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Um projeto de estruturas deve considerar incertezas intrínsecas às variáveis presentes na estrutura e na concepção estrutural, como intensidade e distribuição das ações, propriedades mecânicas dos materiais, parâmetros geométricos da estrutura e modelos de cálculo e de análise estrutural. Desta forma, a segurança estrutural só pode ser medida em termos probabilísticos. O presente estudo aborda uma análise estatística da variável aleatória erro de modelo para a previsão da capacidade resistente de elementos lineares (vigas e pilares) segundo requisitos das normas de estruturas de concreto ABNT NBR 6118:2003 e ACI 318-2002. A variável erro de modelo é obtida pela razão entre observações dos valores reais e os valores obtidos segundo os requisitos normativos. Os valores reais de resistência dos pilares de concreto armado foram obtidos a partir de uma base de dados experimentais levantada de pesquisas sobre este elementos. O principal objetivo deste trabalho é avaliar a influência de cada parâmetro considerado, como resistência média a compressão do concreto, taxa de armadura, esbeltez dos pilares, altura útil e domínios de ruína das vigas, deformação dos elementos concreto e aço, sobre a resistência última dos elementos. Os resultados obtidos demonstram que os modelos da norma brasileira são conservadores e tendenciosos em relação os parâmetros estudados. / In a design of structures, it should be considered the intrinsic uncertainties to the present variables in the structure and in the structural concept, such as intensity and action distribution, mechanic properties of the material, geometric parameters of the structure and structural analysis and calculus models. Thus, the structural safety can only be measured in probabilistic terms. The present study approaches a statistical analysis of model error random variable for the prediction of resistant capacity of linear elements (columns and beams) according to the ABNT NBR 6118:2003 e ACI 318-2002 concrete structures building code requirements. The model error variable is obtained by the ratio between observation of real values and the values obtained according to the building code requirements. The real values of resistance in the concrete structure columns were obtained from an experimental data base acquired from researches on the same elements. The main objective of this work is to evaluate the influence of each considered parameter, such the concrete average resistance to compression, reinforcement rate, columns slenderness, serviceable height and ruin domains in beams, deformation of concrete and steel elements, about the last resistance of the elements. The obtained results show that Brazilian building code are conservative and tendentious in relation to the studied parameters.

Robots must plan and execute tasks in the presence of uncertainty. Uncertainty arises from sensing errors, control errors, and uncertainty in the geometry of the environment. The last, which is called model error, has received little previous attention. We present a framework for computing motion strategies that are guaranteed to succeed in the presence of all three kinds of uncertainty. The motion strategies comprise sensor-based gross motions, compliant motions, and simple pushing motions.

In this work, we implemented the GHER hydrodynamic model in the Gulf of Lions (resolution 1/100°). This model is nested interactively in another model covering the North-Western basin of the Mediterranean Sea (resolution 1/20°), itself nested in a model covering the whole basin (1/4°). A data assimilation filter, called the SEEK filter, is used to test in which of those grids observations taken in the Gulf of Lions are best assimilated. Therefore, twin experiments are used: a reference run is considered as the truth, and another run, starting from different initial conditions, assimilates pseudo-observations coming from the reference run. It appeared that, in order to best constrain the coastal model, available data should be assimilated in that model. The most efficient setup, however, is to group all the state vectors from the 3 grids into a single vector, and hence coherently modify the 3 domains at once during assimilation cycles. Operational forecasting with nested models often only uses so-called passive nesting: no data feedback happens from the regional models to the global model. We propose a new idea: to use data assimilation as a substitute for the feedback. Using again twin experiments, we show that when assimilating outputs from the regional model in the global model, this has benecial impacts for the subsequent forecasts in the regional model. The data assimilation method used in those experiments corrects errors in the models using only some privileged directions in the state space. Furthermore, these directions are selected from a previous model run. This is a weakness of the method when real observations are available. We tried to build new directions of the state space using an ensemble run, this time covering only the Mediterranean basin (without grid nesting). This led to a quantitative characterization of the forecast errors we might expect when various parameters and external forcings are affected by uncertainties. Finally, using these new directions, we tried to build a statistical model supposed to simulate the hydrodynamical model using only a fraction of the computer resources needed by the latter. To achieve this goal, we tried out artifficial neural networks, nearest-neighbor and regression trees. This study constitutes only the first step toward an innovative statistical model, as in its present form, only a few degrees of freedom are considered and the primitive equation model is still required to build the AL method. We tried forecasting at 2 different time horizons: one day and one week.

