Submitted by ÉMILIE CRISTINA SIMONETTI FABRIZZI null (simonettiemilie@gmail.com) on 2017-03-08T16:24:40Z No. of bitstreams: 1 Mestrado Émilie Final.pdf: 1454524 bytes, checksum: fa7cf0c8b89e16659a429719bebeae36 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-03-13T16:41:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fabrizzi_ecs_me_bot.pdf: 1454524 bytes, checksum: fa7cf0c8b89e16659a429719bebeae36 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T16:41:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fabrizzi_ecs_me_bot.pdf: 1454524 bytes, checksum: fa7cf0c8b89e16659a429719bebeae36 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Introdução: Crianças com o diagnóstico de insuficiência respiratória aguda necessitam, muitas vezes, da ventilação mecânica invasiva e não invasiva, podendo apresentar algumas complicações relacionadas ao uso desse suporte. A necessidade da fisioterapia respiratória na Unidade de Terapia Intensiva (UTI) torna-se cada vez mais importante na assistência ao paciente crítico. Objetivo: Comparar os efeitos da fisioterapia respiratória convencional com a técnica de aumento do fluxo expiratório (AFE) em parâmetros cardiorrespiratórios de crianças submetidas à ventilação mecânica invasiva (VMI) e não-invasiva (VNI). Metodologia: Estudo prospectivo e randomizado, incluindo crianças de 1 mês a 2 anos de idade internadas na UTI Pediátrica do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Botucatu-UNESP, durante o período de 3 anos. Os pacientes foram divididos em dois grupos: grupo submetido à manobra de AFE (grupo AFE – G1AFE) e grupo submetido a uma técnica de fisioterapia respiratória convencional (grupo convencional – G2C). Nos dois grupos foram verificadas e anotadas a saturação arterial de oxigênio (SpO2), frequência cardíaca (FC) e frequência respiratória em três momentos: cinco minutos antes do início da técnica (T0), após 10 minutos (T1) e após 30 minutos da aplicação das técnicas (T2). No T2 foi avaliada, também, a relação PaO2/FiO2 por meio do resultado da gasometria arterial já coletada pela equipe da UTI. Durante todo o procedimento as crianças foram continuamente monitoradas para observar qualquer queda de saturação, taquicardia ou bradicardia, o que indicaria suspensão da técnica. Resultados: Foram incluídas 80 crianças com diagnóstico de insuficiência respiratória aguda causada por pneumonia ou bronquiolite internadas em UTIP. Os dois grupos de estudo não diferiram quanto ao sexo, idade, escore PRISM e a distribuição das formas de assistência ventilatória utilizadas (VMI, VNI ou ambas), demonstrando que os mesmos são homogêneos e estatisticamente comparáveis. Na comparação entre os grupos, a FC do G1AFE foi significantemente menor do que do G2C após a aplicação das manobras, nos dias D2 e D3. No G1AFE houve aumento da SpO2, no D2 e D3, depois da realização da manobra, persistindo até os 30 minutos após a realização da mesma. Conclusão: Os resultados mostram que a AFE apresenta benefícios sobre parâmetros cardiorrespiratórios de crianças com insuficiência respiratória aguda quando comparada com a técnica convencional de fisioterapia. / Introduction: Children with acute respiratory failure frequently use invasive and noninvasive mechanical ventilation, and may have complications related with this support. The need for respiratory therapy in the Intensive Care Unit (UTIP) becomes increasingly important in the care of critically ill patients. Objective: To compare the effects of conventional respiratory therapy with expiratory flow increase technique (AFE) on cardiorespiratory parameters in children undergoing invasive mechanical ventilation (IMV) and noninvasive (NIV). Methodology: A prospective randomized study included children from 1 month to 2 years of age admitted to the UTIP at the General Hospital -UNESP, during 3 years. Patients were randomized into two groups: group submitted to AFE technique (G1AFE) and the group submitted to conventional respiratory therapy technique (G2C). Both groups were checked for arterial oxygen saturation, heart rate and respiratory rate in three moments: five minutes before the start of the technique (T0), after 10 minutes (T1) and after 30 minutes (T2). In T2, PaO₂ / FiO₂ ratio was evaluated. Throughout the procedure children were continuously monitored for any decrease in arterial oxygen saturation, tachycardia or bradycardia, which would lead to technique interruption. Results: The study included 80 children, aged 1 month to 2 years old, admitted to the UTIP. The study groups did not differ according to gender, age, PRISM score and ventilatory support (IMV, NIV or both), demonstrating that they were statistically homogeneous and comparable. HR was significantly lower for G1AFE after application of the maneuvers, on days D2 and D3. G1AFE showed increase of SpO2 in the D2 and D3 after the completion of the maneuver; this effect was maintained up to 30 minutes after the completion of it. Conclusion: The results suggest that the AFE shows benefit over cardiorespiratory parameters in children with acute respiratory failure secondary to pneumonia or acute viral bronchiolitis when compared with conventional technique of physical therapy.

