \"revolução\", foi a introdução do método de energia crescente proposto por Aoki (1989). O presente estudo é uma iniciativa de aprofundamento do método de energia crescente com foco na definição da envoltória máxima de resistência lateral, permitindo recuperar as mobilizações dos atritos no fuste da estaca, perdidas em golpes anteriores ao de máxima energia aplicada, principalmente em camadas próximas ao topo da estaca. Este procedimento foi denominado Método da Envoltória Máxima de Resistência Lateral. É apresentada uma revisão bibliográfica envolvendo provas de cargas estáticas e ensaios de carregamentos dinâmicos para determinar a capacidade de carga em estacas, junto com os métodos analíticos, empíricos e semiempíricos, disponíveis na literatura técnica. São apresentados três estudos de casos de obras no Estado de São Paulo, nos quais foram realizados ensaios estáticos e dinâmicos nas mesmas estacas, sendo 2 pré-moldadas e uma escavada. A aplicação do Método da Envoltória Máxima de Resistência Lateral conduziu a uma definição de maiores capacidades de carga através do CAPWAP, com curvas carga-recalque simuladas aderentes às das provas de cargas estáticas. Além disso, permitiu estimativas mais precisas do efeito de \"setup\" a longo prazo e forneceu maiores detalhes a respeito do comportamento do sistema estaca-solo. / The load capacity of piles can be experimentally determined through static load tests or high strain dynamic load tests, as stated with the requirements of NBR 6122:2010. In its traditional form, the dynamic load test, based on the theory of the one-dimensional wave equation, consists of applying a sequence of constant energy blows upon the pile, and by these blows are measured values of deformation and acceleration as a function of time. The traditional method has evolved through technological advances along the years, with the development of numerical models that simulate the static load test of a pile dynamically tested. Another evolution, a true called \"revolution\", was the introduction of a method of increasing energy test created and proposed by Aoki (1989). The traditional method has evolved through technological advances along the years. The present study is an initiative to deepen the increasing energy method focusing on the definition of the maximum lateral resistance envelope, allowing recovering the mobilized resistance along the shaft, lost in blows prior to the maximum applied energy, especially in layers close to the top of the pile. This procedure was called the Maximum Envelope of Shear Strength. A review is presented involving static load tests and dynamic load tests to determine the load capacity on piles, together with the analytical, empirical and semi empirical methods available in the literature. Three case studies from the State of São Paulo are presented, where static and dynamic tests were performed on the same piles, two driven and one cast-in-place piles. The application of the Maximum Envelope of Shear Strength led to a definition of higher load capacities through the CAPWAP, with simulated load-displacement curves with good correlations in comparison with the static load tests. In addition, it allowed for more accurate estimates of the long-term \"set-up\" effect and provided more detail about the behavior of the pile-soil system.

Tese de Doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Onshore wind turbine foundations are mainly subjected to large overturning moments. The wind action imposes cyclic and dynamic loading conditions which occur in extreme and service scenarios. Deep foundations, when used, transfer this large overturning moment through a pile group which combines the axial and lateral resistance of all piles. Several authors noticed that cyclic axially loaded piles could have their resistance reduced due to shaft friction degradation. Considerable efforts have been made to understand this degradation phenomenon. However, the design and performance of cyclic axial loaded piles require greater advances. Therefore, this research sought to assess the shaft friction degradation of axially loaded piles in wind turbine deep foundations, especially for those located in Brazil. Several issues related to the main objective of this study had to be addressed because onshore wind turbine foundations are an area of recent research, especially in Brazil. The first stage of this research explored the key aspects of onshore wind turbine foundations in Brazil and compared them with the worldwide status. The main reason to explore this subject is that several authors consider onshore wind turbine foundations a well-understood topic; however, limited data from actual situations have been published, especially in developing countries where wind energy projects have recently started. Thus, a survey on Brazilian energy companies and foundation designers was conducted, and the first Brazilian database of wind turbine foundations was created. This database contains data from more than three thousand Brazilian wind turbine foundations. The key aspects, types and dimensions of these foundations