Um projeto de estruturas deve considerar incertezas intrínsecas às variáveis presentes na estrutura e na concepção estrutural, como intensidade e distribuição das ações, propriedades mecânicas dos materiais, parâmetros geométricos da estrutura e modelos de cálculo e de análise estrutural. Desta forma, a segurança estrutural só pode ser medida em termos probabilísticos. O presente estudo aborda uma análise estatística da variável aleatória erro de modelo para a previsão da capacidade resistente de elementos lineares (vigas e pilares) segundo requisitos das normas de estruturas de concreto ABNT NBR 6118:2003 e ACI 318-2002. A variável erro de modelo é obtida pela razão entre observações dos valores reais e os valores obtidos segundo os requisitos normativos. Os valores reais de resistência dos pilares de concreto armado foram obtidos a partir de uma base de dados experimentais levantada de pesquisas sobre este elementos. O principal objetivo deste trabalho é avaliar a influência de cada parâmetro considerado, como resistência média a compressão do concreto, taxa de armadura, esbeltez dos pilares, altura útil e domínios de ruína das vigas, deformação dos elementos concreto e aço, sobre a resistência última dos elementos. Os resultados obtidos demonstram que os modelos da norma brasileira são conservadores e tendenciosos em relação os parâmetros estudados. / In a design of structures, it should be considered the intrinsic uncertainties to the present variables in the structure and in the structural concept, such as intensity and action distribution, mechanic properties of the material, geometric parameters of the structure and structural analysis and calculus models. Thus, the structural safety can only be measured in probabilistic terms. The present study approaches a statistical analysis of model error random variable for the prediction of resistant capacity of linear elements (columns and beams) according to the ABNT NBR 6118:2003 e ACI 318-2002 concrete structures building code requirements. The model error variable is obtained by the ratio between observation of real values and the values obtained according to the building code requirements. The real values of resistance in the concrete structure columns were obtained from an experimental data base acquired from researches on the same elements. The main objective of this work is to evaluate the influence of each considered parameter, such the concrete average resistance to compression, reinforcement rate, columns slenderness, serviceable height and ruin domains in beams, deformation of concrete and steel elements, about the last resistance of the elements. The obtained results show that Brazilian building code are conservative and tendentious in relation to the studied parameters.

