Este é o primeiro trabalho no Brasil a estudar os processos de intensificação orográfica da precipitação. A região enfocada é a Serra do Mar, especificamente nas proximidades da Baixada Santista, São Paulo, onde o total de chuva acumulado no ano ultrapassa 4000 mm. O conjunto de dados utilizados constou de registros pluviométricos a cada 30 minutos, mapas CAPPI a cada 10 minutos do radar de Ponte Nova, imagens de satélite, observações de estações meteorológicas de superfície, campos sinóticos de pressão e vento e informações de temperatura da superfície do mar. As informações referem-se ao período de março de 1991 a março de 1995. Todo o período foi demarcado em grande escala pela presença do fenômeno El Niño/Oscilação Sul. Os resultados revelaram que os fenômenos de intensificação são comuns na região ao longo de todo o ano, em especial na primavera. A maioria dos 144 eventos analisados teve acumulação máxima inferior a 50 mm precipitados em até 12 horas com taxa média tipicamente de natureza estratiforme. Estas características variam sazonalmente e de acordo com a localidade na encosta da Serra do Mar. Os eventos costumam ser de origem pós-frontal com vento de sudeste e altos índices de umidade relativa à superfície, muita nebulosidade na faixa leste de São Paulo e pouca no interior do Estado. Este estudo conclui que predominam os casos de seeder-feeder, seguidos pelos eventos mistos (seeder-feeder/convecção disparada), os de convecção disparada e por fim os de autoconversão. O impacto de maior interesse dos processos de intensificação orográfica da precipitação nessa região é o escorregamento de encostas, pois geram significativos prejuízos econômicos e sociais. Nem todos os episódios de escorregamento de encostas na região, durante o período estudado, foram provocados por fenômenos de intensificação. Contudo, estes foram contribuintes fundamentais para o desenvolvimento do quadro de iminência de risco de acidentes na montanha. O risco maior é representado pelas chuvas de acumulação muito grande, duração muito longa e taxa de precipitação de natureza estratiforme, aspectos comuns na parte mais próxima do topo da Serra do Mar. / This is the first Brazilian study on processes of orographic rainfall enhancement. The studied mountain range is Serra do Mar in the southeastern coast region of the São Paulo State, where the average annual accumulation exceeds 4000 mm. The used data set was composed by 30-minute recording raingauge network, 10-minute CAPPI maps from the Ponte Nova S-band radar, satellite imageries, sea surface temperature fields and synoptic and local surface meteorological observations. The temporal coverage was March 1991 through March 1995. El Niño/Southern Oscillation occurred during all this period. Results showed orographic enhancement processes are common all year long, specially in spring. Most part of 144 analyzed events spent less than 12 hours accumulating until 50 mm in a stratiform rain rate. These features have seasonal and spatial variations. The orographic enhancement events are usually associated to post frontal conditions, southeast surface winds, high surface relative humidity, cloudy conditions in São Paulo eastern region and clear sky inland. This study has concluded that the seeder-feeder mechanism was responsible for the majority of observed orographic enhancement cases, followed by seeder-feeder/triggered convection occurring simultaneously and then by triggered convection mechanism and finally by autoconvertion. The most interesting impact of these phenomena in this region is the land slides along the hill steep slope due to their social and economical losses. Some accident occurences were associated to orographic enhancement cases. The greatest accident risks lie in high precipitation accumulations with long duration and small rainfall rates. All of them are frequent near the top of Serra do Mar.

