Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-10T17:23:02Z No. of bitstreams: 1 171280.pdf: 2065508 bytes, checksum: 77dd3dc7ccd55000f379533ec12d0fd9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-10T17:23:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 171280.pdf: 2065508 bytes, checksum: 77dd3dc7ccd55000f379533ec12d0fd9 (MD5) Previous issue date: 1990-03 / No presente trabalho apresenta-se uma formulação de elemento finito para a análise estática e dinâmica de risers em águas profundas, levando em conta diversas características que são específicas desta estrutura. A teoria, a dedução sucinta das matrizes dos elementos e os procedimentos adotados são apresentados ao longo do trabalho. É estudada também a influência do peso próprio, fluido interno e empuxo sobre o comportamento estrutural do riser e o cálculo de forças de onda e corrente. Com base nisso, foram preparados dois programas de computador, um para o estudo estático e outro para o dinâmico, e analisados diversos casos de risers submetidos a forças de onda, corrente e deslocamento imposto no topo e os resultados foram comparados com outros existentes na literatura sobre o assunto. / ln this work a finite element formulation is presented for the dynamic and static analysis of deep water risers, taking into account many of the characteristics that are specific for this kind of structure. The theory, the brief deduction of the element matrices and the proceedings adopted are presented here. The influence of weight, internal fluid and upthrust on the riser structural behaviour and the calculation of current and wave forces are also studied. Based on these points, two computer programs were prepared, one for the static study and other for the dynamic study, and many cases of risers subjected to waves, currents and imposed displacements on the upper node were analyzed. Afterwards, the results were compared to others related to this area of study.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-10T18:02:28Z No. of bitstreams: 1 171318.pdf: 2804014 bytes, checksum: 52c70e9b7cae5ff475e26c312e0e16a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-10T18:02:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 171318.pdf: 2804014 bytes, checksum: 52c70e9b7cae5ff475e26c312e0e16a8 (MD5) Previous issue date: 1990-05 / Apresenta-se neste trabalho uma ferramenta numérica para análises estática não-linear geométrica e dinâmica linear. Os procedimentos numéricos e técnicas de modelagem são desenvolvidos para análises, num futuro próximo, de pontes estaiadas de grandes vãos. A aproximação desenvolvida faz uso de procedimentos bem estabelecidos do método dos elementos finitos. Vários exemplos-teste mais um modelo tridimensional de ponte estaiada com três vãos são usados para demonstrar a potencialidade e a validade da aproximação adotada para análises de estruturas da prática. / A numerical tool for geometric nonlinear static and linear dynamic analysis of stayed spatial frame structures is presented. The numerical procedures and modelling technics are developed towards near future analysis of long span stayed bridges. The developed approach mapes use of well established procedures of the finite element method. Several test examples plus a 3-D model of a three spans multi-stayed bridge are used to demonstrate the potentiality and validity of the adopted approach to analyse practical structures.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-10T18:25:02Z No. of bitstreams: 1 171097.pdf: 1647104 bytes, checksum: 9525bbec5e351c4b2d46ccebe2ddfe0e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-10T18:25:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 171097.pdf: 1647104 bytes, checksum: 9525bbec5e351c4b2d46ccebe2ddfe0e (MD5) Previous issue date: 1990-05 / Este trabalho tem por objetivo fazer uma Avaliação da Propagação de Trincas em Estruturas Metálicas com características predominantemente axissimétricas. São utilizados elementos finitos de casca axissimétrica nas regiões axissimétricas da estrutura e elementos de casca tridimensional geral nas regiões onde ocorrem imperfeições na geometria. O acoplamento entre estas duas regiões é feito através de um "Elemento de Casca de Transição". A análise da propagação de trincas é efetuada com o uso de um Modelo de Linha de Molas e através dele se pode calcular o Fator de Intensidade de Tensões K e a Integral J, além de outros parâmetros importantes na análise. Apresentam-se alguns exemplos, discussões e comparações de resultados. As vantagens e as limitações do enfoque proposto são também comentadas. / The purpose of this work is to realize an Evaluation of the Crack-Growth of Quasi-Axisymmetric Steel Structures by the FEM. Axisymmetric shell finite elements are used in the axisymmetric regions of the structure and 3-D shell elements in the regions where geometric deviations are found. The interface between these two regions is made through a "Transitional Element". The Crack-Growth Simulation is achieved by the Line-Spring Model and, with this procedure, the Stress Intensity Factor K, the J-Integral and other fracture parameters are obtained. Some applications are presented to access the performance of the implemented strategy. The advantages and the limitations of this strategy are also discussed.