Les constructions d'infrastructures linéaires de transport sont de plus en plus contraintes par la traversée de terrains aux caractéristiques mécaniques médiocres, pouvant mener à des tassements importants où à la formation de fontis en base de l'ouvrage. Un renforcement géosynthétique peut alors être mis en œuvre sur cavités potentielles ou en renforcement de plateforme de transfert de charges sur inclusions rigides. L'objectif de cette thèse CIFRE (Conventions Industrielles de Formation par la Recherche) menée dans le cadre du projet de recherche FUI (Fond Unitaire Interministériel) GéoInov est de mieux appréhender le fonctionnement de ces ouvrages renforcés par géosynthétique afin d'en optimiser le dimensionnement. Dans le cadre de la thèse, différentes expérimentations en vraie grandeur ont permis d'appréhender le comportement cinématique et mécanique des renforcements géosynthétiques dans le cas d'effondrements localisés sous un remblai granulaire non cohésif ou une couche de sol traité, et dans le cas des renforcements des plateformes de transfert de charges sur inclusions rigides. Une importante base de données expérimentales a ainsi été constituée. Des simulations numériques discrètes des expérimentations sur cavités et inclusions rigides ont été menés afin de préciser le rôle des renforcements et des mécanismes mis en jeu dans ces structures renforcées. Dans le cas des effondrements localisés, la calibration du modèle à partir des données expérimentales a permis de préciser les mécanismes de transferts de charges au sein du remblai, la géométrie de la distribution de contrainte sur le renforcement géosynthétique et les mécanismes de rupture pour le cas des sols traités. Au final, la combinaison des approches expérimentales et numériques a abouti à une meilleure compréhension de certains mécanismes de transfert de charges ce qui a permis d'apporter des améliorations aux méthodes de dimensionnement analytiques que ce soit pour le cas des remblais granulaires non cohésifs ou pour le cas d'une couche de sol traité renforcé. Des avancées et un enrichissement des codes de calcul ont été également réalisés notamment par l'intégration des grilles de renforcement. / Constructions of transport infrastructures more and more occurs in areas where soils have rather low mechanical characteristics, leading to considerable settlements or the formation of voids. Geosynthetic reinforcements then provide a technical solution over sinkholes or within a load transfer platform over rigid inclusions. This CIFRE (French Research Education by Industrial Convention) PhD is lead as part of the French FUI (Inter-Ministry Fund) research project GeoInov. The purpose is to get better understanding of the mechanical behaviour of geosynthetic-reinforced structures in order to optimise their design. During this thesis, different full-scale experimentations enabled to understand the kinematic and mechanical behaviour of geosynthetic reinforcements over sinkholes under a non-cohesive embankment or a treated soil layer, or geosynthetic-reinforced load transfer platforms over rigid inclusions. Thus a consequent experimental data base was built. The experimentations were then simulated using discrete numerical models in order to specify the role of the geosynthetic reinforcement and mechanical mechanisms within the reinforced structures. For sinkholes, the numerical model could be fitted with experimental data, which enabled to point out load transfer mechanisms within the embankment, the of the load distribution on the geosynthetic reinforcement and failure mechanisms for the case of reinforced treated soil layers. Finally, the combined experimental and numerical approaches lead to a better understanding of some aspects of load transfers within the embankment, which enabled to optimise analytical design methods for geosynthetic reinforcements within a non-cohesive embankment or a treated soil layer overlying a void. Progresses were also made and discrete calculation codes enriched by the integration of geogrids.

Cette thèse aborde le problème du calcul de manière fiable d'un champ de mouvement 3D, appelé flot de scène, à partir d'une paire d'images RGBD prises à des instants différents. Nous proposons un schéma d'estimation semi-rigide pour le calcul robuste du flot de scène, en prenant compte de l'information de couleur et de profondeur, et un cadre de minimisation alternée variationnelle pour récupérer les composantes rigides et non rigides du champ de mouvement 3D. Les tentatives précédentes pour estimer le flot de scène à partir des images RGBD étaient des extensions des approches de flux optique, et n'exploitaient pas totalement les données de profondeur, ou bien elles formulaient l'estimation dans l'espace 3D sans tenir compte de la semi-rigidité des scènes réelles. Nous démontrons que le flot de scène peut ^etre calculé de manière robuste et précise dans le domaine de l'image en reconstruisant un mouvement 3D cohérent avec la couleur et la profondeur, en encourageant une combinaison réglable entre rigidité locale et par morceaux. En outre, nous montrons que le calcul du champ de mouvement 3D peut être considéré comme un cas particulier d'un problème d'estimation plus général d'un champ de mouvements rigides à 6 dimensions. L'estimation du flot de scène est donc formulée comme la recherche d'un champ optimal de mouvements rigides. Nous montrons finalement que notre méthode permet d'obtenir des résultats comparables à l'état de l'art. / This thesis addresses the problem of reliably recovering a 3D motion field, or scene flow, from a temporal pair of RGBD images. We propose a semi-rigid estimation framework for the robust computation of scene flow, taking advantage of color and depth information, and an alternating variational minimization framework for recovering rigid and non-rigid components of the 3D motion field. Previous attempts to estimate scene flow from RGBD images have extended optical flow approaches without fully exploiting depth data or have formulated the estimation in 3D space disregarding the semi-rigidity of real scenes. We demonstrate that scene flow can be robustly and accurately computed in the image domain by solving for 3D motions consistent with color and depth, encouraging an adjustable combination between local and piecewise rigidity. Additionally, we show that solving for the 3D motion field can be seen as a specific case of a more general estimation problem of a 6D field of rigid motions. Accordingly, we formulate scene flow estimation as the search of an optimal field of twist motions achieving state-of-the-art results.STAR

