No description available.

No description available.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-12Bitstream added on 2014-06-13T20:27:39Z : No. of bitstreams: 1 bertolucci_fs_me_ilha.pdf: 2860301 bytes, checksum: 3f3004f9d02861054ffe5fb10b1b2e7d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A indústria estruturas de concretos pré-moldados possui como grande preocupação a ligação entre seus elementos, tendo em vista que a mesma exerce grande influência no comportamento da estrutura, sendo responsável pela transmissão e redistribuição dos esforços na estrutura. A grande diferença entre estruturas pré-moldadas e estruturas de concreto moldadas “in loco” em relação ao seu comportamento estrutural está na ligação entre seus elementos. As ligações apresentam certa deformação quando solicitadas, recebendo na literatura técnica a denominação de ligações semi-rígidas. Dessa forma, buscou-se estudar todos os grautes existentes no mercado e desenvolver um compósito cimentício de fácil preparo e de baixo custo, do tipo calda de cimento e argamassa, que apresentasse características mecânicas similares aos grautes. Foram desenvolvidas duas caldas de cimento e uma argamassa, as quais foram submetidas juntamente com os grautes selecionados a ensaios específicos de propriedades adesão e aderência. Dentre as principais conclusões obtidas podem ser ressaltadas que a grande parte dos grautes possui problemas de fluidez dificultando o preenchimento total das ligações e sua aplicação. Em relação à aderência as duas caldas de cimento e a argamassa apresentaram comportamento semelhante indicando que há uma boa condição de aderência e, os grautes, devido à sua grande diferença de composição, tiveram comportamentos distintos / One of the concerns of the precast concrete industry is the connection among their different types of elements, in order that they strongly influence the behavior of the structural group, being responsible for the transmission and redistribution of the efforts in the structure. Among the differences between precast structures and concrete structures shaped “in loco” we have the concern about the structural behavior of the link between its elements. The links have shown some deformation when tested, receiving in the technical literature the name of semi-rigid connections. For that the concrete’s precast structure has the behavior of a monolithic structure it’s necessary the solidarization of the connection which is made by filling the vertical and horizontal niches with the aid of the grout. In this paper, we aimed to study some grouts of the Brazilian market and, at the same time, develop a cimentitius composite of easy prepare and low cost, of the cement paste and mortar types, with similar mechanical characteristics to industrialized grouts to be used in the filling of the precast structures. It was rheologically and mechanically created and evaluated two kinds of cement grout and one mortar composition that were submitted along with the selected grouts to an evaluation of their rheological behavior, and to specific tests of their mechanical properties of adhesion and bond. This study let us conclude that the cement paste and mortar developed showed a similar rheological behavior to the Herschel-Bulkley, besides to a good condition of bond and a good behavior in the structure link when compared to some industrialized grouts. Not all the evaluated grouts showed appropriate behaviors for joints’ filling

Airships provide an eco-friendly and cost-effective means to suit sustained airborne operations. Smaller autonomous airships are highly susceptible to adverse atmospheric conditions owing to their under-actuated, underpowered and bulky size relative to other types of unmanned aerial vehicles (UAVs). To mitigate these limitations, careful considerations of the size and shape must be made at the design stage. This research presents a methodology for obtaining an optimized shape of a semi-rigid airship. Rapid descent of the LTA ship is achieved by means of a moving gondola attached to a rigid keel mounted under the helium envelope from the bow to the mid-section of the hull. The study entails the application of a robust hybrid genetic algorithm (HGA) for the multi-disciplinary design and optimization of an airship capable of rapid descent, with lower drag and optimum surface area. A comprehensive sensitivity analysis was also performed on the basis of algorithmic parameters and atmospheric conditions. With the help of HGA, a semi-rigid airship capable of carrying a payload of 0.25 kg to 1.0 kg and capable of pitching at right angles is conceptually designed. The algorithm is also tested on commercially available vehicles to validate the results. In multi-objective optimization problems (MOOPs), the significance of different objectives is dependent on the user.