[pt] O escoamento trifásico na indústria do petróleo é caracterizado pela presença das fases gás, óleo e água. A presença da terceira fase (água) traz complexidade a esse processo, visto que pode provocar a formação de diversos novos padrões de escoamento, além dos já conhecidos para escoamento bifásico. Adicionalmente, a presença de uma fase líquida dispersa na outra pode formar uma emulsão, alterando significativamente a viscosidade e, assim, influenciando diretamente na perda de carga. O foco do presente trabalho é na previsão do padrão de golfadas com dispersões de água e óleo utilizando um modelo transiente unidimensional de Dois Fluidos. A presença da água é modelada através da solução da equação de conservação de massa para a fase água. Visando prever com precisão a queda de pressão, assim como a distribuição das frações volumétricas de cada fase ao longo do domínio, desenvolveu-se um modelo de fechamento algébrico para avaliar o escorregamento entre as fases líquidas. Com o modelo proposto, os resultados obtidos para a velocidade de escorregamento no escoamento água/óleo foram comparados com dados experimentais e de outros modelos, apresentando um excelente desempenho. O modelo foi então utilizado para analisar o escoamento trifásico no padrão de golfadas. As previsões para a queda de pressão e características das golfadas (comprimento, frequência e velocidade de translação) foram comparadas com dados experimentais da literatura e os resultados são promissores. / [en] The three-phase flow in the oil industry is characterized by the presence of the gas, oil and water phases. The presence of the third phase (water) adds complexity to this process, since it can cause the formation of several new flow patterns in addition to those already known for two-phase flow. Additionally, the presence of a dispersed phase into another can form an emulsion, altering significantly the viscosity and consequently influencing directly the pressure drop. The focus of this job is in the prediction of the slug flow with dispersions of water and oil using a one-dimensional transient Two Fluid model. The presence of water in the flow is modelled with the solution of an equation of conservation of mass. Intending to predict with precision the pressure drop, as the volumetric phase distribution of each phase throw the domain, an algebraic closure model was inserted to assess the slip between the liquid phases. With the proposed model, the results obtained for the slip velocity of the water/oil flow were compared with experimental data and other models, showing excellent performance. The model was then used to analyze the three-phase flow in the slug pattern. The predictions for pressure drop and characteristics of the slugs (length, frequency and translation velocity) have been compared with experimental data from the literature and the results are promising.

Este trabalho aborda o estudo da aderência aço-concreto em pilares mistos preenchidos através de revisão bibliográfica e de investigação experimental. De modo esquemático, a aderência é dividida em três parcelas: adesão, aderência mecânica e atrito, que em conjunto compõem a aderência natural. Adicionalmente, podem ser empregados conectores de cisalhamento, que são dispositivos mecânicos fixados nas superfícies internas dos tubos, como meio de ampliar a resistência ao escorregamento. Foram realizados ensaios do tipo pushout em alguns tipos de modelos de pilar preenchido: modelos simples, com adição de conectores tipo pino com cabeça, com cantoneiras na interface aço-concreto e semelhantes aos anteriores mais elementos de ligação. Com os resultados obtidos traçaram-se comportamentos força x escorregamento do concreto, força x deformações axiais nos materiais e curvas de distribuição de força ao longo do comprimento dos modelos. Concluiu-se que conectores tipo pino com cabeça e cantoneiras são uma excelente alternativa como dispositivos auxiliares na transferência de tensões de cisalhamento na interface aço-concreto. Entretanto, é necessário garantir resistência à ligação para que esses mecanismos sejam mobilizados / This research presents a study of influence of bond on concrete-filled steel tubes by means of a bibliography review and an experimental investigation. The bond strength counts on three mechanisms: adhesion of the concrete to the steel surface, friction and wedging of the concrete core. In order to improve the shear resistance of the steel-concrete interface, shear connectors can be used. A series of push-out tests of rectangular concrete-filled steel tubes was conducted in the specimens without mechanical shear connectors, specimens with stud bolt shear connectors and specimens with angles. They were also tested the corresponding beam-column connections. The results are shown in curves force x slip of concrete, force x axial strain of materials and distribution of axial load to the steel and to the concrete. The results of the tests permitted identify the mechanisms of natural bond and indicated that the stud bolts and the angles are excellent alternatives as auxiliary mechanisms to transfer shear between the concrete and steel in the concrete filled composite column. However, it is necessary to guarantee the connection enough strength in order to permit these resistance be developed

Este trabalho busca aplicar técnicas de confiabilidade ao problema de grupo de estacas utilizadas como fundação de estruturas correntes. Para isso, lança-se mão de um modelo tridimensional de interação estaca-solo onde estão presentes o Método dos Elementos de Contorno (MEC) e o método dos Elementos Finitos (MEF) que atuam de forma acoplada. O MEC, com as soluções fundamentais de Mindlin (meio semi-infinito, homogêneo, isotrópico e elástico-linear é utiliza), é utilizado para modelar o solo. Já o MEF é utilizado para modelar as estacas. Definido o modelo de funcionamento estrutural das estacas, parte-se para a aplicação de métodos trazidos da confiabilidade estrutural para avaliação da adequabilidade em relação aos estados limite de serviço e estados limites últimos. Os métodos de confiabilidade utilizados foram o Método de Monte Carlo, o método FOSM (First-Order Second-Moment) e o método FORM (First-Order Reliability Method). / This work seeks to apply reliability techniques to the problem of piles groups used as current structures foundation. For this, makes use of a three-dimensional model of pile-soil interaction with the boundary element method (BEM) and the finite element method (FEM) working coupled. The BEM, with Mindlin fundamental solutions (semi-infinite medium, homogeneous, isotropic and linear elastic) is used to model the soil. The MEF is used to model the piles. Defined the model of structural functioning of the piles, the aim goes to the application of structural reliability for assessing the adequacy of the serviceability limit states and ultimate limit states. Reliability methods used were the Monte Carlo method, the FOSM (First-Order Second-Moment) method and the FORM method (First-Order Reliability Method).