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-10T19:37:35Z No. of bitstreams: 1 171603.pdf: 3192529 bytes, checksum: 2b84a01bb7b5955a2d4143043ba6e437 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-10T19:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 171603.pdf: 3192529 bytes, checksum: 2b84a01bb7b5955a2d4143043ba6e437 (MD5) Previous issue date: 1990-07 / Este trabalho aborda a análise, o dimensionamento, o detalhamento e o desenho de estruturas de concreto armado, através de microcomputadores. Baseado no trabalho de Menezes [25], foi desenvolvido um sistema específico, em linguagem FORTRAN 77, onde os pavimentos do edifício são tratados como grelhas. Os pilares da estrutura funcionam como apoios elásticos à rotação. Para a execução dos desenhos foram utilizadas rotinas gráficas do sistema PLOT88, com opções de saída para impressora, plotter e tela de vídeo. O sistema é composto de duas partes. A primeira trata da análise e do dimensionamento de estruturas tendo como dados de entrada as características geométricas, topológicas e de carregamento do edifício, bem como as propriedades dos materiais. A segunda parte trata do detalhamento e desenho das vigas, e tem como dados de entrada as características da unidade de saída e, quando for o caso, as alterações desejadas na armadura. Foram utilizadas as recomendações da NBR-6118, na formulação referente ao concreto armado. / The analysis, design, detailing and drawing of reinforced concrete multistory buildings by desk-computers are the main objectives of this work. A FORTRAN 77 language especific system based on the work of Menezes [25] was developed, where the floors are considered as grids supported on the columns and with elastic springs for rotation in both directions. Drawings are obtained using Microsoft Grafic Library (PLOT88), with the output device options being the printer, plotter or screen. The system is composed of two parts. The first performs the analysis and the design of the structures. The data input for this part are the geometrical, topological and loading characteristics of the building as well as the material properties. The second part deals with the detailing and drawing of the beams. Here the data input are the output device characteristics and, when it is the case, the wanted alterations in the reinforcement. The design and detailing of the structures are based on the NBR-6118 recommendations.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-14T13:20:42Z No. of bitstreams: 1 171320.pdf: 2752330 bytes, checksum: b4f8dee6ee4d6777d37302a5917209a7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-14T13:20:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 171320.pdf: 2752330 bytes, checksum: b4f8dee6ee4d6777d37302a5917209a7 (MD5) Previous issue date: 1990-06 / Este trabalho tem como objetivo básico a análise do comportamento de tubos flexíveis de alta pressão, utilizados como risers em estruturas offshore, visando o estudo do comportamento da sua estrutura interna. O modelo matemático permite o cálculo das tensões, deformações e pressões de contato entre as diversas camadas, devido a combinação de carregamentos axissimétricos e flexão. A parte algorítmica representada em FORTRAN é gerenciada por um sistema especialista implementado no ESE da IBM. O sistema resultante combina os resultados numéricos obtidos com a programação sequencial a uma análise qualitativa decorrente da experiência dos especialistas devidamente codificada numa base de conhecimentos que recebe o nome de FRAES. / This work deals with the behaviour of high-pressure flexible pipes which can be used as risers in offshore applications. It concerns primarily about the behaviour of the internal structure of the pipe. A theorethical approach allows to establish the stresses, strains and contact pressures between layers due to axisymmetrical loads and bending. The algorithms were represented in FORTRAN under an Expert System "help-desk" Prototype using the E.S.E from IBM. The resulting system links the numerical results from conventional programming to the qualitative criteria codified on a knowledge base named FRAES by using the available expert's heuristic and experience.