Orientador: Paulo J. Paupitz Gonçalves / Co-orientador: Edson A. Capello Sousa / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Banca: Fabricio César Lobato de Almeida / Resumo: Novos materiais viscoelásticos tem sido desenvolvidos recentemente para ajudar a melhorar níveis de ruído e vibrações em estruturas mecânicas para aplicações em todo tipo de indústria como a aeronáutica, espacial, naval, civil, ferroviária e automobilística. O tratamento da camada viscoelástica aplicada a estruturas metálicas sólidas modifica duas propriedades principais que estão relacionadas com a distribuição de massa e o mecanismo de amortecimento. A outra propriedade controlando a dinâmica de um sistema mecânico é a rigidez, a qual sofre alterações com a apliacação do material viscoelástico. O modelo de sistema deste tipo é geralmente complexo, pois o material viscoelástico pode apresentar comportamento não linear, em contraste com as varias ferramentas disponíveis para a dinâmica linear. Neste trabalho, o comportamento dinâmico das vigas compostas são modelados através dos métodos de elementos espectrais e dos elementos finitos, utilizando diferentes tipos de elementos que serão então comparados com os resultados experimentais desenvolvidos em laboratório para várias vigas com diferentes materiais de camada viscoelástica. Após a obtenção dos dados gerados no laboratórios, os modelos de elementos espectrais e de elementos finitos são atualizados para ajudar a entender os efeitos nos amortecimentos para variar frequências naturais e do trade-off entre a atenuação e a massa adicionada a estrutura / Abstract: New viscoelastic materials have recently been developed to help improve noise levels and vibrations in mechanical structures for applications in all kinds of industries such as aeronautics, space, naval, civil, railway and automobile. Treatment of the viscoelastic layer applied to solid metallic structures change two properties that are related to the mass distribution and the damping mechanism. The other dynamic property controlling system is a mechanical stiffiness which changes with the application of viscoelastic material. The system for this kind is usually complex because the viscoelastic material may have nonlinear behavior, in contrast to the various tools available for linear dynamics. In this work, the dynamic behavior of the composite beams are modeled by methods of spectral elements and the finite elements using different types of elements that are then compared with experimental results developed in the laboratory for various beams with different viscoelastic material layer. After obtaining the data generated in the laboratory models of spectral elements and finite elements are updated to help understand the effects on damping for various natural frequencies and the trade-off between the attenuation and the added mass structure / Mestre

Neste trabalho foram avaliadas as propriedades de resistência e deformabilidade de misturas solo-cimento-fibra. O estudo experimental consistiu de duas etapas, denominadas de etapa de laboratório e etapa de campo. Na etapa de laboratório foi verificada a influência da adição de fibras de polipropileno no comportamento tensão x deformação de um solo arenoso cimentado e não cimentado. Ensaios de resistência à compressão triaxial foram realizados para avaliar os efeitos da porcentagem de fibras, do comprimento das fibras, do diâmetro das fibras, da porcentagem de cimento, da densidade relativa, da tensão de confinamento e da distribuição granulométrica no comportamento do compósito. Na etapa de campo, o comportamento carga x recalque do solo arenoso cimentado reforçado com fibras foi avaliado, juntamente com os mecanismos de ruptura de cada compósito, através da execução de ensaios de placa de 0,30 m e 0,60 m de diâmetro sobre camadas tratadas de 0,30 m de espessura. Os métodos propostos por Vesic (1975), Meyerhof & Hanna (1978) e Thomé (1999) foram utilizados para a previsão da capacidade de suporte das camadas tratadas em campo A partir dos resultados obtidos chegou-se às seguintes conclusões: (1) a influência da inclusão de fibras sobre as propriedades mecânicas do compósito depende fundamentalmente das propriedades da matriz; (2) a porcentagem de cimento e a tensão de confinamento exercem forte influência no comportamento mecânico do material compósito; (3) o efeito da inclusão de fibras é mais evidente para maiores comprimentos e maiores teores de fibras, sendo seu efeito mais pronunciado para materiais compósitos com maiores densidades; (4) a influência das fibras na resistência de pico e última do material depende também do diâmetro das fibras e da distribuição granulométrica do solo; (5) O comportamento carga x recalque do solo cimentado é influenciado pela adição das fibras, alterando principalmente o comportamento pós-pico e o mecanismo de ruptura; (6) os valores de previsão da capacidade de suporte das camadas cimentadas, com e sem reforço de fibras, apresentam boa aproximação com os valores experimentais.

