Made available in DSpace on 2015-03-04T18:51:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseGiusti2009.pdf: 5842084 bytes, checksum: f5eb69a245d72e4b645f97f28f880fe3 (MD5) Previous issue date: 2009-05-27 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / The purpose of the present work is to carry out a topological sensitivity analysis in constitutive multi-scale models. By making use of the Hill-Mandel Principle of Macro-Homogeneity and the concept of volume average, a variational formulation was established to derive a clearly structured axiomatic framework for constitutive multi-scale models of the present type, allowing the equilibrium equations at the micro-scale to be rigorously written through the clear identification of the functional spaces involved. This formulation lead to a structure that is particularly well-suited for the development of topological sensitivity analyses of constitutive multi-scale models of the present type. As a fundamental result of the topological sensitivity analyses carried out, tensorial fields were identified that represent the topological derivative of the macroscopic constitutive tensor when a singular perturbation is introduced at the micro-scale. The components of such tensorial fields depend on the solution of the canonical variational problems associated to the original unperturbed domain. It is worth emphasising that this result allows the topological asymptotic expansion of the macroscopic constitutive operator to be written explicitly which, in turn, makes it possible to get promptly the topological derivative for a vast class of shape functionals. In particular, in this thesis, two classical computational modeling problems are addressed within the proposed framework: stationary heat conduction and linear elasticity. Multi-scale constitutive models for both problems are firstly derived. Then, the corresponding topological derivatives are obtained by considering the micro-structure to suffer a singular perturbation characterised by the nucleation of a circular inclusion made of a material with physical properties different from those of the medium. Finally, several numerical experiments are performed which show some of the different possible manners of using the topological sensitivity tensor in the project/optimization of specialised micro-structures. These demonstrate the fundamental nature of the results obtained in this work for use in the computational modelling context. / O presente trabalho tem como propósito principal desenvolver a análise de sensibilidade topológica em modelos constitutivos multi-escala. Neste sentido, utilizando o Princípio de Macro-Homogeneidade de Hill-Mandel e o conceito de média volumétrica, foi estabelecida uma formulação variacional para derivar uma elegante estrutura axiomática de modelos constitutivos multi-escala deste tipo, permitindo escrever as equações de equilíbrio na micro-escala de maneira rigorosa através de uma clara identificação dos espaços envolvidos. Com essa formulação, obteve-se uma estrutura adequada para o desenvolvimento da análise de sensibilidade topológica de modelos constitutivos multi-escala. De fato, como resultado fundamental dessa análise, foi identificado um campo tensorial que representa a derivada topológica do tensor constitutivo macroscópico quando é introduzida uma perturbação singular na micro-escala. As componentes do mencionado campo tensorial dependem apenas das soluções dos problemas variacionais canônicos associados ao domínio original não perturbado. Cabe mencionar que através desse resultado, é possível escrever de forma explícita a expansão assintótica topológica do operador constitutivo macroscópico, permitindo obter rapidamente a derivada topológica para uma vasta classe de funcionais de forma. Em particular, neste trabalho são tratados dois problemas clássicos da modelagem computacional: condução estacionária de calor e elasticidade linear. Assim, inicialmente é desenvolvida a modelagem constitutiva multi-escala de cada um dos problemas ora mencionados. Em seguida, considerando que a micro-estrutura sofre uma perturbação singular caracterizada pela nucleação de uma inclusão circular composta de material com propriedades físicas distintas do meio, são calculadas as respectivas derivadas topológicas. Finalmente, são realizados diversos experimentos numéricos mostrando algumas das diferentes maneiras possíveis de utilização do tensor de sensibilidade topológica no projeto e/ou otimização de micro-estruturas especializadas, o que demonstra o caráter fundamental dos resultados desenvolvidos neste trabalho para a modelagem computacional.