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-14T15:06:31Z No. of bitstreams: 1 172272.pdf: 2315173 bytes, checksum: 2edfaeec65192a240449aa391c820b72 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-14T15:06:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 172272.pdf: 2315173 bytes, checksum: 2edfaeec65192a240449aa391c820b72 (MD5) Previous issue date: 1990-12 / Este trabalho propõe o estabelecimento de parâmetros reológicos de cimentos asfálticos de petróleo (CAP), representativos do seu desempenho como ligante rodoviário. Buscou-se, através da literatura, efetuar exaustivo levantamento de pesquisas já realizadas na área, com o intuito de elaborar o estado da arte de CAP, no tocante aos ensaios reológicos empregados, suas relações com caracterização química e correlação com ensaios mecânicos em misturas betuminosas. Estabeleceu-se, então, um procedimento experimental para caracterizar reologicamente amostras de diferentes procedências, quanto aos ensaios de viscosidade cone-placa e análise termomecanodinâmica; comparar resultados com a amostra-referência, de petróleo venezuelano, e correlacionar resultados com propriedades mecânicas de misturas betuminosas. Compararam-se, ainda, características de envelhecimento in situ de amostras de diferentes profundidades com as obtidas por intemperismo simulado. Fez-se a interpretação do comportamento reológico à luz da estrutura molecular. Os resultados demonstraram que os parâmetros selecionados se correlacionam bem com as propriedades mecânicas avaliadas. Quanto maior a viscosidade, maior o módulo de resiliência, a vida de fadiga, determinada à tensão constante, e ainda maior a temperatura em que ocorre a dissipação de calor, reduzindo a ocorrência de deformações permanentes. O comportamento reológico das amostras foi não-newtoniano, pseudoplástico, ligeiramente tixotrópico, com transição correspondente à mobilidade da cadeia como um todo, à temperatura ambiente, explicado pela desaglomeração de asfaltenos, em função da aplicação de tensão cisalhante e/ou aumento de temperatura. A aglomeração é devida ao teor de heteroátomos, compatibilidade entre os constituintes, grau de aromaticidade e volume livre. O envelhecimento in situ ou por simulação é visto, em termos reológicos, pelo aumento de consistência, de pseudoplasticidade e de temperatura de transição. / This work proposes to establish rheological parameters for petroleum asphalt cements, representatives of their performance as paving material. An exhaustive survey of studies already done in this subject, was made in order to prepare a state-of-art about asphalt cement rheology and its correlation to chemical characterization and mechanical properties of bituminous mixtures. The experimental procedure included: rheological tests on asphalt cement samples using cone-plate viscometer and dynamic mechanical thermal analyser; comparison with properties of a standard sample, derived from Venezuelan crude; and correlation with mechanical properties. The weathering effect is compared to the ageing in-situ, through rheological determinations in samples taken from diferent pavement depths. The rheological behaviour was interpreted at the sight of molecular structure. The obtained results revealed that the selected rheological parameters (viscosity at 25 °c, at shear rate of 0,05 s-1, complex flux grade, temperature at which loss modulus is maximum) correlated well with mechanical properties. Increasing the viscosity, one observes greater resilient modulus, greater fatigue life at imposed stress and higher temperature which causes heat dissipation, reducing the tendency to permanent deformation. The rheological behaviour of the samples was non-Newtonian, pseudoplastic, a little bit thixotropic and presented transition correspondent to the molecular mobility as a whole at ambient temperature. This behaviour was interpreted as asphaltenes disagglomeration in function of shear stress or temperature increase. The agglomeration comes from heteroatoms content, compatibility between constituents, aromaticity and free volume. The ageing is rheologically regarded by increase of consistency and pseudoplasticity due to asphaltenes content increase. The carbonyl compounds and polyaromatics, formed by oxidation, reduced the intermolecular forces intensity, when shear stress are applied.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-15T13:42:09Z No. of bitstreams: 1 171264.pdf: 2180830 bytes, checksum: b24b3840d506acf95a697b217cda1a88 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-15T13:42:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 171264.pdf: 2180830 bytes, checksum: b24b3840d506acf95a697b217cda1a88 (MD5) Previous issue date: 1990-06 / Entre as etapas dos processos de simulação hidrológica, a calibração dos parâmetros é uma fase muito importante e também bastante delicada. Com relação aos modelos chuva-vazão, alguns processos para calibração automática por meio de técnicas de otimização têm sido tentados, no entanto, alguns problemas ainda são detectados, e o assunto tornou-se motivo de pesquisa para vários autores. Este trabalho examina a possibilidade de aplicação de métodos de segunda ordem tipo Quasi-Newton para calibração automática de modelos conceituais chuva-vazão. A técnica aqui desenvolvida apresenta uma prévia alteração estrutural de um modelo típico, de maneira a obter a função objetivo de forma única e explícita em relação aos parâmetros. As estruturas tipo patamar limitante que levam à bifurcação de caminhos, geradores de descontinuidades, foram substituídas por funções de suavização, com garantia total da manutenção da integridade física do modelo. O trabalho inclui aplicações em alguns casos de séries sintéticas, e são feitas algumas considerações a respeito de casos reais. Os resultados