Orientador: Angelo Caporalli Filho / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Gilberto de Magalhães Bento Gonçalves / Resumo: O alívio de tensões é convencionalmente realizado por tratamentos térmicos, sendo obrigatório nas principais normas de fabricação. Vibração mecânica pode ser uma alternativa ao alívio térmico, apresentando vantagens como tempo e energia inferiores, configurando-se uma opção com menor custo de tratamento, além de não se alterar a microestrutura dos materiais tratados. Para comprovar a influência da vibração aplicada ao processo de soldagem, soldou-se dois cordões em juntas em ângulo, escolhendo-se o processo arco submerso pela possibilidade de mecanização, excluindo a variável operador, e pelo mesmo apresentar um alto aporte térmico contribuindo para as deformações pós soldagem. Foi utilizado como referência a soldagem sem vibração e comparada às soldagens com vibração simultânea e com vibração imediatamente após os cordões de solda. Todos os corpos de prova foram soldados utilizando-se os mesmos parâmetros de soldagem, sendo a vibração fornecida aos mesmos através de um motor indutor de frequências. A deformação foi inspecionada utilizando-se a técnica de digitalização e sobreposição das imagens em um software. Na análise macrográfica, pôde-se observar que a vibração durante a soldagem modifica os parâmetros geométricos dos cordões. Na análise micrográfica, a vibração exerce influência significativa dependendo da região de análise. Na avaliação da microdureza, verificou-se que a vibração introduzida durante a solda e a aplicada imediatamente após, contribui para redução dos v... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The stress relief is conventionally performed by thermal treatments, being mandatory in the main manufacturing standards. Mechanical vibration can be an alternative to thermal relief, presenting advantages such as lower time and energy, making it an option with a lower cost of treatment, besides not altering the microstructure of the treated materials. In order to prove the influence of the vibration applied to the welding process, two beads were welded in "T" joints, choosing the arc process submerged by the possibility of mechanization, excluding the operator variable, and for the same to present a high thermal contribution contributing to the deformation after welding. Non-vibration welding was used as reference and compared to welds with simultaneous vibration and vibration immediately after the weld beads. All the specimens were welded using the same welding parameters, and the vibration was supplied to them through a frequency inducing motor. The deformation was inspected using the technique of scanning and overlapping the images in a software. In the macrographic analysis, it was observed that the vibration during welding modifies the geometric parameters of the beads. In the micrographic analysis, the vibration exerts influence depending on the region of analysis. In the evaluation of the microhardness, it was verified that the vibration introduced during the weld and the one applied immediately after, contributes to the reduction of the values in the regions of the weld metal and ZAC / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-02Bitstream added on 2014-06-13T18:55:39Z : No. of bitstreams: 1 lima_cas_me_guara.pdf: 1618894 bytes, checksum: 6e9dc3f3d8a6ae02d3aa4262c6d6f0c7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Foi realizada a soldagem de chapas-teste de um aço API 2W 50, fabricado pelo processamento TMCP (Thermo-Mechanical Controlled Processing), sem resfriamento acelerado, com o processo de soldagem SAW-Tandem, com elevada energia de soldagem (4,0 kJ/mm), com a finalidade de aumento de produtividade, e aplicado o tratamento térmico de alívio de tensões (TTAT). Os resultados obtidos demonstraram que o TTAT associado à elevada energia de soldagem não promoveram variações significativas na microestrutura, na microdureza e nas tenacidades ao impacto (Charpy-V) e à fratura (CTOD). No entanto, os resultados de CTOD da ZTA foram baixos devido ao fato da ponta da trinca não estar localizada totalmente na ZTA; um volume significativo de metal de solda, de baixa tenacidade à fratura, foi revelado ao longo da extensão da trinca. As características do ciclo