This dissertation presents results for two separate problems, both in the context of variational fracture models. The first problem involved developing and analyzing models of fracture in which we modeled the energy dissipated by crack growth as concentrated on the front of the crack. While many engineering models of fracture are based on a notion of crack front, there had not been a rigorous definition. We present the first work in this area, which includes a natural weak definition of crack front and front speed, a model of fracture whose evolution is described at the crack front, and a relaxation result that shows that these front based dissipations are all effectively equivalent to a Griffith-type dissipation. The second problem involved the computation of stationary points for Mumford-Shah and fracture using a level set method. Our method improves on existing techniques in that it can handle tips in the singular set and can find minimizers that previous techniques are unable to resolve.

Submitted by Fernanda Weschenfelder (fernanda.weschenfelder@uniceub.br) on 2018-05-15T18:31:56Z No. of bitstreams: 1 61350129.pdf: 1966095 bytes, checksum: fbb562e85b7aaf1329a378129d61d12c (MD5) / Approved for entry into archive by Fernanda Weschenfelder (fernanda.weschenfelder@uniceub.br) on 2018-05-15T18:32:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 61350129.pdf: 1966095 bytes, checksum: fbb562e85b7aaf1329a378129d61d12c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-15T18:32:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 61350129.pdf: 1966095 bytes, checksum: fbb562e85b7aaf1329a378129d61d12c (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho aborda a questão da internação compulsória de usuários de crack no âmbito de políticas públicas voltada ao tratamento de pessoas em situação de rua. É fato que o tratamento é realizado sem a necessidade de consentimento do dependente químico, o que aparentemente se mostra contrário à autonomia individual. Esse entendimento não é verdadeiro, de maneira que a internação compulsória poderá ser aplicada em casos específicos e para os quais não existem outras alternativas terapêuticas viáveis. Nesse sentido, a partir da análise bibliográfica, legislativa e documental do problema, e tomando-se por base o Programa Recomeço, é feito o contraponto com a concepção repressiva das políticas públicas anteriormente desenvolvidas na região da Luz, na cidade de São Paulo, restando claro ao final que a internação compulsória é recurso terapêutico válido e indicado para alguns casos de dependência química, quando assumirá a condição de etapa necessária em um tratamento mais longo e complexo. Com efeito, dentro de certas condições, a internação compulsória é compatível com os conceitos de autonomia e dignidade da pessoa humana, devendo ser disponibilizado aos usuários de crack em situação de rua, sob pena de inviabilizar a recuperação daqueles para os quais o tratamento é indicado.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:50:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-12-12 / The recent study has as the main goal analyze the aspects which characterize the profile of female teenagers crack users in a ghetto community in the state of Ceará (Servilluz). The categories of analyzes were divided in: knowledge of these teenagers concerning the crack and it´s utilization, the family´s and the affective relationship of these teenagers crack users, the effects end risks that crack cause on them, the perspective of sex as a changing coin through prostitution and the risk of HIV/AIDS and the losses and expectations of future of these teens. Among the main results found, it´s highlighted the fact that these teens share the instruments of usage of the crack, with no security and fear about the transmission of HIV/AIDS; possess an disturbed relationship with the family and the partners that they get involved affectionally, not taking precautions with the usage of preservatives; they prostitute themselves for so they can buy crack and many times without the usage of preservatives. It´s realized, then, the vulnerability of these teenagers in a reaction to the HIV/AIDS. / O presente estudo tem como objetivo analisar os aspectos que caracterizam o perfil das adolescentes usuárias de crack e sua vulnerabilidade ao HIV/AIDS. Para a consecução do objetivo foi realizado um estudo qualitativo com aplicação e análise de 12 entrevistas com adolescentes usuárias de crack em uma comunidade da periferia do estado do Ceará (Serviluz). As categorias de análises foram divididas em: conhecimento destas adolescentes acerca do crack e sua utilização, relação familiar e afetiva das adolescentes usuárias de crack, efeitos e os riscos que o crack provocam nelas, perspectiva do sexo como uma moeda de troca por meio da prostituição e risco de HIV/AIDS e perdas e expectativas de futuro destas adolescentes. Dentre os principais resultados encontrados, destaca-se que estas adolescentes compartilham os instrumentos para uso do crack, sem nenhuma segurança e receio quanto à transmissão do HIV/AIDS; possuem uma relação conturbada tanto com a família quanto com os parceiros com quem se envolvem afetivamente, não tomando precauções com o uso do preservativo; se prostituem para poderem comprar o crack e muitas vezes sem uso de preservativo. Percebe-se, assim, a vulnerabilidade destas adolescentes em reação ao HIV/AIDS.