This thesis presents an assessment of a modular flap-type wave energy converter. Comparisons are made to an equivalent width rigid device. All quoted relative difference results here use the rigid device as the reference point. The variables that are evaluated are the power capture and surge and yaw foundation loads. The power capture is evaluated at both module and device level, while the foundation loads are assessed just at the device level. The investigation is carried out through testing of a 30th scale physical model in a wave tank. A key output from the work is the development of the physical model. The model consists of six flap modules, mounted on a common base structure. Each module contains a highly controllable and compact power take off system. The devices are tested in a range of conditions, primarily consisting of regular waves of different period and direction. The damping strategy employed is the simplest approach available, setting the achievable damping level on each module to be the same. For the modular device in head-on regular waves, the results show that the power capture increases significantly moving from the outer to the central modules. On average, the central pair of modules produce 68 % of the total mean power, the inner modules 25 % and the outer modules only 7 %. Between the devices, it is shown that the power captures in head-on waves are similar, with a mean relative difference of -3 %, with +/-5 % uncertainty. Thus, no statistically significant change in power capture is shown. In off-angle waves, the mean relative difference is –1 %, with +/-4 % uncertainty. However, for the highest wave direction that was tested in, 27.5 degrees, the modular device outperforms the rigid flap, by 10 %, with uncertainty of +/-1 %. The surge foundation loads are shown to be very similar for the two devices - in head-on waves, the mean relative difference is +2 %. Depending on the level of applied damping, however, significant differences in the yaw foundation loads are shown. Using damping where the power capture is maximised, the yaw loads increase by a mean of 10 %; using damping where the power to load ratio is instead maximised, the modular yaw loads are 26 % lower. Finally, the economics of the power production is estimated through division of the power capture with a cost metric, the foundation loads. While this does not provide a full techno-economic assessment, it effectively captures the interdependency of the power capture and foundation loads for the devices. The mean relative differences in the power per load ratios of the devices are found to be similar across the wave conditions. In the head-on waves, the differences are between –8 and –0.4 %, depending on damping strategy; in the off-angle waves, the differences are between –6 and +10 %. For both sets of wave conditions, the modular flap performs better when the damping is set to maximise the ratio of power capture to foundation loads. The work concludes that the modular and rigid devices produce power and experience foundation loads at similar levels in head-on waves. Given the high power capture efficiency, nearshore location, simple mode of operation and high survivability of the flap-type WEC, this suggests that the modular device is a viable stand-alone concept. The work also finds that in off-angle waves, some benefits can be achieved with an appropriately damped modular system, notably in improved power capture and reduced yaw foundation loads. These could reduce the sensitivity that flap-type devices have in off-angle waves and allow expansion of the width and hence capacity of machines. Further work should extend the wave conditions tested in, by using more irregular and directional waves, and investigate more damping strategies and geometries. Economic assessment should also be carried out.

Este estudo tem como objetivo analisar os comportamentos hidráulico, mecânico e microestrutural de misturas compostas, por solo residual arenito Botucatu e bentonita sódica, com e sem adição de cimento, quando permeadas por água (H2O), soda cáustica (NaOH), na concentração de 5% e ácido sulfúrico (H2SO4) na mesma concentração para sua possível utilização em barreiras de contenção de contaminantes do tipo slurry wall. O arenito, solo areno-siltoso característico da região de São Leopoldo/ RS, compõe a matriz das misturas, sendo que a bentonita sódica confere a estas características impermeabilizantes, imprescindíveis às barreiras hidráulicas de contenção. O cimento, além de fazer com que a mistura adquira resistência, interfere na reatividade da barreira, mediante os contaminantes utilizados. A estimativa da eficiência destas misturas baseou-se na comparação entre os valores do coeficiente de condutividade hidráulica, resistência à compressão simples e parâmetros de compressibilidade determinados através dos ensaios de compressão confinada, apresentados nos ensaios com e sem contaminação, conjuntamente com a análise microestrutural das misturas nas