termomecânico do processamento TMCP (endurecimento por refino de grão e por aumento na densidade de discordâncias) foram as causas determinantes para a obtenção dos bons resultados de tenacidade no metal base e na ZTA, em condições de elevada energia de soldagem e de TTAT / It was done the welding of the samples of a steel API 2W 50, manufactured by TMCP process, without accelerated cooling, with SAW-Tanden process, with high heat input (4,0 kJ/mm), with goal to increase the productivity, and applied a PWHT. The results showed that the PWHT associated to high heat input didn´t promove significative changes in the microestructure, in the microhardness (HV0,2) and in the impact (Charpy-V) and fracture toughness (CTOD). However, the results of the CTOD in HAZ were low due to the fact the crack tip wasn´t localized fully in HAZ; a considerable volume of the weld metal, of the low toughness, was reveled in the extension of the crack. The characteristics of the thermomechanical cicle of TMCP process (strengthening by grain refinemment and by increasing in dislocations density) were the causes determinants to getting the good results of toughness in base metal and HAZ, in conditions of the high heat input and PWHT

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:51:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-31. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:55:10Z : No. of bitstreams: 1 000864230.pdf: 1866850 bytes, checksum: 9ad28107377e11f0b8e5361f14581a46 (MD5) / Os sistemas produtivos modernos requerem, cada vez mais, confiabilidade e bom desempenho de seus equipamentos que, ao apresentarem níveis de vibração elevados, tendem a se deteriorar precocemente e produzir variações no processo produtivo, comprometendo assim sua utilização. Dado o interesse em mitigar os efeitos da vibração, nos últimos anos o estudo de sistemas que sejam capazes de controlar os deslocamentos e as forças dinâmicas geradas por equipamentos vem ganhando espaço considerável na engenharia. Este trabalho apresenta o estudo de uma técnica de controle semiativo que emprega a alteração das propriedades dinâmicas através da modificação da rigidez do sistema, para produzir o efeito de atenuação de vibrações. Foi desenvolvida uma metodologia para avaliação do efeito de alteração da rigidez do sistema através de análise adimensional dinâmica do sistema e, além disso, foram também equacionados analiticamente todos os parâmetros envolvidos no controle das propriedades do sistema. Foi desenvolvido o projeto teórico de um dispositivo capaz de realizar a modificação da rigidez de um sistema mecânico, sendo este simulado em condições de aplicação na atenuação de vibrações de um equipamento que atravessa sua frequência natural. Os resultados demonstram que o dispositivo tem aplicação bastante efetiva para pequenas estruturas e que o conceito pode ser estendido para experimentos com sistemas reais / Modern production systems increasingly require good reliability and performance of their machines and equipment. Those which have high vibration levels tend to deteriorate sooner and to produce poor production processes, which means that the maximum availability cannot be exploited. In recent years, due to the desire to mitigate the effects of vibration, systems which are capable of controlling the dynamic displacements and forces generated by equipment, have been studied. The work in this dissertation presents a study of a semi-active control technique which changes the dynamic properties of a machine, through the modification of the system stiffness, to produce the effect of vibration reduction. A methodology is developed to evaluate the effect of the system stiffness alteration through dynamic analysis. A potential implementation of a design capable of modifying the stiffness of a mechanical system is presented, and simulations are carried out into its performance as a machine passes through its natural frequency. The results show that the design works in principle and has the potential to work in a real experimental system