Este trabalho apresenta uma investigação de modelos analíticos de previsão da força de tração resistente para ligações parafusadas em chapas finas e perfis de aço formados a frio, de acordo com quatro especificações de projeto (ABNT NBR 14762:2010, ANSI AISI S100:2007-S, AS/NZS 4600:2005 e EUROCODE 3 Parte1.3:2010). O estudo envolveu 404 resultados experimentais de ligações parafusadas, sendo: 232 ligações em chapas finas, 104 ligações em cantoneiras e 68 ligações em perfis U, em que diversas configurações geométricas foram analisadas. No total 1616 análises de força resistente foram realizadas de modo que estatísticas da variável aleatória erro de modelo pudessem ser construídas. Dessa forma, a análise de erro de modelo consistiu da plotagem das probabilidades do erro de modelo, para que em seguida testes de aderência pudessem ser então aplicados de modo satisfatório, validando funções teóricas de distribuição de probabilidades para a representação da informação estatística dessa variável aleatória. Uma análise de regressão foi utilizada nas ligações parafusadas para descrever a variação do erro de modelo com a espessura da chapa e para descrever a incerteza de modelo. As análises realizadas mostraram que os modelos brasileiros e americanos conseguem prever, em média, a ruptura da seção líquida de maneira mais eficiente do que as outras especificações, pois utilizam coeficientes de redução da área líquida, e também apontam que todos os modelos apresentam uma grande variabilidade dos resultados em torno da média, o que faz com que a confiabilidade dos modelos seja prejudicada. A análise de confiabilidade, utilizada para avaliar o nível de segurança das especificações de projeto, incluiu o erro de modelo e outros parâmetros aleatórios como a resistência à ruptura do aço, ação permanente (D) e variável (L), totalizando 7092 análises em ligações parafusadas, revelando que a contribuição da variável aleatória erro de modelo na segurança dessas ligações é considerável, especialmente para razões de carregamento (Ln/Dn) entre 0,50 e 2,50. Cabe ainda observar que as especificações de projeto foram avaliadas de acordo com critérios de confiabilidade uniforme e suficiente, demonstrando que a uniformidade é alcançada de maneira mais fácil para as quatro especificações, para razões de carregamento (Ln/Dn) maiores que 2,0, e que a suficiência de segurança, na maioria das análises realizadas, não foi alcançada, principalmente para o modo de ruína de esmagamento da parede do furo, em que os índices de confiabilidade para as ligações situaram-se em torno de 2,0 a 2,5, abaixo do valor alvo de 3,5 estabelecido pelo AISI e 3,8 estabelecido pelo EUROCODE. Além disso, ao se tratar da ruptura da seção líquida, os modelos brasileiro, americano e australiano também não atingiram níveis desejáveis de segurança, contudo, fornecem probabilidades de falha bem abaixo das obtidas para o modo de ruína de esmagamento. Por fim, análises de sensibilidade revelaram que os parâmetros x/L e d/g, presentes nos modelos analíticos de previsão da ruptura da seção líquida, para a especificação brasileira e americana, não interferem na segurança estrutural das ligações. / This work presents an investigation of analytical models for predicting the tensile strength to bolted connections in thin sheets and cold-formed steel members, according to four design specifications (ABNT NBR 14762:2010, ANSI AISI S100:2007-S, AS/NZS 4600:2005 and Eurocode 3 Parte1.3:2010). The study involved 404 experimental results of bolted connections, as follows: 232 connections in thin sheets, 104 connections in angles and 68 connections in channels, in which various geometric configurations were analyzed. A total of 1616 strength analysis were performed so that statistics of the random variable model error could be constructed. Thus, the model error analysis consists of plotting the probability of error model, then for the adherence tests could then be applied satisfactorily validating theoretical functions of probability distribution for the statistical representation of random variable. A regression was used in bolted connections to describe the variation of the model error with the thickness of the sheet and to describe the model uncertainty. The analysis showed that the models can predict Brazilians and Americans, on average, net section fracture more efficiently than the other specifications, for use of coefficient of reduction of net area, and also note that all models showed a great variability of results around the mean, which makes the reliability of the models is affected. The reliability analysis used to assess the safety level of design specifications, included the model error and other random parameters such as tensile strength of steel, dead (D) and live (L) loads, totaling 7092 analysis on bolted connections, revealing that the contribution the random variable model error in the security of these connections is considerable, especially for load ratios (Ln/Dn) between 0.50 and 2.50. It should also be noted that the design specifications were evaluated according to sufficient and uniform reliability criteria showing that uniformity is achieved more easily for the four specifications, for load ratios (Ln/Dn) higher than 2.0, and that the sufficiency of security, most of the analysis, is not achieved, especially for the failure modes of bearing of the hole, in which the reliability index for the connections are located around 2.0 to 2.5, below the target value of 3.5 indicated by AISI and 3.8 indicated by EUROCODE. Furthermore, when dealing with the net section fracture, the models Brazilian, American and Australian also did not reach desirable levels of security, however, provided failure probabilities well below those obtained for the failure modes of bearing. Finally, sensitivity analysis revealed that the parameters x/L and d/g, present in the analytical models for predicting the net section fracture, the specification for Brazilian and U.S., do not affect the structural safety of the connections.