were summarized. Worldwide, concrete gravity foundations are the most commonly used foundation type for onshore wind turbines. In Brazil, 43.3% of the wind turbines had shallow foundations, essentially concrete gravity, and 56.7% had deep foundations, mostly continuous flight auger piles. The foundation type was chosen according to the local foundation expertise and geotechnical conditions, which included soil type, water table level, soil layer resistance, the extent of porous soil layers and bedrock depth. This first stage of the research identified that Brazilian wind turbine foundations are significantly different from other countries. Approximately 70% of Brazilian wind turbine deep foundations used continuous flight auger piles, most of them embedded in sandy soils. Therefore, experimental investigations of the sand-concrete interface response under monotonic and cyclic loading are essential. The second and third stages of this research sought to investigate the sand-concrete interface response based on this recent insight. The second stage assessed the sand-concrete interface response through monotonic interface direct shear tests under different confinement conditions. The role of surface structural characteristics, confinement condition, sand mean diameter, particle morphology, sand gradation and relative density were evaluated. A nonlinear conceptual model of the interfacial-to-internal friction angle ratio was proposed according to normalized roughness and normalized waviness. Additionally, multiple regression was used to estimate the sand-concrete interface strength by the effect of constant normal stiffness. The results were essential to understand and to predict the sand-concrete interface response of concrete piles under static axial loading. The third stage explored the shaft friction degradation of cyclic axial loaded piles through sand-concrete and sand-steel cyclic interface direct shear tests. In geotechnical engineering practice, field and experimental tests are usually performed to evaluate the number of cycles until failure occurs under constant cyclic amplitude. According to this approach, cyclic failure can either occur quickly or not at all. From a practical viewpoint, the cyclic test times are unpredictable, which makes these tests difficult to plan and to perform. Therefore, a new approach based on increasing cyclic amplitude is proposed to overcome the conventional method. A simple cumulative damage model established a relationship between the cyclic loaded tests under constant and increasing cyclic amplitudes. The new approach provides additional insights into the cyclic interfacial response, such as the effect of previous cycles, the cyclic amplitude at failure and the displacement development throughout cycling. This new approach can be effortlessly extended to other experimental and field investigations. From a practical viewpoint, this new approach can reduce the cost and duration of projects. The author believes that this dissertation brought breakthroughs to the wind energy companies and to the geotechnical engineering community. However, further studies on onshore wind turbine foundations are still required. / As fundações de torres eólicas onshore são submetidas a grandes momentos de tombamento. A ação do vento impõe carregamentos cíclicos e dinâmicos que ocorrem em condições operacionais e extremas. Fundações profundas, quando usadas, transferem esse momento de tombamento através de um grupo de estacas que, por sua vez, são submetidas a esforços axiais e laterais. Muitos estudos observaram que estacas submetidas ao carregamento cíclico axial estão sujeitas à degradação do atrito lateral. A fim de compreender essa degradação, diversas pesquisas foram realizadas. No entanto, o dimensionamento e desempenho de estacas submetidas ao carregamento cíclico axial requer maiores avanços. Dessa forma, esta pesquisa buscou avaliar a degradação do atrito lateral em estacas de torres eólicas, principalmente aquelas localizadas no Brasil. Da mesma forma, foram abordados assuntos relacionados ao objetivo principal deste estudo uma vez que pesquisas sobre fundações de torres eólicas onshore ainda são incipientes, especialmente no Brasil. A primeira etapa da pesquisa explorou as principais características das fundações de torres eólicas onshore no Brasil e comparou-as com a prática internacional. Investigou-se este assunto uma vez que diversos autores consideram as fundações de torres eólicas onshore um tópico já compreendido; entretanto, a quantidade de informações e dados publicados são ínfimos, especialmente em países em desenvolvimento onde os projetos eólicos iniciaram recentemente. Por essa razão, realizou-se uma pesquisa com as empresas e projetistas do setor a fim de criar o primeiro banco de dados brasileiro sobre fundações de torres eólicas onshore. Esse banco de dados possui mais de três mil fundações cadastradas. Os principais aspectos, tipos e dimensões dessas fundações foram apresentados. Internacionalmente, o tipo de fundação mais empregado para torres eólicas onshore são fundações superficiais