[pt] Este trabalho tem por objetivo apresentar uma introdução à dinâmica de sistemas de multicorpos compostos por partes rígidas e flexíveis, através da exposição das diversas etapas: Modelagem, Simulação e Controle. A modelagem de sistemas de multicorpos é apresentada, atentando para os problemas de representação de rotações, caracterização de deformações dos corpos flexíveis e manipulação simbólica para formulação das equações do movimento. A parametrização de rotações é apresentada utilizando parâmetros clássicos como ângulos de Euler e Bryant, parâmetros de Euler e Rodrigues, assim como, vetor rotação, vetor rotação conforme e quaternios. O problema de singularidade das parametrizações é estudado, através da comparação de diferentes parametrizações. Para a caracterização de deformações dos corpos flexíveis é apresentado o método de modos supostos. A formulação das equações do movimento é apresentada utilizando as equações de Lagrange e Maggi-Kane. O toolbox de manipulação simbólica do MATLAB é utilizado para derivar as equações do movimento. O controle linear de sistemas de multicorpos é apresentado utilizando a representação no espaço de estados. Duas metodologias de projeto de controle são apresentadas: controle via imposição de pólos e controle ótimo. A simulação de sistemas de multicorpos é apresentada por meio de alguns exemplos ilustrativos da dinâmica e do controle de multicorpos, atentando para a escolha do método de integração. Todas as etapas são realizadas no ambiente do MATLAB, utilizando suas funções de manipulação simbólica para a modelagem, suas funções de linearização e controle para o controle e seus algoritmos de integração e funções gráficas para a simulação. / [en] This work intends to present an introduction to the Dynamics of Multibody Systems, with rigid and flexible bodies, by presenting the following stages: Modelization, Control and Simulation. The modelization of multibody systems is presented, exploring finite rotation parametrization, description of deformation of the flexible bodies and symbolic derivation of the equations of motion. Finite rotations parametrization is presented using classical systems of parametrization such as Euler`s and Bryant`s angles, Euler`s and Rodrigues` parameters and conformal rotation vector, rotation vector and quaternions. The problem of singularity of parametrization is studied by the comparison of the various systems of parametrization. The method of assumed modes is presented to describe the deformation of flexible bodies. The formulation of the equations of motion is done using Lagrange`s and Maggi-Kane`s equations. The equations of motion are derived using the MATLAB`s Symbolic Math Toolbox. The state-space linear control of multibody systems is presented. Two different methods are presented to design the control system: eigenvalues imposition and optimal control. The simulation of some numerical examples of multibody systems is presented. An analysis of the integration methods is done. All the computations are done in MATLAB, using the Symbolic Math Toolbox functions to the modelization, the Control Toolbox to the control and the OdeSuite to the integration of the equations of motion.

O equipamento de conepenetrometria foi utilizado em um programa de investigação geotécnica realizado no campo experimental da UFRGS em Cachoeirinha, RS. O ensaio de cone elétrico permite medir a resistência de ponta e atrito lateral, cujos valores são registrados de forma contínua em microcomputador. No presente trabalho os valores medidos foram utilizados com o objetivo de analisar a aplicabilidade do ensaio em solos coesivo-friccionais. A interpretação dos resultados objetivou investigar alguns aspectos relacionados à determinação de propriedades desses solos e a previsão do comportamento de fundações. A utilização do cone elétrico mostrou-se eficiente na determinação da estratigrafia do subsolo. Através da análise do espectro dos sinais medidos no ensaio é possível obter informações quanto ao perfil de resistência do solo, sua variabilidade vertical e espacial. No entanto, as classificações do solo a partir da medida de resistência de ponta (qc) e razão de atrito (FR), freqüentemente utilizadas em solos sedimentares (Schmertmann, 1978; Searle, 1979; Douglas & Olsen, 1981 e Robertson & Campanella, 1983), mostraram-se inapropriadas quando aplicadas a solos coesivo-friccionais. A determinação de propriedades de resistência através de ensaios de penetração não pode fazer uso de correlações usualmente adotadas na prática de