indicam que um significativo progresso na área de calibração automática de modelos conceituais chuva-vazão foi alcançado. O assunto, no entanto, não fica esgotado, e alguns problemas são identificados para exploração em trabalhos posteriores. / Parameter calibration is a critical, but essential step in Hydrologic Modelling. In this way, some optimization algorithms for automatic calibration have been applied to conceptual Rainfall-Runoff modelling, but several problems have been detected, which have motivated many researches. This work examines the possibility of using Quasi-Newton type (second derivative-based) optimization algorithm for calibration of conceptual Rainfall-Runoff models. The technique developed presents a previous structural modification of a typical model to obtain the objective function explicit in terms of parameters. The threshold structures that implicate in "if’s" structures, generators of discontinuites, were replaced by smoothing functions thereby preserving the conceptual intregrity of the model. Application to some syntetic cases were included and considerations were done about real cases. The results indicate that a significant progress was achieved in the area of automatic calibration of conceptual Rainfall-Runoff models. A few problems were identified and can be explored in future researches.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-15T14:11:41Z No. of bitstreams: 1 171621.pdf: 1671521 bytes, checksum: 2ea12ed0e8d4a73f0471a357970e6b46 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-15T14:11:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 171621.pdf: 1671521 bytes, checksum: 2ea12ed0e8d4a73f0471a357970e6b46 (MD5) Previous issue date: 1990-09 / Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a implementação do cálculo de sensibilidades à mudança de forma com a aplicação do Método dos Elementos de Contorno (M.E.C.) e a verificação de sua aplicação à otimização de forma. É desenvolvido um método de cálculo das sensibilidades em que é derivada a equação fundamental do M.E.C. já discretizada. As sensibilidades das forças de superfície e deslocamentos no contorno são as novas incógnitas. Estas são obtidas através da resolução de um sistema de equações lineares que apresenta a mesma matriz de coeficientes do problema analisado pelo M.E.C.. Porém, para cada parâmetro em relação ao qual se deseja calcular as sensibilidades é obtido um novo termo independente. Com estes resultados conhecidos podem ser calculadas também as sensibilidades das tensões. As implementações efetuadas utilizam o elemento constante no caso do problema de torção de barras prismáticas e o elemento linear para a elasticidade plana. Neste último caso foram desenvolvidas e implementadas técnicas para a análise de sensibilidades de estruturas simétricas e de regiões infinitas, sendo que também é possível a análise de estruturas em que as sensibilidades das incógnitas prescritas não são nulas. Através de exemplos, verifica-se a convergência e a precisão do método e depois de ter se adotado um algoritmo de otimização, verifica-se também a aplicabilidade deste método à otimização de forma. / This work aims at the development of shape sensitivity analysis with the application of the Boundary Element Method (B.E.M.) and its use in the shape design optimization. A shape sensitivity procedure is developed in wich the standard discretized version of the boundary integral equation is differentiated. The sensitivities of the surface tractions and displacements are the new unknowns. They are computed by the solution of a system of linear equations that presents the same coeficient matrix of the original B.E.M. problem. The sensitivities for each design parameter are computed after the formation of the respective new right-hand-side term. With these results the stress sensitivities can also be calculated. The implementation uses constant elements in the case of torsion of prismatic bars and linear ones for plane elasticity. In the latter, special techniques for shape sensitivity analysis of symmetric structures and infinite regions were developed. It is also possible to analise structures where the sensitivities of the prescribed unknowns are not null. In a series of examples the convergence and precision of the method is verified. In adition, the applicability of the method is also tested through the adoption of a simple optimization algorithm.