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:56:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-30 / The analysis of the issue of compulsory intervention of drug users, has sparked an intense debate on the part of academics and professionals from various fields of knowledge, because of the impact and differences involving this subject, both as pertains to the effectiveness of compulsory treatment, as a possible intrusion of the state power in the sphere of individual freedom by imposing a model of invasive treatment, regardless of consent. In the legal field, there being still the judicial pronouncements involving compulsory treatment, need to express themselves on the antinomy which involves analysis of the right to freedom of movement for the right to life. Another relevant aspect involving this context would be the use of the right to life as a parameter to substantiate the feasibility of compulsory treatment, such right being raised to the level of the supreme good of every individual and therefore predominant over the others. In this context of legal confrontation that surrounds the epidemic caused by the users of crack, the Defender's Office is presented as a legal institution closer the needy and oppressed population, intrinsically related to the use of this narcotic substance, since it stems from its institutional role promoting advocacy the interests of individuals hyposufficient, assuming in this particular case, the role of acting on the demands involving the treatment modality in question. Thus, this paper sets out to analyze the compulsory hospitalization of crack addicts and their implication in everyday reality of dependents. This is a qualitative research bibliographic and documentary stamp. Based on the material collected, it intends to identify the arguments in favor of compulsory hospitalization of crack addicts have groundwork. Keywords: Compulsory intervention. Crack Addiction. Right to life. Right to Health. Defender's Office. / A análise do problema da internação compulsória de usuários drogas tem suscitado um intenso debate por parte dos acadêmicos e profissionais de diversas áreas do conhecimento, devido às repercussões e divergências que envolvem a questão, tanto no que concerne à eficiência do tratamento obrigatório, quanto a uma possível intromissão do poder estatal na esfera de liberdade do indivíduo, ao impor um modelo de tratamento invasivo, independentemente do consentimento do paciente. No âmbito jurídico, há de ser ressalvado ainda, que os pronunciamentos jurisdicionais que envolvem a internação compulsória precisam se manifestar sobre a antinomia que envolve a análise do direito à liberdade de locomoção em relação ao direito à vida. Outro aspecto relevante que envolve a polêmica seria a utilização do direito à vida como parâmetro para fundamentar a viabilidade da internação compulsória, sendo tal direito alçado ao patamar de bem supremo de todo e qualquer indivíduo e, portanto, preponderante sobre os demais. Nesse contexto de enfrentamento jurídico que envolve a epidemia provocada pelo uso de crack, a Defensoria Pública se apresenta como a instituição jurídica de maior proximidade da população carente e desassistida, intrinsecamente relacionada ao uso dessa substância entorpecente, porquanto decorre de sua função institucional promover a defesa dos interesses dos indivíduos hipossuficientes, assumindo, nesse caso específico, o relevante papel de atuar nas demandas que envolvem a modalidade de tratamento em análise. Assim, o presente trabalho se dispõe a analisar a internação compulsória de viciados em crack e a sua implicação na realidade cotidiana dos dependentes. Trata-se de uma pesquisa de natureza qualitativa de cunho bibliográfico e documental. Com base no material coletado pretende-se identificar se os argumentos em favor da internação compulsória dos dependentes de crack apresentam, ou não, consitência. PALAVRAS-CHAVE: Internação Compulsória. Dependência do Crack. Direito à vida. Direito à Saúde. Defensoria Pública.