Submitted by Guilherme Avino Ohland null (guilherme01261@aluno.feis.unesp.br) on 2017-03-04T18:34:57Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO - GUILHERME AVINO OHLAND.pdf: 5200722 bytes, checksum: 2b9af38c712c37f2ad2bc2bd13a092c5 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-03-09T13:21:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ohland_ga_me_ilha.pdf: 5200722 bytes, checksum: 2b9af38c712c37f2ad2bc2bd13a092c5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-09T13:21:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ohland_ga_me_ilha.pdf: 5200722 bytes, checksum: 2b9af38c712c37f2ad2bc2bd13a092c5 (MD5) Previous issue date: 2017-02-07 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Este trabalho tem como objetivo apresentar uma formulação do Método dos Elementos de Contorno (MEC) para análises de microestruturas heterogêneas, onde dentro da matriz podem ser definidos vazios ou inclusões com diferentes propriedades elásticas. A microestrutura é modelada por uma chapa em sub-regiões, onde diferentes valores de coeficientes de Poisson e módulo de Young podem ser definidos para cada sub-região. Para resolver as integrais de domínio escritas em termos de deslocamentos no plano, o domínio da matriz e das inclusões são discretizadas em células, onde os deslocamentos têm que ser aproximados. Assim, neste modelo, além de valores no contorno para deslocamentos e forças no plano, valores nodais de deslocamentos no plano são definidos também no domínio. Então, adotando-se técnicas de homogeneização, os valores homogeneizados para o tensor constitutivo e o tensor das tensões são calculados. A formulação é proposta dentro do contexto de análise em multi-escala de estruturas, onde a microestrutura do material é denominada de EVR (Elemento de Volume Representativo), sendo seu problema de equilíbrio definido em termos de flutuação dos deslocamentos. Neste trabalho será adotado comportamento elástico linear para os diferentes materiais (ou fases) do EVR, porém tal formulação pode ser facilmente estendida no futuro a fim de considerar deformações residuais. Nos exemplos numéricos, os resultados são comparados com uma formulação desenvolvida com o Método dos Elementos Finitos (MEF), a fim de validar o modelo proposto. / A formulation of the boundary element method (BEM) to perform elastic analysis of heterogeneous microstructures is presented. The microstructure is modelled as a zoned plate where voids or inclusions can be considered inside a matrix. Thus, each sub-region represents either the matrix or an inclusion, where different Poisson’s ratio and Young’s modulus can be defined. In the proposed model domain integrals in terms of in-plane displacements arise in the formulation, which are solved by discretizing the sub-regions into cells where the displacements are approximated. Thus, besides the boundary values for in-plane displacements and tractions, nodal values of in-plane displacements are defined in the domain. Although the proposed model can be used to analyse the stretching problem of plates composed by different materials, in this paper the formulation is proposed in the context of a multi-scale analysis, i. e. it will be used to model the RVE (Representative Volume Element), which equilibrium equation is solved in terms of displacement fluctuations. In this paper, only elastic behaviour will be considered for matrix and inclusions, although the proposed model can be extended to consider dissipative phenomena in the microstructure. To make the micro-to-macro transition necessary in a multi-scale analysis, the homogenized values for stress and constitutive tensor have to be computed adopting homogenization techniques. In a future work this formulation will be coupled to a BEM formulation to model the macro-continuum in order to perform the multi-scale using only the Boundary Element Method. Some numerical examples of heterogeneous microstructures are presented and compared to a formulation of the Finite Element Method to show the accuracy of the proposed model. / CNPq: 130642/2015-0

Orientador: Gabriela Rezende Fernandes / Resumo: Este trabalho tem como objetivo apresentar uma formulação do Método dos Elementos de Contorno (MEC) para análises de microestruturas heterogêneas, onde dentro da matriz podem ser definidos vazios ou inclusões com diferentes propriedades elásticas. A microestrutura é modelada por uma chapa em sub-regiões, onde diferentes valores de coeficientes de Poisson e módulo de Young podem ser definidos para cada sub-região. Para resolver as integrais de domínio escritas em termos de deslocamentos no plano, o domínio da matriz e das inclusões são discretizadas em células, onde os deslocamentos têm que ser aproximados. Assim, neste modelo, além de valores no contorno para deslocamentos e forças no plano, valores nodais de deslocamentos no plano são definidos também no domínio. Então, adotando-se técnicas de homogeneização, os valores homogeneizados para o tensor constitutivo e o tensor das tensões são calculados. A formulação é proposta dentro do contexto de análise em multi-escala de estruturas, onde a microestrutura do material é denominada de EVR (Elemento de Volume Representativo), sendo seu problema de equilíbrio definido em termos de flutuação dos deslocamentos. Neste trabalho será adotado comportamento elástico linear para os diferentes materiais (ou fases) do EVR, porém tal formulação pode ser facilmente estendida no futuro a fim de considerar deformações residuais. Nos exemplos numéricos, os resultados são comparados com uma formulação desenvolvida com o Método dos Elementos Fin... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