Esta pesquisa tem como objetivo sistematizar métodos e informações e auxiliar a análise dos processos de escorregamento do tipo planar (ou translacional) em vertentes associados aos fatores naturais e antrópicos. Os métodos escolhidos foram a delimitação das formas das vertentes em feições mínimas (FM) do relevo e a análise destas formas e das condicionantes de escorregamentos através do cálculo do fator de segurança. Desta maneira, buscou-se um padrão para o comportamento dinâmico das feições. Foi fundamental a utilização de ferramentas de análise de Sistemas de Informações Geográficas (SIG), tendo em vista a execução de cálculos, o desenvolvimento de matrizes de relação e de cartas com a espacialização dos resultados obtidos. Todas as técnicas utilizadas foram descritas neste trabalho. Os resultados revelaram a relação entre as condicionantes dos escorregamentos e as FM, mostrando que fatores como forma da vertente e o fluxo superficial são características importantes na determinação de áreas onde a possibilidade de ocorrência destes eventos seja maior, assim como as variáveis clinográficas e de uso e ocupação da terra / This research aims, through a methodological and informational systematization, to aid the analyses of translational slides in slops associated with natural and anthropic factors which determinate this process. The chosen methods were: the delimitation of slope shape on minimum feature; and the analysis of these features and their landslides conditions by the security factor calculation. Thus, the dynamic behavior of these features is standardized. It was essential to the research the use of the tools of Geographic Information Systems, in order to perform the calculations, to develop the matrix of relationship and the maps of specialization with the results. All techniques were described in this research. The results revealed a relation between the conditions of slides and the minimum features, they demonstrated that factors such as the slope shape and the superficial flow are important to determine where the possibilities of landslides are higher, and also that the slopes and the land-uses variables are relevant.

O conceito de resiliência urbana colabora nas discussões de como as cidades podem se preparar ou se adaptar para lidar com desastres naturais num contexto de eventos extremos. Resiliência urbana entende-se enquanto processo que envolve capacidades de aprendizado e adaptação com vistas à redução do risco de desastres naturais, ao retorno às funções desejadas e à melhoria da qualidade de vida das pessoas. Os escorregamentos configuram um dos desastres que mais causaram mortes no município de Santos, no litoral do Estado de São Paulo; no entanto, o número de vítimas fatais reduziu-se significativamente após a implementação do Plano Preventivo de Defesa Civil (PPDC) operado anualmente desde 1989. Entendendo que a Defesa Civil municipal é a instituição que lida diretamente com a questão dos desastres, o objetivo desta pesquisa foi identificar os instrumentos relativos à gestão de risco de escorregamentos utilizados pela Defesa Civil de Santos e analisar a aplicação dos mesmos na promoção da resiliência urbana. A partir de uma pesquisa qualitativa que envolveu revisão bibliográfica, pesquisa documental e pesquisa de campo, identificaram-se os seguintes instrumentos: Monitoramento Meteorológico; Carta de Suscetibilidade a Movimentos Gravitacionais de Massa e Inundações, Plano Municipal de Redução de Riscos e Carta Geotécnica Morros de Santos e São Vicente. Concluiu-se que a promoção da resiliência urbana pela Defesa Civil de Santos ocorre parcialmente, pois os instrumentos ainda estão em processo de implementação e desafios precisam ser superados como a articulação das secretarias municipais em prol da redução de risco. / The concept of urban resilience has entered discussions of how cities can prepare, adapt and deal with natural disasters in a context of extreme events. Urban resilience is understood as a process that involves