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Este trabalho apresenta uma investigação de modelos analíticos de previsão da força de tração resistente para ligações parafusadas em chapas finas e perfis de aço formados a frio, de acordo com quatro especificações de projeto (ABNT NBR 14762:2010, ANSI AISI S100:2007-S, AS/NZS 4600:2005 e EUROCODE 3 Parte1.3:2010). O estudo envolveu 404 resultados experimentais de ligações parafusadas, sendo: 232 ligações em chapas finas, 104 ligações em cantoneiras e 68 ligações em perfis U, em que diversas configurações geométricas foram analisadas. No total 1616 análises de força resistente foram realizadas de modo que estatísticas da variável aleatória erro de modelo pudessem ser construídas. Dessa forma, a análise de erro de modelo consistiu da plotagem das probabilidades do erro de modelo, para que em seguida testes de aderência pudessem ser então aplicados de modo satisfatório, validando funções teóricas de distribuição de probabilidades para a representação da informação estatística dessa variável aleatória. Uma análise de regressão foi utilizada nas ligações parafusadas para descrever a variação do erro de modelo com a espessura da chapa e para descrever a incerteza de modelo. As análises realizadas mostraram que os modelos brasileiros e americanos conseguem prever, em média, a ruptura da seção líquida de maneira mais eficiente do que as outras especificações, pois utilizam coeficientes de redução da área líquida, e também apontam que todos os modelos apresentam uma grande variabilidade dos resultados em torno da média, o que faz com que a confiabilidade dos modelos seja prejudicada. A análise de confiabilidade, utilizada para avaliar o nível de segurança das especificações de projeto, incluiu o erro de modelo e outros parâmetros aleatórios como a resistência à ruptura do aço, ação permanente (D) e variável (L), totalizando 7092 análises em ligações parafusadas, revelando que a contribuição da variável aleatória erro de modelo na segurança dessas ligações é considerável, especialmente para razões de carregamento (Ln/Dn) entre 0,50 e 2,50. Cabe ainda observar que as especificações de projeto foram avaliadas de acordo com critérios de confiabilidade uniforme e suficiente, demonstrando que a uniformidade é alcançada de maneira mais fácil para as quatro especificações, para razões de carregamento (Ln/Dn) maiores que 2,0, e que a suficiência de segurança, na maioria das análises realizadas, não foi alcançada, principalmente para o modo de ruína de esmagamento da parede do furo, em que os índices de confiabilidade para as ligações situaram-se em torno de 2,0 a 2,5, abaixo do valor alvo de 3,5 estabelecido pelo AISI e 3,8 estabelecido pelo EUROCODE. Além disso, ao se tratar da ruptura da seção líquida, os modelos brasileiro, americano e australiano também não atingiram níveis desejáveis de segurança, contudo, fornecem probabilidades de falha bem abaixo das obtidas para o modo de ruína de esmagamento. Por fim, análises de sensibilidade revelaram que os parâmetros x/L e d/g, presentes nos modelos analíticos de previsão da ruptura da seção líquida, para a especificação brasileira e americana, não interferem na segurança estrutural das ligações. / This work presents an investigation of analytical models for predicting the tensile strength to bolted connections in thin sheets and cold-formed steel members, according to four design specifications (ABNT NBR 14762:2010, ANSI AISI S100:2007-S, AS/NZS 4600:2005 and Eurocode 3 Parte1.3:2010). The study involved 404 experimental results of bolted connections, as follows: 232 connections in thin sheets, 104 connections in angles and 68 connections in channels, in which various geometric configurations were analyzed. A total of 1616 strength analysis were performed so that statistics of the random variable model error could be constructed. Thus, the model error analysis consists of plotting the probability of error model, then for the adherence tests could then be applied satisfactorily validating theoretical functions of probability distribution for the statistical representation of random variable. A regression was used in bolted connections to describe the variation of the model error with the thickness of the sheet and to describe the model uncertainty. The analysis showed that the models can predict Brazilians and Americans, on average, net section fracture more efficiently than the other specifications, for use of coefficient of reduction of net area, and also note that all models showed a great variability of results around the mean, which makes the