O presente trabalho tem como propósito principal desenvolver a análise de sensibilidade topológica em modelos constitutivos multi-escala. Neste sentido, utilizando o Princípio de Macro-Homogeneidade de Hill-Mandel e o conceito de média volumétrica, foi estabelecida uma formulação variacional para derivar uma elegante estrutura axiomática de modelos constitutivos multi-escala deste tipo, permitindo escrever as equações de equilíbrio na micro-escala de maneira rigorosa através de uma clara identificação dos espaços envolvidos. Com essa formulação, obteve-se uma estrutura adequada para o desenvolvimento da análise de sensibilidade topológica de modelos constitutivos multi-escala. De fato, como resultado fundamental dessa análise, foi identificado um campo tensorial que representa a derivada topológica do tensor constitutivo macroscópico quando é introduzida uma perturbação singular na micro-escala. As componentes do mencionado campo tensorial dependem apenas das soluções dos problemas variacionais canônicos associados ao domínio original não perturbado. Cabe mencionar que através desse resultado, é possível escrever de forma explícita a expansão assintótica topológica do operador constitutivo macroscópico, permitindo obter rapidamente a derivada topológica para uma vasta classe de funcionais de forma. Em particular, neste trabalho são tratados dois problemas clássicos da modelagem computacional: condução estacionária de calor e elasticidade linear. Assim, inicialmente é desenvolvida a modelagem constitutiva multi-escala de cada um dos problemas ora mencionados. Em seguida, considerando que a micro-estrutura sofre uma perturbação singular caracterizada pela nucleação de uma inclusão circular composta de material com propriedades físicas distintas do meio, são calculadas as respectivas derivadas topológicas. Finalmente, são realizados diversos experimentos numéricos mostrando algumas das diferentes maneiras possíveis de utilização do tensor de sensibilidade topológica no projeto e/ou otimização de micro-estruturas especializadas, o que demonstra o caráter fundamental dos resultados desenvolvidos neste trabalho para a modelagem computacional. / The purpose of the present work is to carry out a topological sensitivity analysis in constitutive multi-scale models. By making use of the Hill-Mandel Principle of Macro-Homogeneity and the concept of volume average, a variational formulation was established to derive a clearly structured axiomatic framework for constitutive multi-scale models of the present type, allowing the equilibrium equations at the micro-scale to be rigorously written through the clear identification of the functional spaces involved. This formulation lead to a structure that is particularly well-suited for the development of topological sensitivity analyses of constitutive multi-scale models of the present type. As a fundamental result of the topological sensitivity analyses carried out, tensorial fields were identified that represent the topological derivative of the macroscopic constitutive tensor when a singular perturbation is introduced at the micro-scale. The components of such tensorial fields depend on the solution of the canonical variational problems associated to the original unperturbed domain. It is worth emphasising that this result allows the topological asymptotic expansion of the macroscopic constitutive operator to be written explicitly which, in turn, makes it possible to get promptly the topological derivative for a vast class of shape functionals. In particular, in this thesis, two classical computational modeling problems are addressed within the proposed framework: stationary heat conduction and linear elasticity. Multi-scale constitutive models for both problems are firstly derived. Then, the corresponding topological derivatives are obtained by considering the micro-structure to suffer a singular perturbation characterised by the nucleation of a circular inclusion made of a material with physical properties different from those of the medium. Finally, several numerical experiments are performed which show some of the different possible manners of using the topological sensitivity tensor in the project/optimization of specialised micro-structures. These demonstrate the fundamental nature of the results obtained in this work for use in the computational modelling context.