mesmas situações. Foram feitas análises químicas por Difração de Raios-x, Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e Análise Química Elementar (EDS) visando à explicação ordinária das causas microestruturais que levam as misturas a determinado comportamento sob percolação de contaminantes. Na busca do efeito de cada componente sobre o comportamento final de determinada mistura, houve a necessidade de realizar análises químicas e microscópicas individuais, também sob interferência ou não de substâncias agressivas. A partir deste estudo foi possível inferir que a mistura solo-cimentobentonita, é adequada à utilização como barreira vertical quando o contaminante for ácido sulfúrico, por no mínimo 20 semanas, já que a eficiência da mesma foi comprovada pela realização de ensaios no permeâmetro de parede rígida, considerado adequado para este tipo. O uso da mistura solo bentonita para barreiras verticais pode ser emergencial visto que quando o contaminante for soda cáustica a mistura resiste por 4 dias. / The objective of this study is to analyze the hydraulic, mechanical and micro-structural conduct of composite mixtures of Botucatu residual soil and sodic bentonite, with and without cement addition, when permeated by water (H2O), caustic soda (NaOH) in a concentration of 5% and sulfuric acid in the same concentration to their possible utilization in contention of contaminant barriers of the slurry walls type. The sandy soil constitutes part of the matrix of the mixtures. The sodic bentonite confers to these mixture essential waterproof characteristics of hydraulic barriers of containment. The cement interferes on the barrier reactivity moreover add resistance to the mixture by the contaminants that were utilized. The efficiency estimation of these mixtures was established by comparison between hydraulic conductive coefficient, unconfined compression strength and one dimensional compressibility presented on the tests with or without contamination, with the mixture micro-structural and chemical analysis on the same situations: X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, Elemental Chemical Analysis (EDS), they want to explain the micro-structural causes that make the mixtures to determinate behavior by percolating of contaminants. Searching the effect of all components about the final behavior of determined mixture there was the necessity to carry out chemical and microscopically individual analysis also by aggressive or non-aggressive substances interference. After completed the study, it is possible to affirm that the soil-cement-bentonite mixture, is good for using as a vertical barrier when the contaminant is sulfuric acid, based on the results of rigid wall permeameter, adequate for this kind of mixture. The use of soilbentonite mixture as vertical barrier for caustic soda could be done just in emergency cases and for a short period of time, once that after some time the barrier reduces drastically its efficiency.

Este trabalho aborda ligações semi-rígidas com o objetivo de verificar a influência da flexibilidade na análise de estruturas metálicas, com o propósito de apresentar um modelo que represente o real comportamento das conexões assumindo uma situação intermediária entre totalmente rígida e totalmente flexível. Os procedimentos empregados para determinar as propriedades destas conexões estão embasados nos métodos descritos pelo anexo J do Eurocode 3 e recomendações do BCSA/SCI. Com intuito de automatizar o cálculo das conexões semi-rígidas foi implementado um programa computacional que fornece as propriedades necessárias das ligações entre vigas e pilares através da entrada de dados geométricos e especificações do material empregado. São abordadas ligações soldadas e ligações parafusadas com chapa de extremidade.O trabalho apresenta, ainda, uma avaliação da redistribuição de solicitações nas estruturas de aço. Fazendo a análise de um pórtico plano empregando molas rotacionais nos nós de encontro entre vigas e pilares inserindo a rigidez rotacional obtida através dos procedimentos numéricos apresentados neste trabalho. Esta mesma estrutura foi analisada da maneira tradicional, ou seja, considerando nós rígidos no encontro entre vigas e pilares. Através da analogia entre os resultados obtidos pelas duas análises é possível visualizar a diferença entre a distribuição nas solicitações. Dessa forma, é possível verificar a influência da rigidez das ligações na análise das estruturas metálicas. / This work approaches semi-rigid connections with the purpose to verify the influence of connections in the analysis of steel structures, with the intention to present a model that represents the real behavior of the connections assuming an intermediate situation between totally rigid and totally pinned. The used procedures to determine the properties of these connections are based in the described methods for the Annex J of the Eurocode 3 and BCSA/SCI. With intention to speed the calculations of the semi-rigid