learning and adaptation capabilities in order to reduce the risk of disasters, restore desired functions and improve quality of life. Landslides constitute one of the disasters that caused more deaths in the municipality of Santos (the São Paulo state coast), however, the number of fatalities dropped significantly after the implementation of the Civil Defense Preventive Plan (PPDC) operated annually since 1989. Taking into consideration that the municipal civil defense is the institution that deals directly with the issue of disasters, the aim of this research was to identify the instruments concerning the landslide risk management used by the Civil Defense and analyze their application in promoting urban resilience. From qualitative research including literature reviews, as well as document research and field research, the following instruments were identified: weather monitoring; a chart mapping susceptibility to gravitational mass movements and floods, a risk reduction plan and a geotechnical aptitude to an urbanization chart. In conclusion, the promotion of urban resilience by the Civil Defense of Santos is partially because the instruments are still in the implementation process and challenges need to be overcome as the articulation of municipal departments in favor of risk reduction.

O perigo geológico de escorregamentos é a probabilidade da ocorrência de eventos ou fenômenos desta natureza, induzidos ou não pela atividade humana que podem causar danos humanos, socioeconômicos e ambientais. A cartografia de perigos geológicos de escorregamentos é um importante instrumento para gestão dos territórios para Estados Nacionais, setor privado, ONGs, comunidades locais, organizações científicas, etc. O desenvolvimento da ciência e das técnicas fez surgir diversos métodos de avaliação de perigos de escorregamento. No presente trabalho, o método sintético e o método analítico foram comparados com base em Sistemas de Informação Geográfica (SIG), técnicas de geoprocessamento e modelagem de dados cartográficos. Os atributos utilizados, na forma de matrizes numéricas foram declividade do terreno, densidade de drenagem e de lineamentos, excedente hídrico e cobertura vegetal e uso da terra (índice NDVI). Por meio de procedimentos de álgebra de mapas foi obtido o índice de perigo e elaborados os mapas de perigo de escorregamento. No método analítico o mapa de perigo ficou com uma textura mais granulada e no método sintético aparentou uma textura mais homogênea. A comparação da medida de classes em m² dos métodos coincidiu em 92% na classe muito alto, 90% na classe alto, 89% na classe médio e 90% na classe baixo. Já na tabulação cruzada a porcentagem de intersecção foi de 50% para a classe muito alto, 41% para a classe alto, 52% para a classe médio e 68% para a classe baixo. Concluiu-se que ao invés de opostos, os métodos se mostram adequados para um uso complementar. / Geological hazard due landslides is the likelihood of occurrence of such events or phenomena, either induced or not by human activities that can cause human, social-economic or environmental loss. Landslide hazard maps are important tools for territory management among government, private sector, Non-Governmental Organizations (NGO), local communities and academy. The development of science and techniques brought about many methods for landslide assessment. This work aims to compare two approaches: the syntethic and analytical methods based on Geographical Information Systems (GIS), geoprocessing and cartographic data modeling. The used attributes, organised in numeric rasters were declivity, drainage and lineaments density, water excess and vegetation cover and land use (NDVI). Procedures of map algebra resulted in the Landslide Hazard Indexes, from which the hazard maps were generated. The maps were compared and validated across previous risk and suscetibility maps with high correlation results. It was concluded that rather than opposites both methods are suitable for an complementary use.