Um mosaico é o conjunto de fotos de uma determinada área, recortadas e montadas técnica e artísticamente, de forma a dar a impressão de que todo o conjunto é uma única fotografia. No caso de fotografias aéreas, sua utilização soluciona o problema da necessidade de se retratar uma área de interesse mais extensa do que o campo de cobertura das lentes da câmera utilizada. O foco deste trabalho é a criação automática de mosaicos buscando encontrar a posição real de um conjunto de imagens imagens adquiridas em baixa altitude, de baixa escala, em relação à um Mapa de Base, de escala maior, realizando, assim, uma correlação entre imagens de escalas diferentes. Este problema é abordado por técnicas de análise multi-escala, mais precisamente, pela utilização de filtros de Gabor. A metodologia desenvolvida utiliza um banco de filtros de Gabor aplicado sobre uma imagem de referência de modo que, a partir da aplicação destes filtros sobre a mesma, seja possível gerar um processo automático de geração do mosaico para o restante do conjunto de imagens. Experimentos realizados utilizando o método proposto demonstram a eficácia do mesmo para imagens com texturas de orientação marcante, como o caso de imagens aéreas de plantação de eucaliptos / A mosaic is a set of pictures of a given area, technically and artistically cut and ?glued? together, giving the impression that the entire set resembles a single picture. For aerial photography, the use of mosaics solves the problem of imaging an area of interest whose dimension is much larger than that covered by the majority of the cameras available. This work focuses on the automatic creation of mosaics and aims to compute the real position of a set of images acquired at low altitudes (lower scale), in relation with a base map larger scale), by correlating images in different scales. Multi-scale analysis techniques, in particular, the Gabor filters, constitute an approach to this problem. The proposed methodology uses a bank of Gabor filters applied over a reference image in a way that an automatic process of mosaic generation, with the remaining set of images, could be carried out. Experiments have shown the efficiency of the proposed technique especially for images with clear textural orientation, for example, the case of aerial photographs of eucalyptus plantations

Um mosaico é o conjunto de fotos de uma determinada área, recortadas e montadas técnica e artísticamente, de forma a dar a impressão de que todo o conjunto é uma única fotografia. No caso de fotografias aéreas, sua utilização soluciona o problema da necessidade de se retratar uma área de interesse mais extensa do que o campo de cobertura das lentes da câmera utilizada. O foco deste trabalho é a criação automática de mosaicos buscando encontrar a posição real de um conjunto de imagens imagens adquiridas em baixa altitude, de baixa escala, em relação à um Mapa de Base, de escala maior, realizando, assim, uma correlação entre imagens de escalas diferentes. Este problema é abordado por técnicas de análise multi-escala, mais precisamente, pela utilização de filtros de Gabor. A metodologia desenvolvida utiliza um banco de filtros de Gabor aplicado sobre uma imagem de referência de modo que, a partir da aplicação destes filtros sobre a mesma, seja possível gerar um processo automático de geração do mosaico para o restante do conjunto de imagens. Experimentos realizados utilizando o método proposto demonstram a eficácia do mesmo para imagens com texturas de orientação marcante, como o caso de imagens aéreas de plantação de eucaliptos / A mosaic is a set of pictures of a given area, technically and artistically cut and ?glued? together, giving the impression that the entire set resembles a single picture. For aerial photography, the use of mosaics solves the problem of imaging an area of interest whose dimension is much larger than that covered by the majority of the cameras available. This work focuses on the automatic creation of mosaics and aims to compute the real position of a set of images acquired at low altitudes (lower scale), in relation with a base map larger scale), by correlating images in different scales. Multi-scale analysis techniques, in particular, the Gabor filters, constitute an approach to this problem. The proposed methodology uses a bank of Gabor filters applied over a reference image in a way that an automatic process of mosaic generation, with the remaining set of images, could be carried out. Experiments have shown the efficiency of the proposed technique especially for images with clear textural orientation, for example, the case of aerial photographs of eucalyptus plantations

[pt] O desenvolvimento de campos de petróleo afeta significativamente o meio geológico ao redor do reservatório. Os efeitos geomecânicos decorrentes da exploração podem ser nocivos à integridade de componentes presentes no sistema, notadamente os poços. O objetivo deste estudo foi analisar os efeitos do desenvolvimento do reservatório sobre a integridade de poços, empregando simulações de natureza fluido-mecânica e multi-escala. Para as análises globais, foi implementada e validada uma configuração de acoplamento fluido-mecânico parcial, utilizando o programa de simulação de reservatórios IMEX e o programa de análise de tensões ABAQUS, baseada na metodologia de acoplamento parcial desenvolvida pelo Grupo de Tecnologia e Engenharia de Petróleo da PUC-Rio. A conexão teórica entre modelos de poço e reservatório foi estabelecida através de um workflow multi-escala, desenvolvido para nortear a análise de integridade de poços em virtude dos efeitos de produção. Para a otimização da conexão numérica entre os modelos de diferentes escalas, foi desenvolvido um módulo gerenciador de análises locais, denominado Módulo APOLLO, capaz de incluir na simulação local as etapas de perfuração e completação do poço, bem como os efeitos geomecânicos provenientes da simulação global acoplada. Análises acopladas e multi-escala foram realizadas em dois poços hipotéticos, presentes em um modelo de reservatório com a geometria do Campo de Namorado. Através das ferramentas desenvolvidas nesta Tese, foi possível realizar uma previsão detalhada e precisa do mecanismo que levou os poços avaliados ao colapso. Constatou-se que o caráter dos estados limites observados foi essencialmente tridimensional, bem como dependente da abordagem de acoplamento empregada na simulação global. / [en] The development of petroleum fields affects substantially the geological environment around the reservoir. The geomechanical effects arising from hydrocarbon exploration may present harmful effects on the integrity of the system components, particularly the wells. The aim of this work was to analyze the reservoir development effects over the well integrity, employing fluid-mechanical and multi-scale simulations. For the global analyzes, it was implemented and validated a fluid-mechanic partial coupling configuration, using the reservoir simulation software IMEX and the stress analysis software ABAQUS, based on the coupling methodology developed by the Group of Technology and Petroleum Engineering of PUC-Rio. The theoretical connection between the models of reservoir and wells was established by a multi-scale workflow, which was developed to guide the well integrity analysis due to production effects. In order to optimize the numerical connection between distinct scale models, it was developed a local analysis manager, called APOLLO module, which can include the steps of drilling and completion, as well as the geomechanical effects from the global simulation, in the local simulations. Coupled multi-scale analyzes were performed in two hypothetical wells, present in a reservoir model based on the geometry of the Namorado Field. Through the tools developed in this Thesis, it was possible to perform a detailed and accurate prediction of the mechanism that leads the evaluated wells to the collapse. It was found that the character of the observed limit states was essentially three-dimensional, as well as dependent of the coupling approach employed on the global simulation.