engenharia de solos sedimentares, uma vez que a resistência ao cisalhamento dos solos coesivo-friccionais é expressa em termos de duas variáveis: ângulo de atrito interno e intercepto coesivo (c). Adotando a hipótese de ângulo de atrito interno constante, obtido através de ensaio de cisalhamento direto inundado, valores de intercepto coesivo (c) foram retrocalculados a partir da resistência de ponta medida no ensaio de cone elétrico (qc) e de formulações baseadas em teorias de capacidade de carga de sapatas. Dentre as formulações analisadas, as proposições de Durgunoglu & Mitchell (1973) e Janbu & Senneset (1974) conduzem a valores de intercepto coesivo da mesma ordem de magnitude dos encontrados em ensaios de cisalhamento direto. Em paralelo, correlações de natureza semi-empírica entre a resistência de ponta do cone (qc) e módulos de elasticidade (correspondente a diferentes níveis de deformação do elemento de fundação) foram estabelecidas. O estudo avalia ainda a aplicabilidade de métodos correntes de previsão de capacidade de carga em fundações profundas e superficiais assentes em solos coesivo-friccionais. Dados de provas de carga executadas no campo experimental foram analisadas com essa finalidade. Os resultados dessa análise indicam que o método de Acki & Velloso (1975) prevê com razoável acuidade a carga total de ruptura enquanto outros métodos testados (Van der Veen & Boresma, 1957; Te Kamp, 1977; Scmertmann, 1978; Philipponat, 1980 e Bustamante & Gianeselli, 1982) superestimam a carga de ruptura. A tensão admissível de sapatas foi estimada através do parâmetro M, razão entre qc e adm. Os valores de M variam de 5,9 a 19,0. A dispersão observada é considerável o que indica a dificuldade de aplicação desta metodologia em projetos geotécnicos. / An experimental programe making use of an electrical cone rig was carried out in the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS) geotechnical testing site in the city of Cachoeirinha, province of Rio Grande do Sul, Brazil. The electrical cone test provide a continuous measurement of cone tip resistance and local side friction. The present study is related to the interpretation of electrical CPT data in cohesive-frictional soils. Interpretation of CPT records were used to investigate some aspects of soil properties and foundation behaviour. The electrical CPT proved to be an efficient tool to establish soil stratigraphy, as well as to determine Pedologic horizons. However, soil classification based on cone tip resistance (qc) and friction ratio (FR), used in sedimentary soils (Schmertmann, 1978; Searle, 1979; Douglas & Olsen, 1981 e Robertson & Campanella, 1983), proved to be inappropriated when applied to cohesive-frictional materiais. Determination of strength properties in cohesive-frictional soils through penetration tests cannot make use of correlations for sedimentary soils, once the soil shear strength is expressed in terms of two variables - internai frictional angle and cohesive intercept (c). Among analysed bearing capacity theories, only those proposed by Durgunoglu & Mitchell (1973) and Janbu & Senneset (1974) have demonstrated to be usefull on predicting shear strength parameters since the analytically predicted shear strength parameters is the same order of magnitude as the parameters obtained through direct shear tests. In parallel, semi-empirical correlations between cone tip resistance (qc) and Young's modulus were established. This study have also evaluated the applicability of current design methods for predicting bearing capacity of shallow foundations and piles on cohesive-frictional materiais. Pile and plate loading tests carried out in the experimental site were interpreted. The results of this analysis indicate that Aoki & Velloso method (1975) was the most accurate in the prediction of failure load while other methods (Van der Veen & Boresma, 1957; Te Kamp, 1977; Scmertmann, 1978; Philipponat, 1980 e Bustamante & Gianeselli, 1982) superestimate the ultimate load. Allowable bearing stresses of shallow foundation were estimated through obtainance of parameter M, defined as the ratio of qc and adm. Values of qc/adm range between 5,9 and 19,0; considerable scatter is observed which indicates the difficulty of applying this methodology in geotechnical design.