A captação de energia eólica tem sido alvo de estudos em todo o mundo nas últimas décadas devido aos incentivos pela busca por geração de energia por meio de fontes alternativas. A configuração mais utilizada atualmente são as turbinas de três pás com eixo horizontal, upwind, operando com velocidade variável com limitação de potência por variação de passo, e utilizando o gerador de indução de dupla alimentação. A operação em velocidade variável com atuação no ângulo de passo permite a máxima captação de energia para as diferentes velocidades de vento, enquanto evita que a turbina ultrapasse o seu valor nominal de potência. O uso de conversores permite o controle das correntes do rotor, variando sua velocidade, e o controle da potência reativa de estator, e a montagem do tipo back-to-back permite que o fluxo de energia do rotor flua para a rede ou da rede. A modelagem matemática do sistema foi toda referenciada no referencial síncrono com notação vetorial e orientação de fluxo de rede, simplificando os modelos matemáticos. Para a montagem dos controladores foi utilizado o método de Controle de Modelo Interno e de Resistência Ativa. A montagem de todo o sistema para simulação foi realizada no Matlab/Simulink, e seu desenvolvimento é mostrado no decorrer do trabalho. Este trabalho analisa o fluxo de energia do sistema, desde a energia captada pelo vento até a energia entregue à rede. Para isso, são feitas análise dos fluxos das potências ativa e reativa do sistema, para fator de potência unitário, indutivo e capacitivo e para os mais recorrentes comportamentos do vento. Também são feitas análises a respeito dos regimes de operação do sistema, definidos a partir da relação entre os fluxos de potência, concluindo que a máquina poderá operar como gerador ou motor, devido principalmente à intensidade da variação do vento. / The use of wind energy has been the subject of studies around the world in recent decades due to the incentives to search for power generation through alternative sources. The most widely used configuration has been the three blades with horizontal axis and upwind turbine, operating in variable speed with power limitation by varying the pitch angle, and using the doubly fed induction generator configuration. The variable speed operation with power limitation enable for maximum energy harvesting for different wind speeds and prevents the turbine exceeds its nominal power. The use of converters allows for control of the rotor currents, varying the speed, and stator reactive power, and assembling type back-to-back allows for the rotor energy flux to flow into and out of the grid. Mathematical modeling of the whole system was referenced in the synchronous reference frame with vector notation and oriented by the grid flux, simplifying the mathematical models. For installation of the drivers, were used the Internal Model Control and Active Damping methods. The assembly of the entire system for simulation was conducted on Matlab / Simulink, and its step to step is shown in this work. This study analyzes the energy flow of the system, from the energy harvest from de wind to the energy delivered to the grid. To reach this, flow analysis of active and reactive power of the system is done, using unity, inductive and capacitive power factor, for the most recurrent wind behaviors. Analysis are made about the operation regimes of the system, defined as the relationship between the power flows, concluding that the machine can operate as a generator or motor, mainly due to the variation of the wind intensity.

A presente tese de doutoramento versa sobre o estudo das propriedades geotécnicas de solos residuais não saturados ocorrentes no município de Ubatuba, litoral norte do Estado de São Paulo. O estudo das propriedades geotécnicas foi realizado a partir de uma abordagem macro e micromorfológica, buscando estabelecer a relação existente entre a água presente no solo e sua variação sazonal. Os procedimentos e técnicas utilizadas permitiram diferenciar os horizontes de intemperismo quanto à microestrutura e porosidade, bem como caracterizar seus comportamentos físico e hídrico. Os ensaios geotécnicos, in situ e em laboratório, forneceram informações importantes sobre as propriedades dos materiais, tais como: índices físicos, distribuição granulométrica, limites de Atterberg, curvas de retenção de água e condutividade hidráulica saturada. Os dados registrados pelos equipamentos instalados no campo (pluviômetros, sensores GMS e FDR) permitiram avaliar a relação existente entre os eventos pluviométricos com a distribuição de umidade e sucção matricial ao longo dos perfis de alteração. Além disso, utilizouse metodologia geofísica de forma inédita na geotecnia brasileira para a determinação de perfis de umidade em solos residuais tropicais. Em termos gerais, os resultados obtidos permitiram estabelecer algumas relações entre as propriedades mecânicas e hidráulicas e as peculiaridades micromorfológicas dos horizontes de solos. Os resultados desse trabalho poderão ainda indicar áreas prioritárias para o monitoramento das variáveis climatológicas e geotécnicas, podendo fornecer apreciáveis subsídios para um futuro aperfeiçoamento dos parâmetros técnicos utilizados em Planos Preventivos de Defesa Civil (PPDC). / This doctoral thesis focusing on the study of the geotechnical properties of unsaturated residual soils occurring in the municipal district of Ubatuba, north coast of the State of Sao Paulo. The study of geotechnical properties was conducted from a macro and micromorfology approach, seeking to establish the relationship between the water present in the residual soil and its seasonal variations. The procedures and techniques enabled differentiate the horizons of weathering in relation to the microstructure and porosity, and characterize its physical-hydraulic behaviours. The laboratory and in situ geotechnical tests, provided important information about the properties of materials, such as: physical index, grain-size distribution, Atterberg limits, water retention curve and saturated hydraulic conductivity. The data registered by equipments installed in the field (pluviometers, FDR and GMS sensors) enabled to evaluate the relationship between the rainfall events with the distribution of moisture and suction matrix along the soil profiles. In addition, was used geophysical methodology in order unprecedented in brazilian geotechnical for the determination of moisture profiles in residual tropical soils. Overall, the results allowed establish some relationship between the hydraulic and mechanical properties and the micromorphological peculiarities of the horizons of soils. The results of this study may also indicate priority areas for monitoring the climatological and geotechnical variables, and may provide appreciable subsidies for a future improvement of the technical parameters used in Civil Defense Prevention Plans (PPDC).