Sabe-se que na Engenharia há uma larga utilização de uma gama de materiais (concreto, aço, compósitos, solos etc.), os quais, de forma prática são analisados macroscopicamente naquilo que diz respeito a diversos fatores que influem no seu comportamento, como por exemplo, resistência, módulo de elasticidade, rigidez, dentre outras características. No entanto, estes materiais, em sua maioria heterogêneos, possuem tais comportamentos intrinsicamente relacionados à sua estrutura microscópica, a qual nos mostra que um material é o resultado de uma grande combinação de elementos dentro de sua composição, os quais irão reger tais propriedades. Os materiais podem ser estudados em diversas escalas, a qual dependerá do nível de detalhamento a ser atingido, de tal modo que a mesma pode variar desde o meio particulado até seu meio atômico. Uma das principais vantagens dos modelos multi-escala é a visualização, por parte do analista, das interações entre os constituintes do compósito, o que permite um melhor entendimento do comportamento do material e dos fenômenos de deterioração que ocorrem nas escalas menores e que determinam o comportamento da estrutura na escala maior. O objetivo do presente trabalho é fornecer uma revisão da aplicação de tais modelos, bem como estudar tais elementos diferenciais do material, em sua individualidade (como um meio contínuo), para então, através de um volume representativo, determinar as propriedades do material heterogêneo através de um modelo, representando assim o comportamento do conjunto de tais elementos, de tal modo a se tornar possível a avaliação dos impactos de eventuais mudanças em cada elemento no comportamento do material. / It is known that in Engineering there is a wide use of a range of materials (concrete, steel, composites, soils, etc.), which are practically analyzed macroscopically with respect to several factors that influence their behavior, such as for example, strength, modulus of elasticity, rigidity, among other characteristics. However, these materials, mostly heterogeneous, possess such behaviors intrinsically related to their microscopic structure, which shows us that a material is the result of a great combination of elements within its composition, which will govern such properties. The materials can be studied at various scales, which will depend on the level of detail being reached, such that it can vary from the particulate medium to its atomic medium. One of the main advantages of multi-scale models is the analyst\'s visualization of the interactions between the constituents of the composite, which allows a better understanding of the behavior of the material and of the deterioration phenomena occurring in the smaller scales that determine the behavior on the larger scale. The objective of the present work is to provide a review of the application of such models, as well as to study such differential elements of the material, in their individuality (as a continuous medium), to then, through a representative volume, determine the properties of the heterogeneous material through of a model, thus representing the behavior of the set of such elements, so as to make possible the evaluation of the impacts of eventual changes in each element in the behavior of the material.