A presente tese abordou o tema de potenciais biomarcadores em uma população altamente vulnerável – díades mães/bebês com história de exposição ao crack na gestação. Foram avaliados 57 bebês expostos e 99 não expostos, e as suas mães. No primeiro artigo, a ênfase foi à ativação inflamatória, onde se detectou um aumento da IL-6 (perfil pró-inflamatório) nos expostos, mesmo mediante ajuste para confundidores (10.208,54 IC95% 1.328,54–19.088,55 vs. 2.323,03 IC95% 1.484,64–3.161,21; p= 0.007). A IL-10 (perfil antiinflamatório) também se mostrou elevada nos bebês expostos (432,22 IC95% 51,44–812,88 vs. 75,52 IC95% 5,64– 145,39, p = 0.014). A IL-6 esteve aumentada nas mães expostas ao crack (25.160,05, IC95% 10.958,15–39.361,99 vs. 8.902,14 IC95% 5.774,97–12.029,32; p = 0.007), sem alterações de IL-10 entre as puérperas. Não houve correlação entre os níveis de citocina materna e do bebê (Spearman test; p ≥ 0.28). Neste estudo, concluiu-se que IL-6 e IL-10 podem ser marcadores da ativação inflamatória precoce em bebês com exposição intrauterina ao crack. Nossos resultados corroboram com os achados da literatura indicando que as citocinas possam ser mediadores potenciais para explicar os efeitos comportamentais e cognitivos do estresse prénatal sobre o feto, integrando imunologia e a hipótese da neuroinflamação a saúde mental da criança. No segundo artigo, avaliou-se uma medida de estresse oxidativo (EO), o TBARS, e de Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro (BDNF), nas referidas díades. Os resultados encontrados na análise multivariada do TBARS no sangue de cordão umbilical (SCU) apontam para um menor EO nos bebês expostos (63,97 IC95% 39,43 – 88,50 em expostos vs 177,04 IC95% 140,93 – 213,14 em não expostos, p < 0.001). Trata-se de um achado inovador, apontando na direção de uma ativação do sistema antioxidante endógeno nos recém-nascidos expostos, em função da ruptura da homeostase causada pela toxicidade do crack durante a gestação. O feto mobilizaria rotas de antioxidantes endógenos desde muito precocemente no seu desenvolvimento, como a promovida pela Cocaine and Amphetamine Regulated Transcript (CART). Ainda neste estudo, pode-se ver um aumento de BDNF nos bebês expostos (3,86 IC95% 2,29 – 5,43 vs 0,85 IC95% 0,47- 1,23; p < 0.001), mas uma diminuição nas gestantes expostas em relação às não expostas (4,03 IC95% 2.87 – 5.18 vs 6,67 IC95% 5,60 – 7,74; p = 0.006). Os dados de BDNF em bebês expostos ao crack são bastante inovadores, mas coerentes com a literatura, no sentido de uma reação de neuroplasticidade. Em gestantes, o dado surpreende, tendo em vista que a literatura de adultos indica aumento de BDNF em usuários de crack em relação a controles. Uma possibilidade para explicar este achado é uma possível variação na cronicidade e intensidade no consumo de crack do grupo teste. Alternativamente, a maior prevalência de estresse pós-traumático (TEPT) nas gestantes usuárias de crack poderia justificar este achado. Pacientes com TEPT tendem a apresenta níveis de BDNF menores que os controles normais. Em suma, apontam-se quatro possíveis biomarcadores, em uma população de difícil acesso e de alta relevância em saúde pública. Percebe-se que pode haver diferentes respostas de acordo com a etapa do desenvolvimento e que gestantes podem ter um perfil de recrutamento de neurotrofinas, e talvez outros biomarcadores, diferentes do que não gestantes. Portanto, observa-se que as mudanças estruturais, fisiológicas e moleculares promovidas pela cocaína resultam do envolvimento de uma vasta rede de neurotransmissores, interligados, e atuantes em diferentes áreas do cérebro e em diferentes momentos de maturação. / The