A captação de energia eólica tem sido alvo de estudos em todo o mundo nas últimas décadas devido aos incentivos pela busca por geração de energia por meio de fontes alternativas. A configuração mais utilizada atualmente são as turbinas de três pás com eixo horizontal, upwind, operando com velocidade variável com limitação de potência por variação de passo, e utilizando o gerador de indução de dupla alimentação. A operação em velocidade variável com atuação no ângulo de passo permite a máxima captação de energia para as diferentes velocidades de vento, enquanto evita que a turbina ultrapasse o seu valor nominal de potência. O uso de conversores permite o controle das correntes do rotor, variando sua velocidade, e o controle da potência reativa de estator, e a montagem do tipo back-to-back permite que o fluxo de energia do rotor flua para a rede ou da rede. A modelagem matemática do sistema foi toda referenciada no referencial síncrono com notação vetorial e orientação de fluxo de rede, simplificando os modelos matemáticos. Para a montagem dos controladores foi utilizado o método de Controle de Modelo Interno e de Resistência Ativa. A montagem de todo o sistema para simulação foi realizada no Matlab/Simulink, e seu desenvolvimento é mostrado no decorrer do trabalho. Este trabalho analisa o fluxo de energia do sistema, desde a energia captada pelo vento até a energia entregue à rede. Para isso, são feitas análise dos fluxos das potências ativa e reativa do sistema, para fator de potência unitário, indutivo e capacitivo e para os mais recorrentes comportamentos do vento. Também são feitas análises a respeito dos regimes de operação do sistema, definidos a partir da relação entre os fluxos de potência, concluindo que a máquina poderá operar como gerador ou motor, devido principalmente à intensidade da variação do vento. / The use of wind energy has been the subject of studies around the world in recent decades due to the incentives to search for power generation through alternative sources. The most widely used configuration has been the three blades with horizontal axis and upwind turbine, operating in variable speed with power limitation by varying the pitch angle, and using the doubly fed induction generator configuration. The variable speed operation with power limitation enable for maximum energy harvesting for different wind speeds and prevents the turbine exceeds its nominal power. The use of converters allows for control of the rotor currents, varying the speed, and stator reactive power, and assembling type back-to-back allows for the rotor energy flux to flow into and out of the grid. Mathematical modeling of the whole system was referenced in the synchronous reference frame with vector notation and oriented by the grid flux, simplifying the mathematical models. For installation of the drivers, were used the Internal Model Control and Active Damping methods. The assembly of the entire system for simulation was conducted on Matlab / Simulink, and its step to step is shown in this work. This study analyzes the energy flow of the system, from the energy harvest from de wind to the energy delivered to the grid. To reach this, flow analysis of active and reactive power of the system is done, using unity, inductive and capacitive power factor, for the most recurrent wind behaviors. Analysis are made about the operation regimes of the system, defined as the relationship between the power flows, concluding that the machine can operate as a generator or motor, mainly due to the variation of the wind intensity.