[ES] La vulnerabilidad urbana es un problema a cuya solución la planificación estratégica urbana puede realizar una importante contribución, y cuya evaluación ha despertado un interés creciente en diferentes países. En España, este interés ha cristalizado en forma de Observatorio de Vulnerabilidad Urbana, donde se ofrece una evaluación que clasifica barrios en vulnerables o no vulnerables de acuerdo a tres indicadores básicos. Esta evaluación, sin embargo, no se ajusta aún a los requisitos actuales en materia de planificación estratégica, dificultando así su implementación en este tipo de procesos y haciendo necesaria su actualización. La tendencia actual en planificación estratégica urbana se caracteriza por una serie de atributos que han sido objeto de desigual interés por parte de la comunidad científica, dando lugar a diferentes grados de avance en los métodos con los que implementarlos. Estos métodos tienen por objetivo posibilitar el empleo de enfoques cognitivos, e incorporar procesos participativos en el diseño de estrategias como medio de legitimarlas y para captar las preferencias de los diferentes interesados. También persiguen modelizar la naturaleza dinámica y multi-escala de los aspectos tanto temporales como político-administrativos que afectan a los problemas de planificación propios de este campo. La capacidad estratégica es, así mismo, otra cualidad demandada, para lo cual el empleo de enfoques multi-objetivo ofrecen una alternativa válida a la hora de localizar estrategias con las que hacer frente a los diversos problemas que acucian a nuestra sociedad. Toda estrategia, además, cifra buena parte de sus posibilidades de éxito en una correcta apreciación de las circunstancias que la rodean lo cual, por otro lado, la hace dependiente de las incertidumbres asociadas. En el ámbito de la planificación estratégica urbana, la creciente necesidad de incorporar estas incertidumbres a los procesos decisionales ha marcado la evolución que ha experimentado dicho campo, dando lugar al desarrollo de diferentes métodos de evaluación basados en la generación de escenarios y el análisis de alternativas bajo estos supuestos. Estos métodos analizan el comportamiento de diferentes estrategias a lo largo de un conjunto de escenarios que pueden ser óptimos o pésimos, pero no ambos. Esta laguna supone una limitación a la hora de identificar estrategias a la vez robustas frente a los escenarios más adversos, y sensibles frente a los más favorables. Entre estas técnicas, además, no figura ningún intento por incorporar la incertidumbre relacional, característica en sistemas de infraestructura implementados a lo largo de diferentes escalas político-administrativas. Esta investigación propone solucionar dichas carencias mediante un sistema de soporte decisional integrado por diversos módulos que, en sintonía con los atributos actualmente exigibles a toda herramienta de planificación estratégica, cubra el proceso decisional completo. Partiendo de la selección de un modelo apropiado de evaluación de vulnerabilidad urbana, el sistema propuesto genera alternativas de planificación con las que hacerla frente, y permite seleccionar aquella que ofrezca un balance adecuado de riesgos y oportunidades. Así mismo, al final del proceso se ofrece un conjunto óptimo de medidas, en forma de sistema relacional, con las que acompañar la implementación de la alternativa elegida a través del tejido político-administrativo de un territorio. Como consecuencia, es de esperar que la aplicación de la metodología propuesta contribuya a una mejor distribución de los importantes recursos movilizados para reducir la vulnerabilidad urbana y mejorar la resiliencia. Además, el sistema decisional está compuesto por una serie de métodos de caracterización, propuesta de alternativas y evaluación de incertidumbres, aplicables a problemas similares que puedan resultar de interés en el campo de la plan / [CAT] La vulnerabilitat urbana és un probleme a la solució la planificació estratègica urbana pot realitzar una important contribució, de manera que la seva avaluació ha despertat un interès creixent en diferents països. A Espanya, aquest interès ha cristal·litzat en forma de Observatori de Vulnerabilitat Urbana, on s'ofereix una avaluació que permet classificar barris en vulnerables o no vulnerables d'acord a tres indicadors bàsics. Aquesta avaluació, però, no s'ajusta encara als requisits actuals en matèria de planificació estratègica, dificultant així la seva implementació en aquest tipus de processos i fent necessària la seva actualització. Juntament amb l'apreciació d'incerteses, la tendència actual en planificació estratègica urbana es caracteritza per una sèrie d'atributs que han estat objecte de desigual interès per part de la comunitat científica, donant lloc a diferents graus d'avanç en els mètodes amb els quals implementar-los. Aquests mètodes tenen per objectiu possibilitar l'ocupació d'enfocaments cognitius, i incorporar processos participatius en el disseny d'estratègies com a mitjà de legitimar-i per captar preferències dels diferents interessats. També persegueixen modelitzar la naturalesa dinàmica i multi-escala dels aspectes tant temporals com politicoadministratius que afecten els problemes de planificació propis d'aquest camp. La capacitat estratègica és, així mateix, una altra qualitat demandada, per la qual cosa l'ocupació d'enfocaments multi-objectiu ofereixen una alternativa vàlida a l'hora de localitzar estratègies amb què fer front als problemes que apressen a la nostra societat. Tota estratègia xifra, en gran mesura, les seves possibilitats