present thesis addressed the theme on potential biomarkers in a highly vulnerable population – dyads mothers/babies with a history of exposure to crack/cocaine during the pregnancy 57 exposed babies and 99 not exposed babies and their mothers were assessed. In the first article, the emphasis was the inflammatory activation, were detected an increase of IL-6 (pro-inflammatory profile) in exposed, even within adjustments for confounders (10,208.54, 95%CI 1,328.54–19,088.55 vs. 2,323.03, 95%CI 1,484.64–3,161.21; p= 0.007). The IL-10 (anti-inflammatory profile) was also shown elevated on exposed babies (432.22, 95%CI 51.44–812.88 vs. 75.52, 95%CI 5.64–145.39, p = 0.014). The IL-6 was increased in the mothers exposed to crack (25,160.05, 95%CI 10,958.15–39,361.99 vs. 8,902.14, 95%CI 5,774.97–12,029.32; p = 0.007), without alterations of IL-10 amongst the mothers. There were no correlation amongst the levels of maternal cytosine and the babies (Spearman test; p>0.28). In this study, it was concluded that IL-6 and IL-10 could be markers of early inflammatory activation on babies exposed to crack/cocaine. Our results support the findings of the literature indicating that the cytosine could be potential mediators to explain the behavior and cognitive effects of prenatal stress on the fetus, integrating immunology and the hypothesis of the neuroinflammation to the child’s mental health. In the second article, we assessed a measurement of oxidative stress, the TBARS and the BDNF in the referred dyads. The results found in the multivariate analysis of the TBARS in the umbilical chord’s blood (UCB) point to a less oxidative stress in the babies exposed to (63.97, 95%CI 39.43 – 88.50 in exposed vs. 177.04, 95%CI 140.93 – 213.14 non exposed, p < 0.001). This is an innovative finding, pointing in the direction of an endogenous antioxidant activation system on the newly born exposed, on the basis of the homeostasis rupture caused by the crack toxicity during the pregnancy. The fetus would mobilize endogenous antioxidant routes since very early in its development, as promoted by Cocaine and Amphetamine Regulated Transcript (CART). Still in this study, we can see the increase of the BDNF in the exposed babies (3.86, 95%CI 2.29 – 5.43 vs 0.85, 95%CI 0.47- 1.23; p < 0.001), but a decrease in the exposed pregnant women in relation to the non-exposed (4.03, 95%CI 2.87 – 5.18 vs. 6.67, 95%CI 5.60 – 7.74; p = 0.006). The data of BDNF in babies exposed to crack are highly innovative, but consistent to the literature in the sense of a reaction of neuroplasticity. In pregnant women the data is surprising, having in mind that the adult literature indicates an increase of BDNF in crack/cocaine users in relation to controllers. A possibility to explain this finding is a possible variation in the practicality and intensity of usage of crack/cocaine from the test group. Alternatively the most prevalence post-traumatic stress (PTSD) in the crack pregnant users could justify this finding. Patients with PTSD tend to present levels of BDNF less than the normal controllers. This leads us to four possible biomarkers, in a population difficult to access and in a highly relevance to public health. We can tell that there are different answers according to the development stage and that the pregnant women could have a neurotrophins recruitment profile and perhaps other biomarkers, different to non pregnant. Therefore, we can observe that structural, physiological, molecular changes promoted by cocaine result from an involvement from a vast network of neurotransmitters integrated and active in different areas of the brain and in different moments of maturation.