de gravidade. No Brasil, 43.3% das torres eólicas apresentam fundações superficiais, essencialmente fundações de gravidade, e 56.7% das torres eólicas apresentam fundações profundas, principalmente por grupo de estacas hélice continua. O tipo da fundação foi determinado com base na expertise local e condições geotécnicas, incluindo o tipo de solo, nível de água, resistência do solo, espessura de camadas porosas e profundidade do topo rochoso. Identificou-se, através da primeira etapa, que as fundações de torres eólicas onshore no Brasil são significantemente diferentes de outros países. Aproximadamente 70% das fundações profundas são por grupo de estacas hélice contínua, sendo na maior parte em contato com solos arenosos. Desta forma, há necessidade de realizar investigações experimentais da interface areia-concreto. A segunda e terceira etapas desta pesquisa concentraram-se no comportamento estático e cíclico da interface areia-concreto. A segunda etapa avaliou o comportamento estático da interface areia-concreto através de ensaios de cisalhamento direto em diferentes condições de confinamento. Foram avaliadas as influências das características da superfície sólida, diâmetro médio dos grãos, morfologia dos grãos, distribuição granulométrica e densidade relativa. Um modelo não linear do ângulo de atrito na interface de acordo com a rugosidade e ondulação normalizadas foi proposto. Além disso, empregou-se uma regressão múltipla para estimar a resistência da interface areia-concreto de acordo com a constante de rigidez. Os resultados foram essenciais na compreensão e previsão do comportamento estático da interface de estacas de concreto. A terceira etapa explorou a degradação do atrito lateral em estacas através de ensaios de cisalhamento direto cíclicos na interface areia-concreto e areia-aço. Usualmente, campanhas experimentais são conduzidas para avaliar o número de ciclos até ruptura com uma amplitude cíclica constante. A ruptura geotécnica pode ocorrer rapidamente ou nunca ocorrer; e, desta maneira, a duração dos ensaios é imprevisível, dificultando planejamento e execução das obras. Por essa razão, uma nova abordagem foi proposta baseada em amplitudes cíclicas crescentes. Um modelo de dano acumulado estabeleceu a relação entre os ensaios com amplitude cíclica constante e cíclica. A nova abordagem fornece informações adicionais do comportamento cíclico da interface, como o efeito de ciclos anteriores, amplitude cíclica na ruptura e o acúmulo de deslocamento permanente. Essa nova abordagem pode ser facilmente aplicada em outras investigações experimentais e provas de cargas cíclicas. Do ponto de vista prática, essa abordagem pode reduzir o custo e tempo de projetos, além de melhorar a previsão do desempenho dessas fundações. Espera-se que essa pesquisa tenha trazido avanços para as empresas do setor e comunidade geotécnica. Contudo, novas pesquisas sobre fundações de torres eólicas onshore ainda são necessárias.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-18Bitstream added on 2014-06-13T20:07:53Z : No. of bitstreams: 1 matarucco_rr_dr_ilha.pdf: 2669428 bytes, checksum: c42a359efd2169b25baa0b6c3a967339 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta dois métodos para a análise estática de contingências em Sistemas Elétricos de Potência utilizando o Método da Continuação. No primeiro método a margem de carregamento pós-contingência é obtida a partir do ponto de máximo carregamento do caso base. A magnitude de tensão de uma barra qualquer é usada como parâmetro na etapa de parametrização do fluxo de carga continuado. O ramo selecionado para avaliação da contingência é parametrizado por um fator de escalonamento que possibilita a remoção gradual do ramo e assegura a convergência nos casos em que o método diverge para a retirada total da linha de transmissão. Em geral, para a maioria das contingências analisadas são necessárias poucas iterações para a determinação do ponto de máximo carregamento pós-contingência. Mostra-se que o método pode ser usado como uma técnica alternativa para a averiguação e até mesmo para a obtenção da lista de contingências críticas fornecida pela função de análise de segurança de sistemas elétricos. No outro método, o qual obtém o ponto de máximo carregamento de pós-contingência a partir do caso base, as variáveis ângulo de fase e magnitude de tensão de uma barra k qualquer, e a perda total de potência ativa, são propostas como parâmetros para a etapa de parametrização do fluxo de carga continuado utilizado na averiguação da lista de contingências críticas fornecida pela função de análise de segurança de sistemas elétricos. Nos casos em que há divergência do fluxo de carga, o método proposto possibilita confirmar se esta ocorre devido à deficiência numérica do método em si ou a inexistência de um ponto de operação factível de pós-contingência. O uso da perda total de potência ativa como parâmetro traz como vantagem a possibilidade da determinação de pontos além do ponto de singularidade sem a necessidade... / This work presents two methods for static contingency analysis of electric power systems