connections a computational program was implemented that supplies to the necessary properties of the connections between beams and columns through the geometric data entry and specifications of the employed material. They are boarded welded connections and connections bolted with extend end plate. The work presents, still, an evaluation of the new distribution of loads in the steel structures. Making the analysis of a plain frame using rotational springs between beams and columns inserting the gotten rotational rigidity through the presented numerical procedures in this work. This same structure was analyzed in the traditional way, that is, considering rigid we in the meeting between beams and columns. Through the analogy it enters the results gotten for the two analyses is possible to visualize the difference enters the distribution in the requests. Of this form, it is possible to verify the influence of flexibility in the analysis of the metallic structures.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a capacidade de detecção e dimensionamento de descontinuidades internas em juntas soldadas dissimilares e cladeadas com a utilização da inspeção por ultrassom através da técnica de Phased Array. Este estudo se justifica pela possibilidade da aplicação desses materiais nas atividades de exploração de petróleo no campo offshore com a utilização de dutos rígidos de aço carbono com revestimento interno de Inconel. As juntas circunferenciais foram soldadas com material austenítico e foram realizados ensaios com juntas sem a realização do amanteigamento do bisel e com corpos de provas que receberam camadas de amanteigamento que tem a finalidade de aumentar a resistência à corrosão-fadiga da junta circunferencial. A tubulação soldada tinha como material de base um aço ferrítico API 5L X-52 com revestimento interno de Inconel 625. As descontinuidades foram inseridas nos passes de raiz fabricadas com o processo de soldagem TIG, nos passes de enchimento através do processo por eletrodos revestidos e na região da raiz através do processo de eletroerosão com a finalidade de simular uma falta de fusão na raiz. Para as inspeções foram adotados as varreduras setorial e linear com duas posições do cabeçote em relação à linha de centro da solda. Estas foram realizadas com o intuito de avaliar a capacidade de detecção e dimensionamento das descontinuidades através da utilização de ondas transversais com freqüência de 5 MHz e assim analisar os resultados encontrados para poder viabilizar a aplicação desta técnica como ferramenta de inspeção nestes equipamentos. Análises metalográficas serviram para realizar o dimensionamento real das descontinuidades e caracterizar a micrografia do metal de base, zona afetada pelo calor e metal de solda para poder correlacioná-los com os resultados encontrados nas inspeções por Phased Array. Assim com os resultados encontrados foi possível demonstrar a possibilidade de aplicação da técnica de Phased Array na inspeção das juntas dissimilares e cladeadas. / This work aims to evaluate the detection capability and sizing of internal discontinuities in dissimilar welded and claded joints with the use of Phased Array ultrasonic inspection technique. This study was performed due to the possibility of the application of those materials in the activities of exploration of petroleum in the offshore field with the use of rigid risers of carbon steel with internal covering of Inconel. The girths joints were welded with material austenitic and testing were accomplished with joints without the realization of the buttering of the bevel and with specimens that received layers of buttering that has the purpose of increasing the resistance to the corrosion-fatigue of the girth joint. The welded piping had as base material a ferritic steel API 5L X-52 with internal overlay of Inconel 625. The discontinuities were inserted in the root pass manufactured with the welding process TIG, in the filler pass through the process by covered electrodes and in the area of the root through the electric discharge machining process with the purpose of simulating a lack of fusion in the root. For the inspections the sectorial and linear sweepings were adopted with two positions of the transducer in relation to the line of center of the weld. This was performed with the intention of evaluating the detection capacity and sizing of discontinuities through the use of shear waves frequently of 5 MHz and like this to analyze the results found to make possible the application of this technique as inspection tool in these equipments. Metallographic analyses were to accomplish the real sizing of the discontinuities and to characterize the micrograph of the base metal, affected area for the heat and weld metal to correlate them with the results found in the inspections by Phased Array. Like this with the found results it was possible to demonstrate the possibility of application of Phased Array technique in the inspection of the dissimilar and claded joints.