A dependência de cocaína ou crack (DCC) é atualmente um grande problema de saúde pública, estando associada à violência urbana e marginalização social. A DCC é um transtorno psiquiátrico altamente influenciado pela genética, com uma herdabilidade estimada em 70%. Dessa forma, a identificação de fatores possivelmente envolvidos no curso desse transtorno é uma demanda de saúde pública emergente. Dentre os fatores biológicos, um grande número de evidências sugere o estresse, a partir da ação do eixo hipotálamo-pituitária-adrenal (HPA), como um mecanismo biológico envolvido na DCC. Mudanças na liberação de cortisol geradas por alterações do eixo HPA parecem ter um papel tanto na iniciação, quanto na manutenção e recaída ao uso de cocaína e crack. Além disso, o funcionamento do eixo HPA é individualmente heterogêneo e influenciado pelo alto grau de variabilidade nos genes que codificam as proteínas desse sistema. Dessa forma, a presente Tese de Doutorado teve como objetivo principal avaliar os efeitos de variações em genes que codificam proteínas do eixo HPA, marcas moleculares do estresse, eventos traumáticos sofridos na infância e suas potenciais interações e correlações na dependência de crack. A partir de duas amostras, uma de mulheres (n = 288) e outra de homens (n = 280) dependentes de crack, essa Tese pôde mostrar que variantes nos genes que codificam os receptores de mineralocorticoide (NR3C2), de glicocorticoide (NR3C1) e do hormônio liberador de corticotrofina (CRHR1) estão envolvidas em diversos aspectos da DCC, incluindo susceptibilidade, resposta ao tratamento de desintoxicação e gravidade dos sintomas de depressão. Variantes nesses genes também foram associadas com o histórico de adversidades sofridas na infância, incluindo relatos de abuso e negligência. Além disso, os efeitos de variantes genéticas do sistema de estresse nos níveis séricos do fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) não foram detectados nos dependentes de crack, possivelmente devido à grande influência da DCC nos níveis dessa neurotrofina. No caso de marcas moleculares, como o encurtamento dos telômeros, nossos dados também sugerem que a DCC torna indetectável a bem conhecida associação entre envelhecimento celular precoce e transtorno depressivo maior, e isso pode estar relacionado ao grande tamanho de efeito que a DCC apresenta sobre essa marca molecular do estresse. Assim, os dados da presente Tese de Doutorado corroboram a hipótese inicial de que a variabilidade genética do sistema de estresse está associada à DCC. A partir de esforços gerados durante o desenvolvimento desse trabalho, uma nova perspectiva envolvendo análises de varredura genômica e epigenômica resultará, no futuro próximo, em uma maior compreensão dos mecanismos biológicos envolvidos no desenvolvimento e curso clínico da DCC. / Cocaine or crack addiction is currently a major public health problem, associated with urban violence, social marginalization, and early death. It is a psychiatric disorder highly influenced by genetics, presenting a heritability estimated at 70%. Thus, the identification of sociodemographic and biological factors possibly involved in the course of this disorder is an emerging public health demand, mainly in Brazil, the # 1 consumer of crack. Among the possible factors, a bulk of evidence suggests that stress, related to the action of the hypothalamicpituitary- adrenal (HPA) axis, is a biological mechanism involved in cocaine or crack addiction. Dysregulations in cortisol release generated by altered response of the HPA axis appear to play an important role on several aspects of this addiction, including initiation, maintenance, and relapse. Furthermore, the functioning of the HPA axis is individually heterogeneous and influenced by the high degree of variability in the genes coding the proteins of that system. Therefore, this Doctoral thesis aimed to evaluate the role of stress-related polymorphisms, childhood adversities, molecular signatures of stress, and their potential interactions and correlations on crack addiction. Using two clinical samples, one composed by crack addicted women (n = 288) and another by crack addicted men (n = 280), this thesis suggested that variants in genes coding the mineralocorticoid receptor (NR3C2), the glucocorticoid receptor (NR3C1) and the corticotropin releasing hormone receptor 1 (CRHR1) are involved in many aspects of crack addiction, including susceptibility, response to detoxification treatment, and severity of depression symptoms. Variants in these genes were also associated with a history of childhood adversities, including reports of abuse and neglect. Additionally, the effects of stress-related genetic variants on brain-derived neurotrophic factor (BDNF) serum levels were not detected in crack addicted patients, possibly due to the large influence of crack addiction on this neurotrophin levels. Regarding molecular signatures of stress, such as accelerated shortening of telomeres, our findings also suggest that crack addiction renders undetectable the well-known association between accelerated cellular aging and major depressive disorder, and this may be related to the large effect size that crack addition has on this molecular signature. Therefore, data from the present Doctoral thesis corroborates the initial hypothesis that the genetic variability in stress system-related genes is associated with crack addiction. The efforts employed in the development of this work also led to a new perspective involving genome and epigenome wide analyses, which will soon contribute to a better comprehension of the biological underpinnings involved in the development and clinical course of cocaine or crack addiction.