by using Continuation Methods. In the first the post-contingency loading margin is obtained from the base case maximum loading point. The voltage magnitude of any bus can be used as a parameter in the parameterization step of the proposed continuation power flow. The branch selected for contingency evaluation is parameterized by a scaling factor which allows its the gradual removal and assures the continuation power flow convergence for the cases where the method would diverge for the complete transmission line removal. In general, for most of the analyzed contingencies little iterations are necessary for the determination of the post-contingency maximum loading point. It is shown that the method can be used as an alternative technique to verify and even to obtain the list of critical contingencies supplied by the electric power systems security analysis function. In the other method, which obtains the maximum loading point from the base case, new parameters, namely the voltage magnitudes, phase angles and the total power losses, for evaluating the effects of branch outages. The approach can be used as a verification tool after a list of critical contingencies had been ranked according to their severities by the contingency selection functions. It is then possible to find whether the non-convergence of a power flow is due to a numerical problem or to an infeasible operating situation. The mains advantage of using the total real power losses as a parameter is that it is not necessary to change parameters during the solutions tracing until beyond the simple limit point, where the original Jacobian is singular. The proposed methods facilitate the development and the implementation of continuation methods for contingencies analysis

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-02Bitstream added on 2014-06-13T19:34:52Z : No. of bitstreams: 1 kitamura_bla_me_sjrp.pdf: 1729439 bytes, checksum: 6d17806c8b0fa8114efec74fe7820cab (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O objetivo deste trabalho é estudar um caso particular dos problemas de corte e empacotamento, denominado Problema de Carregamento de Paletes do Produtor. Inicialmente, uma formulação proposta na literatura é avaliada com um pacote computacional. Posteriormente, as heurísticas lagrangiana e surrogate são estudadas e um método de atualização dos multiplicadores surrogate é adaptado para este problema. A importância em se estudar o Problema de Carregamento de Paletes do Produtor é que, devido à escala e extensão de certos sistemas logísticos, um pequeno aumento do número de produtos a serem carregados sobre cada palete pode resultar em economias substanciais. A motivação em se estudar o método de atualização surrogate proposto é que, além da adaptação do presente trabalho não ter sido realizada na literatura, uma posterior aplicação desta heurística em conjunto com um procedimento branch and bound poderá render melhores resultados que outras heurísticas. / The aim of this work is studying a particular case of cutting and packing problem, so-called the Manufacturer’s Pallet Loading Problem. Initially, a formulation proposed in the literature is evaluated with a computer package. Subsequently, the lagrangian and surrogate heuristics are studied and a method to update the surrogate multiplier is adapted for this problem. The importance of studying the manufacturer’s pallet loading problem is that, due to the scale and scope of some logistics systems, a small increase in the number of products to be loaded on each pallet can result in substantial savings. The motivation of studying the proposed method of updating the surrogate multipliers is that, besides the adaptation of this work has not been carried out in the literature, further application of heuristics within a procedure branch and bound can yield better results than other heuristics.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:48:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArthurGDA_DISSERT.pdf: 3193366 bytes, checksum: 6e05d0803e66a8ae37a24358be586be8 (MD5) Previous issue date: 2013-12-10 / An experimental study has been conducted to investigate the behavior of continuous flight auger (cfa) bored piles and metalic driven H-section piles under lateral loading in cohesionless soils. The piles were tested in two different areas at the same site. Both areas consisted of a 3-m thick compacted superficial fill of pure fine sand, underlain by layers of naturally occurring pure fine-thick sand. Fills are differentiated by the relative densities which were compressed, 45% e 70%, respectively. Each area received one identical pair of cfa piles and two identical pairs of H-piles. A static lateral loading test was performed in each pair of piles. In this work, the pile load test results are reported and interpreted. The horizontal coefficient of subgrade reaction was determined from the results of the loading tests and compared with values determined by correlations based on penetration resistance index of SPT tests (NSPT). p-y formulations describing the static behavior of the piles were applied