reliability of the models is affected. The reliability analysis used to assess the safety level of design specifications, included the model error and other random parameters such as tensile strength of steel, dead (D) and live (L) loads, totaling 7092 analysis on bolted connections, revealing that the contribution the random variable model error in the security of these connections is considerable, especially for load ratios (Ln/Dn) between 0.50 and 2.50. It should also be noted that the design specifications were evaluated according to sufficient and uniform reliability criteria showing that uniformity is achieved more easily for the four specifications, for load ratios (Ln/Dn) higher than 2.0, and that the sufficiency of security, most of the analysis, is not achieved, especially for the failure modes of bearing of the hole, in which the reliability index for the connections are located around 2.0 to 2.5, below the target value of 3.5 indicated by AISI and 3.8 indicated by EUROCODE. Furthermore, when dealing with the net section fracture, the models Brazilian, American and Australian also did not reach desirable levels of security, however, provided failure probabilities well below those obtained for the failure modes of bearing. Finally, sensitivity analysis revealed that the parameters x/L and d/g, present in the analytical models for predicting the net section fracture, the specification for Brazilian and U.S., do not affect the structural safety of the connections.

This thesis tests the ability of the Lorenz's (2005) chaotic model to simulate predictability curve of the ECMWF model calculated from data over the 1986 to 2011 period and demonstrates similarity of the predictability curves for the Lorenz's model with N = 90 variables. This thesis also tests approximations of predictability curves and their differentials, aiming to correct the ECMWF model estimated parameters and thus allow for estimation of the largest Lyapunov exponent, model error and limit value of the predictability curve. The correction is based on comparing the parameters estimated for the Lorenz's and ECMWF and on comparison with the largest Lyapunov exponent (λ=0,35 day-1 ) and limit value of the predictability curve (E∞=8,2) of the Lorenz's model. Parameters are calculated from approximations made by the Quadratic hypothesis with and without model error, as well as by Logarithmic and General hypotheses and by hyperbolic tangent employing corrections with and without model error. Average value of the largest Lyapunov exponent is estimated to be λ=0,37 day-1 for the ECMWF model, limit values of the predictability curves are estimated with lower theoretically derived values and new approach of calculation of model error based on comparison of models is presented.

Climate analysts use Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) simulations to make sense of models performance in predicting extreme events such as heavy precipitation. Similarly, weather analysts use numerical weather prediction models (NWP) to simulate weather conditions either by perturbing initial conditions or by changing multiple input parameterization schemes, e.g., cumulus and microphysics schemes. These simulations are used in operational weather forecasting and for studying the role of parameterization schemes in synoptic weather events like storms. This work addresses the need for visualizing the differences in both CMIP5 and NWP model output. This work proposes three glyph designs used for communicating CMIP5 model error. It also describes Ensemble Visual eXplorer tool that provides multiple ways of visualizing NWP model output and the related input parameter space. The proposed interactive dendrogram provides an effective way to relate multiple input parameterization schemes with spatial characteristics of model uncertainty features. The glyphs that were designed to communicate CMIP5 model error are extended to encode both parameterization schemes and graduated uncertainty, to provide related insights at specific locations such as storm center and the areas surrounding it. The work analyzes different ways of using glyphs to represent parametric uncertainty using visual variables such as color and size, in conjunction with Gestalt visual properties. It demonstrates the use of visual analytics in resolving some of the issues such as visual scalability. As part of this dissertation, we evaluated three glyph designs using average precipitation rate predicted by CMIP5 simulations, and Ensemble Visual eXplorer tool using WRF 1999 March 4th, North American storm track dataset.