Introdução: Desde que surgiu no Brasil, no final da década de 1980, o crack vem se popularizando entre homens e mulheres de diferentes faixas etárias e atualmente constui-se em um grave problema de saúde pública. Este é um estudo pioneiro sobre a trajetória de usuários de crack com desfechos de recaída, reinternação e tratamento após a alta hospitalar. Objetivos: Seguir uma coorte de adolescentes usuários de crack, 30 e 90 dias após a alta hospitalar, para avaliar a recaída ao uso de crack aferida pela Crack Users Relapse Scale (CURS) e seguir uma coorte retrospectiva e prospectiva de usuários de crack - entre 2010 e 2012 - utilizando a pesquisa na base de dados nacionais do Mistério da Saúde. Método: Primeiro artigo: Estudo qualitativo com 14 entrevistas de usuários de crack internados, 9 homens e 5 mulheres. Os relatos foram a base para a construção da CURS. Segundo artigo: Estudo piloto com 30 usuários de crack os quais referiram 35 frases relacionadas à recaída e ao uso de crack. A validação psicométrica utilizou a Análise Fatorial Exploratória (AFE) em um estudo transversal com 333 usuários de crack internados. No terceiro artigo, utilizou-se a Análise Fatorial Confirmatória (AFC) para verificar os índices de adequação da CURS. O quarto artigo apresentou uma coorte de 88 adolescentes usuários de crack (30 e 90 dias após a alta da internação no Hospital Psiquiátrico São Pedro (HPSP) e na Clínica São José (CSJ) em Porto Alegre. Instrumentos: Entrevista semi-estruturada para avaliar os dados sociodemográficos e também os padrões de uso de substâncias psicoativas; CURS; Questionário de Seguimento para Usuários de Crack; K-SADS-PL. As análises complementares apresentaram uma coorte retrospectiva e prospectiva – entre 2010 e 2012, na qual se utilizou o método de linkagem de arquivos para analisar três bases de dados: usuários de crack internados no HPSP e CJS em Porto Alegre/RS, dados de internação hospitalar do Estado do RS e dados de atendimento ambulatorial dos Centros de Atenção Psicossocial do Estado do RS. Resultados: No primeiro artigo os usuários de crack entrevistados referiram dificuldades de acesso à hospitalização e ocorrência de recaída após a alta, também sendo prevalente o abandono do tratamento. Homens envolveram-se com o crime, enquanto as mulheres envolveram-se com a prostituição e infeccionaram-se com o HIV. No segundo artigo, o alpha de Cronbach para a escala total foi 0,86 e a AFE com rotação oblimin conservou os 25 itens da CURS, uma escala Likert de 5 pontos, (Carga fatorial>0,40), com 6 fatores definitivos, os quais explicam 62,1% da variância total. No terceiro artigo, a AFC demonstrou que a CURS apresenta bons indices de adequação, ou seja, realmente avalia o que se propõe. No quarto artigo, o seguimento de 30 dias após a alta da internação apontou que 65,9% tinham recaído e no seguimento de 90 dias, cerca de 86,4% referiram ter recaído. A média de dias até a recaída foi de 27 dias (SD=3,78) e metade dos sujeitos recaíram em até 10 dias. Observamos que 34% reinternaram na rede pública de saúde e 36% tinham se envolvido com a criminalidade ao cabo dos 3 meses de seguimento. Nas análises complementares, a linkagem dos dados hospitalares, com base nos 293 sujeitos da amostra, 127 registros de “pares verdadeiros” apontaram 43,34% de reinternações na rede pública de saúde, considerando o período entre 2010 e 2012. Na linkagem dos dados ambulatoriais, com base nos 293 sujeitos da amostra, 40 registros de “pares verdadeiros” apontaram 13,6% de atendimentos ambulatoriais na rede pública de saúde, considerando o período entre 2010 e 2012. Conclusions: Este é um dos primeiros estudos que apontam a prevalência impactante de recaída precoce em adolescentes usuários de crack após a alta e grande taxa de reinternações em uma amostra de adultos e adolescentes, o que leva-nos a questionar o custo/benefício do tratamento hospitalar como medida isolada para esta população. Além disso, esses resultados corroboram estudos prévios os quais sugerem que usuários de psicoestimulantes necessitam tratamento ambulatorial intensivo (Intensive Outpatient Treatment) com o manejo de contingências e outras estratégias comportamentais, a fim de aumentar a adesão e reduzir a recaída no uso da droga. Porém, essa modalidade terapêutica específica ainda é escassa e deve ser desenvolvida no Brasil.