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-15T17:00:57Z No. of bitstreams: 1 171278.pdf: 3107009 bytes, checksum: 3ee2229538786ed426946a6302cf95f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-15T17:00:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 171278.pdf: 3107009 bytes, checksum: 3ee2229538786ed426946a6302cf95f1 (MD5) Previous issue date: 1990-03 / O presente trabalho objetiva o estudo da utiIização de dispositivos redutores do deslocamento lateral de topo de sistemas estruturais de contraventamento de edifícios altos submetidos a carregamentos laterais de vento. Visando aferir a influência da variação deste carregamento com a posição ótima de colocação dos "OUTRIGGERS", adota-se um carregamento lateral com distribuição Iinear equivalente ao carregamento de vento obtido segundo as prescrições da NBR 6123, desenvolvendo-se equações que permitem a utilização de um ou vários "OUTRIGGERS", obtendo-se seus pontos de colocação, sua eficiência e sua influência na redução do momento fletor na base do sistema de contraventamento do edifício. Através de um exemplo, são feitas comparações com o comportamento de uma estrutura real e apresentadas conclusões quanto ao emprego das equações desenvolvidas. / This work aims to study the use of outriggers to reduce the sideway top displacement of tall buildings under lateral wind loading. A lateral load with equivalent linear distribution to the actual wind load is adopted and equations for one or several outriggers are developed seeking for optimum positioning and their efficiency in reducing sideway top displacements and on the reduction of core base moment are investigated. For the outriggers in their optimum locations the effect of the adopted linear distribution of loading on sideway top desplacement is evaluated in comparison with its uniform distribution counterpart. ln an example, comparisons are made for the behaviour of a real structure, and conclusions are drawn as to use the developed equations.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-15T18:47:14Z No. of bitstreams: 1 170924.pdf: 2851763 bytes, checksum: 8b2068dbf3850b5a5d1e557084a1e44a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-15T18:47:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 170924.pdf: 2851763 bytes, checksum: 8b2068dbf3850b5a5d1e557084a1e44a (MD5) Previous issue date: 1990-02 / Este trabalho de tese tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para otimização de leis de manobra de comportas dos circuitos de enchimento e esgotamento de eclusas de navegação, com base na Teoria da Otimização. Tendo por objetivo último a obtenção de um modelo matemático aplicável a qualquer eclusa, foi desenvolvido um modelo representativo de situações em que a aeração do escoamento pelo aqueduto não é permitida, e as comportas de controle do escoamento podem ser acionadas com qualquer velocidade, limitada a um valor máximo. O modelo tem por princípio a determinação da lei de manobra das comportas que minimiza o tempo de enchimento ou esgotamento da câmara da eclusa, sujeito às restrições devidas ao controle da cavitação, à máxima velocidade ascencional do nível d'água e a máxima velocidade de abertura ou fechamento das comportas. Utiliza-se uma técnica de linearizações sucessivas, associada à programação linear, para a resolução do problema. O modelo desenvolvido foi aplicado ao caso da Eclusa de Promissão, verificando-se a eficiência da metodologia adotada. A formulação matemática do problema também foi feita utilizando-se variáveis adimensionais. Desta forma, torna-se possível uma comparação de resultados de eclusas com características diferentes, resultando em um passo à generalização do processo de otimização. Demonstra-se ainda o interesse na utilização da Transformada de Laplace para resolução numérica da equação diferencial que representa o escoamento transitório nos aquedutos de uma eclusa. Foram verificadas vantagens em termos de eficiência, estabilidade e precisão numérica. Apresentam-se, finalmente, recomendações para a continuação de pesquisas sobre o assunto. Um dos intuitos é a obtenção de dados para elaboração de um ábaco, que possibilite a determinação da lei ótima de manobra de forma gráfica, bastando para isso o cálculo de alguns parâmetros específicos de cada eclusa. / The main objective of this thesis is the development of a new method for the optimization of navigation lock aqueduct control gate operation rules, using numerical methods taken from Operations Research. As a component step for the obtention of a general model, a simplified model corresponding to no air inception and variable speed gate operation was developped. The simplified model has the objective of determining the optimal gate operation rule which minimizes total lock filling or emptying time and satisfies the following constraints: - cavitation control no air inception; - maximum gate operation speed for opening or closure is specified; - maximum values of water level raise or drawdown velocity are specified. The technique used is the successive linearization of the problem equations and application of the Simplex Algorithm. The efficiency of this method was tested on the example of the Promiss Powerplant Navigation Lock. ln order to obtain more general conclusions and a comparison between different locks, a formulation using dimensionless variables was also proposed and developped. For the purpose of integrating numericalIy the equation of the surges, the use of a Laplace Transform technique was found to be highly accurate, efficient and stable. Finally, a number of recommendations are presented for future research work. One of the objectives is the establishment of simple relationships between optimal gate operation rules and lock characteristics.