[pt] Um problema bem conhecido da Mecânica Clássica consiste no estudo do movimento de um corpo no espaço, especialmente quando o problema é conservativo e livre de forças. Este trabalho utiliza ferramentas modernas da Dinâmica para interpretar os movimentos com grande amplitude, ultrapassando os limites de estabilidade obtidos pelo conceito de Lyapunov. O problema da singularidade numérica que ocorre utilizando-se ângulos de Cardan pode ser eliminado com a descrição por quatérnios. A versatilidade dos quatérnios na Dinâmica é discutida, assim como a dificuldade do estudo do movimento próximo aos pontos de singularidade usando ângulos cardânicos. Enfatiza-se a influência dos momentos principais de inércia na estabilidade do movimento. Obtém-se um valor numérico da energia cinética mínima necessária para que o movimento atravesse o limite de estabilidade. O giroscópio Magnus é um instrumento educacional muito conveniente no estudo do movimento de um corpo livre no espaço. O rotor desse giroscópio representa um corpo em uma suspensão cardânica com anel externo e interno, o que dá ao corpo a liberdade de movimento necessária. Desenvolve-se nesta tese o modelo matemático de um corpo em suspensão cardânica, incluindo-se o atrito existente entre os componentes do sistema mecânico (além de considerar as inércias do rotor e dos anéis ou quadros). O problema da singularidade na descrição com rotações seqüenciais, que existe no caso de um corpo no espaço, é eliminado quando se considera a inércia dos quadros. Estuda-se o comportamento do giroscópio ao longo do tempo, sem outras restrições, considerando a perda de energia cinética devido ao atrito. Avalia-se também como a mudança dos momentos de inércia influencia a estabilidade do movimento do sistema. / [en] A well known conservative problem in Classical Mechanics consists in the force free motion of a body in space. This work uses modern tools from Dynamics to interpret great amplitude movements crossing the limits of stability in the concept of Lyapunov. The numerical singularity that arises with the use of Cadan angles can be eliminated with quaternion representation. The versatility of quaternions in Dynamics is discussed, as well as the difficulty in investigating the motion near to singularity points when using cardanic angles. The influence of the principal moments of inertia on the stability of the motion is discussed. A numerical value for the minimal kinetic energy to cross the stability border is obtained. The Magnus Gyroscope is an educational instrument, very convenient in the study of the motion of a free body in outer space. The rotor of this gyroscope represents the body on a cardanic suspension with outer and inner ring, which gives the body the necessary freedom of motion. In this work a mathematical model of a body in cardanic suspension is generated, including friction between gimbals and rotor (besides considering the inertia of these components). The singularity problem in the free body solution is eliminated when the inertia of the gimbals is considered. Long term behavior of the unrestricted motion is investigated, considering the loss of kinetic energy due to friction. It is also shown how the change of moments of inertia due to the gimbals influences the stability of the motion of system.

Este trabalho aborda ligações semi-rígidas com o objetivo de verificar a influência da flexibilidade na análise de estruturas metálicas, com o propósito de apresentar um modelo que represente o real comportamento das conexões assumindo uma situação intermediária entre totalmente rígida e totalmente flexível. Os procedimentos empregados para determinar as propriedades destas conexões estão embasados nos métodos descritos pelo anexo J do Eurocode 3 e recomendações do BCSA/SCI. Com intuito de automatizar o cálculo das conexões semi-rígidas foi implementado um programa computacional que fornece as propriedades necessárias das ligações entre vigas e pilares através da entrada de dados geométricos e especificações do material empregado. São abordadas ligações soldadas e ligações parafusadas com chapa de extremidade.O trabalho apresenta, ainda, uma avaliação da redistribuição de solicitações nas estruturas de aço. Fazendo a análise de um pórtico plano empregando molas rotacionais nos nós de encontro entre vigas e pilares inserindo a rigidez rotacional obtida através dos procedimentos numéricos apresentados neste trabalho. Esta mesma estrutura foi analisada da maneira tradicional, ou seja, considerando nós rígidos no encontro entre vigas e pilares. Através da analogia entre os resultados obtidos pelas duas análises é possível visualizar a diferença entre a distribuição nas solicitações. Dessa forma, é possível verificar a influência da rigidez das ligações na análise das estruturas metálicas. / This work approaches semi-rigid connections with the purpose to verify the influence of connections in the analysis of steel structures, with the intention to present a model that represents the real behavior of the connections assuming an intermediate situation between totally rigid and totally pinned. The used procedures to determine the properties of these connections are based in the described methods for the Annex J of the Eurocode 3 and BCSA/SCI. With intention to speed the calculations of the semi-rigid connections a computational program was implemented that supplies to the necessary properties of the connections between beams and columns through the geometric data entry and specifications of the employed material. They are boarded welded connections and connections bolted with extend end plate. The work presents, still, an evaluation of the new distribution of loads in the steel structures. Making the analysis of a plain frame using rotational springs between beams and columns inserting the gotten rotational rigidity through the presented numerical procedures in this work. This same structure was analyzed in the traditional way, that is, considering rigid we in the meeting between beams and columns. Through the analogy it enters the results gotten for the two analyses is possible to visualize the difference enters the distribution in the requests. Of this form, it is possible to verify the influence of flexibility in the analysis of the metallic structures.