The focus of this research is on the control of random cracking in concrete paving by using sawcut notch locations in the early stages of construction. This is a major concern in concrete pavement construction. This research also addresses a probabilistic approach to determine the optimum time and depth of sawcutting for newly constructed portland cement concrete pavements. Variability in climate conditions and material characteristics during the hardening process affects the potential of cracking at any sawcut depth. Several factors affecting the probability of crack initiation are material strength parameters, method and quality of curing, slab/subbase stiffness, the amount and depth of steel reinforcement, friction between the slab and the subbase, and concrete shrinkage. Other factors relevant to concrete mixture characteristics such as cement content and type of coarse aggregate affect development of early aged stresses caused by shrinkage and thermally induced contraction. A probabilistic analysis of the factors that affect crack control using sawcut notches is presented in relation to different weather conditions (concrete placement temperature) at the time of construction, and concrete mixture characteristics such as fly ash replacement (FA) and cement factor (CF). Both of these significantly affect sawcut timing and depth requirement. The determination of crack initiation is based on fracture mechanics. Estimation of the time of cracking is based on predicted tensile strength and stress in the concrete at the bottom of the sawcut notch to assess the feasibility of crack control in the early stages of construction.

The aim of this study was to use the finite element method to model crack, corrosion, and Crack-in-Corrosion defects in a pipeline. The pipe material under investigation for this study was API 5L X60, 508 mm diameter with a wall thickness of 5.7 mm. The pipe material was evaluated using Tensile, Charpy, and J testing in order to model the defects and to establish the numerical failure criteria. Corrosion defects were modeled as flat-bottomed grooves. The collapse pressure was predicted when the deepest point in the bottom of the defect reached a critical stress. Based on this criterion, the FE corrosion failure pressure predictions were conservative compared to the experimental failure pressures, conducted by Hosseini [9], with an average error of 10.13%. For crack modeling, the failure criteria were established considering the plastic collapse limit and the fracture limit. Both the Von Mises stress in the crack ligament and the J-integral values around the crack were monitored to predict the failure pressure of the model. The crack modeling was done based on two approaches, the uniform depth profile and the semi-elliptical profile. The crack with uniform depth profile was done because the uniform shape is the logical equivalent shape for a colony of cracks. The crack with the semi-elliptical profile was done to have a less conservative results and because the experiments were done with semi-elliptical cracks. The FE crack modeling results were conservative compared to the experimental collapse pressure with an average error of 19.64% for the uniform depth profile and 5.35% for the semi-elliptical profile. In crack-in-corrosion (CIC) defect modeling, the crack was modeled with uniform depth because it was very difficult to model the semi-elliptical crack profile when the crack defect is coincident with a corrosion defect. The results were conservative compared to the experimental results with an average error of 22.18%. In general, the FE modeling provides the least conservative failure pressure prediction over the existing analytical solutions for pipe with longitudinal corrosion, crack, and CIC defects.

The IF steel was cycled at strain amplitude of £`max = 0.3% and the samples were cycled at 3000¡B6000 and 13000 for observation of surface crack, respectively. The microstructure of the surface and interior of IF steel were examined by the SEM under BEI/ECCI mode. At 3000 cycles, we can find that many persistent slip bands (PSBs) form in grains, but it¡¦s not easy to find cracks. The main microstructures in the interior are dislocation loop patches and dislocation walls. The microstructures at the surface are dislocation cells, and we find the dislocation cells arrange along their prefer orientation in some grains. At 6000 cycles, there are many cracks on the surface, but the depth of cracks may be less than 10£gm. The mainly microstructures in the interior and on the surface are almost the same as those at 3000 cycles, but very few dislocation cells can be observed in the interior. When the fatigue cycles increase to 13000 cycles, there are many long cracks on the surface. The microstructure of crack tips are misorientation cells and the size of misorientation cells are less than 2£gm. It means that the length of cracks will develop if the fatigue cycles increase. As the result of the observation of surface cracks longer than 50 um in samples at 6000 and 13000 cycles, the microstructure of crack tips consists of misorientation cells which imply a propagating crack.