d'èxit en una correcta apreciació de les circumstàncies que l'envolten la qual cosa, d'altra banda, es pot veure seriosament compromès per les incerteses associades. En l'àmbit de la planificació estratègica urbana, la creixent necessitat d'incorporar aquestes incerteses als processos de decisió ha marcat l'evolució que ha experimentat aquest camp, donant lloc al desenvolupament de diferents mètodes d'avaluació basats en la generació d'escenaris i l'anàlisi d'alternatives sota aquests supòsits. D'altra banda, els mètodes d'avaluació d'incertesa esmentats analitzen el comportament de diferents estratègies al llarg d'un conjunt d'escenaris que poden ser òptims, o pèssims, però no ambdós. Aquesta llacuna suposa una limitació a l'hora d'identificar estratègies robustes enfront dels escenaris més adversos, i sensibles davant els més favorables. Entre aquestes tècniques, d'altra banda, no figura cap intent per incorporar la incertesa relacional, característica en sistemes d'infraestructura implementats al llarg de diferents escales politicoadministratives. Aquesta investigació proposa solucionar aquestes mancances mitjançant un sistema de suport decisional integrat per diversos mòduls que, en sintonia amb els atributs actualment exigibles a tota eina de planificació estratègica, cobreixi el procés de decisió complet. Partint de la selecció d'un model apropiat d'avaluació de vulnerabilitat urbana, el sistema proposat genera alternatives de planificació amb què combatre-la, i permet seleccionar aquella que ofereixi un balanç adequat de riscos i oportunitats. Així mateix, al final del procés s'ofereix un conjunt òptim de mesures, en forma de sistema relacional, amb les quals acompanyar la implementació de l'alternativa escollida a través del teixit politicoadministratiu d'un territori. Com a conseqüència, és d'esperar que l'aplicació de la metodologia proposada contribueixi a una millor distribució dels importants recursos mobilitzats per reduir la vulnerabilitat urbana i millorar la resiliència. A més, el sistema de decisió planteja un conjunt de mètodes de caracterització, proposta d'alternatives i avaluació d'incerteses, aplicables a problemes similars que puguin resultar d'in / [EN] Urban vulnerability is a problems whose evaluation has aroused growing interest in different countries, and to whose solution urban strategic planning can render important contributions. This interest, in Spain, crystallized in the Urban Vulnerability Observatory, allowing neighborhoods to be classified as vulnerable or non-vulnerable according to three basic indicators. This evaluation does not meet, however, the requirements curently demanded by strategic planning, which makes it inadequate for its implementation into strategic planning processes, making it necessary to update it. The current trend in urban strategic planning is characterized by a series of attributes that have been object of unequal interest on the part of the scientific community, giving rise to different degrees of progress in the methods with which to implement them. These methods are intended to afford cognitive approaches, and incorporate participatory processes in the design of strategies as a means of legitimizing them and to capture preferences of the different stakeholders. They also seek to model the dynamic and multi-scale nature of both temporal and political-administrative aspects that affect the planning problems relating this field. The strategic capacity is, likewise, another quality demanded, for which the use of multi-objective approaches offer a valid alternative when it comes to locating strategies with which to deal with the real-world problems that beset our society. Besides, whatever the strategy we analize its chances for succes relies, to a large extent, on the propper appreciation of the circumstances surrounding it which, on the other hand, makes it dependent of the uncertainties associated to the problem at stake. In the field of urban strategic planning, the growing need to address these uncertainties by incorporating them into decision-making processes, has marked the evolution of this field. As a consequence, different evaluation methods have been developed based on the generation of scenarios and the analysis of alternatives under these assumptions. These methods analyze the behavior of different strategies along a set of scenarios focused on worst or best cases, but not on both. This gap is a limitation when seeking strategies being simultaneously robust against the most adverse scenarios, and sensitive to the most favorable ones. Among these techniques, on the other hand, there is no attempt to incorporate the relational uncertainty, characteristic of infrastructure systems implemented along different political-administrative scales. This research proposes to solve these deficiencies through a decisional support system composed of various modules that, in line with the attributes currently required by any strategic planning tool, cover the entire decisional process. Based on the selection of an appropriate urban vulnerability assessment model, the proposed decisión framework generates planning alternatives with which to address urban vulnerability, and allows selecting the one that offers an adequate balance of risks and opportunities. Likewise, at the end of the process an optimal set of policy measures, in the form of a system of relational contracts, is offered with which to accompany the implementation of the chosen alternative through the multiple political-administrative scales of a territory. As a consequence, it is expected that the application of the proposed methodology to real decisión-making contributes to a better distribution of the important resources mobilized to reduce urban vulnerability and improve resilience. In addition, the decision system integrates a set of methods for evaluating concepts, generation of planning alternatives and evaluation of uncertainties, that are applicable to similar problems that may be of interest in the field of urban strategic planning. / Salas Herranz, J. (2019). Vulnerabilidad Urbana, nueva caracterización y metodología para el diseño de escenarios óptimos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/119115 / TESIS