Neste trabalho é resolvido o problema da minimização do volume de estruturas bidimensionais contínuas submetidas a restrições sobre a flexibilidade (trabalho das forças externas) e sobre as tensões, utilizando a técnica chamada otimização topológica, que visa encontrar a melhor distribuição de material dentro de um domínio de projeto pré-estabelecido. As equações de equilíbrio são resolvidas através do método dos elementos finitos, discretizando a geometria e aproximando o campo de deslocamentos. Dessa forma, essas equações diferenciais são transformadas em um sistema de equações lineares, obtendo como resposta os deslocamentos nodais de cada elemento. A distribuição de material é discretizada como uma densidade fictícia constante por elemento finito. Esta densidade define um material isotrópico poroso de uma seqüência pré-estabelecida (SIMP). A otimização é feita através da Programação Linear Seqüencial. Para tal, a função objetivo e as restrições são sucessivamente linearizadas por expansão em Série de Taylor. A análise de sensibilidade para a restrição de flexibilidade é resolvida utilizando o cálculo da sensibilidade analítico adaptado para elementos finitos de elasticidade plana. Quando as restrições consideradas são as tensões, o problema torna-se mais complexo. Diferente da flexibilidade, que é uma restrição global, cada elemento finito deve ter sua tensão controlada. A tensão de Von Mises é o critério de falha considerado, cuja sensibilidade foi calculada de acordo com a metodologia empregada por Duysinx e Bendsøe [Duysinx e Bendsøe, 1998] Problemas como a instabilidade de tabuleiro e dependência da malha sempre aparecem na otimização topológica de estruturas contínuas. A fim de minimizar seus efeitos, um filtro de vizinhança foi implementado, restringindo a variação da densidade entre elementos adjacentes. Restrições sobre as tensões causam um problema adicional, conhecido como singularidade das tensões, fazendo com que os algoritmos não convirjam para o mínimo global. Para contornar essa situação, é empregada uma técnica matemática de perturbação visando modificar o espaço onde se encontra a solução, de forma que o mínimo global possa ser encontrado. Esse método desenvolvido por Cheng e Guo [Cheng e Guo, 1997] é conhecido por relaxação-ε e foi implementado nesse trabalho.

Nesta dissertação desenvolve-se um equipamento de compressão confinada com medição de tensão lateral e avalia-se o comportamento, sobre a trajetória de tensões Ko, de um solo e de misturas de solo-fibra e solo-cimento, considerando a influência da adição de fibras de diferentes comprimentos e de cimento em variadas quantidades ao solo estudado bem como o efeito da tensão de cura e índice de vazios de cura na trajetória de tensões Ko, na tensão lateral, nas deformações verticais e nos valores de Ko. O solo utilizado no estudo é uma areia fina de granulometria uniforme extraída de uma jazida localizada no município de Osório – RS. O trabalho de pesquisa realizado com esses solos tem seu enfoque dividido em duas partes principais: (1) projeto, construção, validação e calibração do equipamento; (2) ensaios de compressão confinada com medição de tensão lateral em amostras de solocimento- fibra com dois comprimentos de fibras (6mm e 12 mm), três teores de cimento (1%, 3% e 7%) e em três diferentes condições de cura (cura sob tensão vertical de 0 kPa, cura sob tensão vertical de 0 kPa com índice de vazios modificado pela aplicação anterior à cura de uma tensão vertical de 500 kPa e cura sob tensão vertical de 500 kPa). Os níveis de tensões aplicados neste trabalho chegam a 3000 kPa. Os resultados mostram que o equipamento de compressão confinada com medição de tensões laterais funciona satisfatoriamente, apresentando dados coerentes e confiáveis A inclusão de fibras, bem como o aumento do comprimento das mesmas, diminui os valores de tensão lateral e de Ko em relação ao material sem reforço. A presença de cimento reduz a tensão lateral e gera uma tensão lateral residual, a qual aumenta com o teor de cimento. Da mesma forma, um acréscimo na rigidez ocorre com o aumento da quantidade de cimento. O efeito da cimentação diminui os valores de Ko e os tornam não mais constantes no carregamento. A alteração das condições de cura não causa mudanças significativas no que diz respeito às tensões, mas a rigidez inicial é aumentada com a mudança do índice de vazios e da tensão de cura dos materiais cimentados, sendo o acréscimo maior para a segunda.