to the problem under evaluation. Back Analyses were made through theoretical and experimental p-y curves for obtaining input parameters for the analytic models, among which the coefficient of horizontal reaction. The soil pile system horizontal loading at rupture was determined by the theoretical methods and the results were compared with the experimental results, checking its validity / Um estudo experimental foi realizado para investigar o comportamento de estacas escavadas h?lice cont?nua e estacas cravadas met?licas submetidas a carregamentos laterais em areia. As estacas foram ensaiadas em duas ?reas diferentes no mesmo local. Ambas as ?reas eram compostas por um aterro superficial de 3 m de espessura de areia fina, seguido de camadas naturais de areia fina a grossa. Os aterros diferenciam-se pela densidade relativa com que foram compactados, 45% e 70%, respectivamente. Cada ?rea recebeu um par id?ntico de estacas h?lice cont?nua e dois pares id?nticos de estacas met?licas com perfil H . Em cada par de estacas foi executada uma prova de carga est?tica. Neste trabalho, os resultados das provas de carga s?o apresentados e interpretados. O coeficiente de rea??o horizontal do solo foi determinado atrav?s dos resultados das provas de carga e comparado com valores obtidos a partir de correla??es baseadas no ?ndice de resist?ncia ? penetra??o do ensaio SPT (NSPT). Curvas p-y foram constru?das para prever o comportamento de estacas submetidas a carregamentos horizontais. Retro an?lises foram efetuadas atrav?s das curvas p-y te?ricas e experimentais para obten??o de par?metros de entrada para os modelos anal?ticos, dentre os quais o coeficiente de rea??o horizontal. A carga de ruptura do sistema solo estaca foi determinada atrav?s de m?todos te?ricos e os resultados foram comparados com os resultados experimentais, verificando sua validade

[pt] Otimização estrutural sujeita a carregamentos dinâmicos é um problema desafiador em vários aspectos, a começar pelo grande número de restrições que devem ser atendidas em todos os instantes de tempo. Além disso, o custo computacional para avaliar os gradientes destas restrições é bastante elevado e requer um grande espaço de armazenamento. Na literatura, alguns métodos reduzem o número de restrições avaliando em instantes de tempo selecionados, como o pior caso por exemplo, ou ainda constroem um funcional equivalente, integrando as restrições violadas ao longo do tempo, assim eliminando essa dependência. Nesta dissertação, o método do Carregamento Estático Equivalente (ESL) é utilizado, no qual o problema dinâmico original é transformado em uma sequência de subproblemas de otimização linear estática com múltiplos casos de carga. Um atrativo deste método é a possibilidade da solução de problemas não lineares, evitando o alto custo devido às repetidas análises estruturais e cálculos das restrições. Problemas clássicos de treliças planas submetidas a carregamentos dinâmicos são resolvidos utilizando o método ESL. A função a ser minimizada é a massa da treliça, que está sob restrições de tensão e deslocamento, onde as variáveis de projeto são as áreas da seção transversal dos membros. Além disso, uma interface utilizando ANSYS e MATLAB é desenvolvida para uma abordagem modular, na qual a análise via elementos finitos e a otimização possam ser realizadas separadamente. Este processo viabiliza a otimização de estruturas que apresentam comportamentos não lineares a partir da utilização de diversos softwares comerciais disponíveis no mercado. / [en] Structural optimization subject to dynamic loading is a challenging problem in many aspects, starting with the large number of constraints that must be respected at all instants of time. Furthermore, the computational cost to evaluate the gradients of these constraints is significantly high and requires a large storage space. In the literature, some methods reduce the number of constraints evaluating at selected instants of time, such as the worst case. Alternatively, a single equivalent functional is constructed to eliminate the time dependence by integrating the violated constraints over time. In this work, the Equivalent Static Load (ESL) method is used, in which the original dynamic problem is reduced into a number of static linear optimization problems with multiple load cases. An attractive feature of this method is the possibility of solving non-linear problems, avoiding the high cost due to repeated structural analyzes and constraint calculations. Classical problems of plane trusses subjected to dynamic loads are solved using the ESL method. The function to be minimized is the truss mass, which is subjected to stress and displacement constraints, where the design variables are the cross-sectional areas of the members. In addition, an interface using ANSYS and MATLAB was developed for a modular approach, in which finite element analysis and optimization can be performed separately. This process makes possible the optimization of structures that present non-linear behavior from the use of most structural analysis software packages available on the market.