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:51:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseEsbel.pdf: 1480858 bytes, checksum: c16438606b97781ccf3a3353c4d9f319 (MD5) Previous issue date: 2010-02-28 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / The study of the mechanisms that set off allergic reactions is being a subject of great scientific interest. Anaphylaxis, severe systemic allergic reaction, occupies a prominence place in researches. Different laboratory experiments, in vivo as well as in vitro, and also different mathematical models based on experimental results, tries to investigate if mast cells takes part in those mechanisms or not. However, the obtained results are inconclusive, dividing the scientific community in two groups: one considering that mast cells have a prime role in releasing histamine, and another one which considers that histamine is not the determinative neurotransmitter in the anaphylactic reaction. Previous works proposed differential models to simulate processes related to anaphylactic reactions in the cellular scale for the cell membrane potential generation mechanism. More recently, it has been proposed a probabilistic model, in the tissue scale, to simulate an in vitro antigen response. In the organism level scale, multi-compartimental models have been proposed for the kinetics of histamine in the blood. Nevertheless, no work, until now, has proposed the construction of a model that is able to describe the processes that participate in the mechanism of anaphylactic reaction in different scales. In this work, a model is proposed that integrates the cellular and the tissue scales, allowing to model in vitro experiments, being capable to be extended to the organism scale by the inclusion of the blood flow to model in vivo experiments. The proposed model couples the electric response in the cellular level with the reaction-diffusion of histamine and antigens in the tissue, considering the reaction mechanism mediated by the mast cells. To integrate these two scales, it is proposed here a constitutive relation based on experimental results for the mechanical response (tissue contraction) to electric stimulus. This model allows to design experiments specifically related to the anaphylaxis reaction, indicating the parameters that should be estimated. With this model, numerical simulations have been performed for a wide variation range of the parameters to identify the different domains of the model. A dimensionless parameter based analysis is presented for the obtained results. / O estudo dos mecanismos que desencadeiam as reações alérgicas é um tema de grande interesse científico na atualidade. A anafilaxia, reação alérgica sistêmica severa, tem ocupado um lugar de destaque nas pesquisas. Diferentes experimentos em laboratório, tanto in vivo quanto in vitro, assim como diferentes modelos matemáticos baseados nos resultados experimentais, têm procurado investigar a participação ou não dos mastócitos nesse mecanismo. No entanto, os resultados obtidos não são conclusivos, dividindo a comunidade científica em dois grupos: os que consideram determinante o papel dos mastócitos responsáveis pela liberação de histamina e os que consideram que a histamina não é o neurotransmissor determinante na reação anafilática. Trabalhos anteriores propuseram modelos diferenciais para simular processos relacionados com a reação anafilática na escala celular para o mecanismo de geração de potencial na membrana das células. Mais recentemente foi proposto, a nível de tecido, um modelo probabilístico para simular a resposta in vitro a antígenos. A nível de organismo têm sido propostos modelos de multi compartimentos para a cinética da histamina no fluido sanguíneo. Contudo, nenhum trabalho até o momento abordou a construção de um modelo capaz de descrever os processos que participam no mecanismo de reação anafilática nas diversas escalas. Neste trabalho propomos um modelo que integra as escalas celular e do tecido, que permite modelar experimentos in vitro, e que pode ser estendido para escala do organismo incluindo o fluxo sanguíneo para modelar experimentos in vivo. O modelo proposto integra o mecanismo de resposta elétrica a nível celular com o processo de reação-difusão da histamina e dos antígenos no tecido, considerando o mecanismo de reação mediado por mastócitos. Para integrar as duas escalas propomos uma relação constitutiva baseada em resultados experimentais da resposta mecânica (contração do tecido) a estímulos elétricos. Este modelo permite o desenho de novos experimentos especificamente direcionados ao estudo da reação anafilática, indicando os parâmetros a serem estimados. Utilizando-se o modelo proposto, foram realizadas simulações numéricas para uma ampla faixa de variação dos parâmetros visando identificar domínios com diferentes comportamentos do modelo. Uma análise dos resultados obtidos baseada em parâmetros adimensionais é apresentada.