O escoamento entre o poço marítimo e a unidade flutuante é realizado através de dutos definidos como risers. Os risers flexíveis são compostos por camadas intercaladas de diferentes materiais, como aço e polietileno, o qual cada camada possui uma função. Os mecanismos de falha mais reportados são referentes a danos na camada externa polimérica, o que leva à exposição de suas armaduras metálicas ao meio externo. Os risers rígidos são dutos fabricados normalmente em aço, formados por segmentos de dutos unidos por soldas, onde a causa de dano mais frequente é a corrosão. Tem-se como objetivo nesta dissertação, o projeto e desenvolvimento de uma ferramenta e de um método para operações submarinas em risers. A ferramenta deverá ser capaz de aplicar de forma automática, um clamp bipartido no reparo da camada externa polimérica de risers flexíveis, ou acoplar sistemas de monitoramento em risers rígidos. Já o método, deverá permitir a sua aplicação tanto no reparo quanto na proteção do sistema de monitoramento. Para isto, realizou-se uma revisão bibliográfica a fim de obter uma melhor compreensão sobre o tema estudado. Desenvolveu-se o projeto do método e da ferramenta, e, posteriormente, construiu-se o protótipo para a realização de testes de funcionamento em um duto rígido Por último, através de ensaios hidrostáticos de pressão interna e externa, realizaram-se ensaios para avaliação do comportamento do método aplicado em um duto rígido. Os ensaios comprovaram a eficácia do clamp quando aplicado em ambientes submarinos em grandes profundidades, porém apresentou vazamentos nos ensaios de pressão interna e externa. A resina epóxi utilizada não garantiu a estanqueidade, possivelmente devido a sua alta rigidez, aderência ineficaz em superfícies metálicas, ou presença de vazios ou porosidades. O ensaio de pressão interna indicou que as deformações não ultrapassaram o regime elástico tanto do duto quanto do clamp até aproximadamente 182 bar de pressão. No regime elástico, o ensaio apresentou deformações menores no clamp em relação ao duto, possivelmente porque a resina acabou absorvendo as deformações. O método demonstrou ser eficiente como recipiente para a resina, e também permitiu a montagem e fixação de um colar de sensores no seu interior. Os testes de funcionamento mostraram que a ferramenta projetada e construída mostrou-se adequada para a aplicação automática de um clamp bipartido em risers, e o método mostrou-se adequado para sua aplicação em risers, tanto no reparo quanto na proteção do sistema de monitoramento. / The drain between the maritime oil well and the floating unit is made trough pipes, which is defined as risers. The flexible risers are composed by alternate layers from different materials as steel and polyethylene, each layer has its function. The failure mechanisms more reported are referent to the damage in the external polymeric layer which leads to the exposition of the metal armature to the outside. The rigid risers are pipes usually fabricated in steel made by ducts segments connect by spot welding, where the most common damage is corrosion. This essay aims to project and create a tool and a method for submarine operations in risers. The tool must be able to apply, in an automatic way, a bipartite clamp in the repair of the flexible rises in external polymeric layer or to attach monitoring systems to the rigid risers. The method must allow its application in the repair as much as the monitoring system protection. For this, it was made a bibliographic review to obtain a better comprehension from the studied theme. A project from the method and a tool were developed, later a prototype was built to make the operation tests in a rigid pipe. At last, by internal and external pressure hydrostatic trials, were made tests to evaluate the behavior of the method applied in a rigid pipe The trials proved the efficiency of the clamps when applied in submarine environments and in depth; however there were leaks in the internal and external pressure tests. The Epóxi resin did not guarantee the leak-tightness, possible due to its hardness, ineffective adherence in metal surfaces or presence of gaps and porosities. The internal pressure trial indicated that the deformations did not exceed the elastic regime in the pipe as in the clamp until, about 182 pressure bar. In the elastic regime, the trial presented minor deformation in the clamps related to the pipe possibly, because the resin absorbed the deformation. The method has proven efficient as recipient for the resin and also allowed the assembly and fixation of a sensor collar in its interior. The operation tests showed that the designed and built tool is proper for an automatic bipartite clamp application in risers and the method has proven proper for its application in risers in repair as much as monitoring system protection.

The professional public have registered and increased incidence of injuries to children caused by chemical substances during the last years. The issue has recently been neither given appropriate publicity in media nor solved sufficiently, however, with respect to the high frequency and seriousness of injuries, it deserves to be given more significant attention. The research study focused on detailed mapping of the causes and circumstances of the occurrence of the respiratory and gastrointestinal tract injuries in children caused by chemical substances. The research sample comprised of children less than 18 years old who suffered injuries caused by a chemical substance in the monitored period, while being hospitalized in connection with such an injury at the Nemocnice České Budějovice, a. s., Nemocnice Most, o. z., and Fakultní nemocnice Motol, Prague, hospitals. The research study included 90 children (out of which 44 girls and 46 boys). The youngest hospitalized child was five months old, the oldest was seventeen. The required data were collected in a prospective manner (May 1, 2008 - October 31, 2008) and in a retrospective manner (January 1, 2006 {--} April 30, 2008). I obtained the research result though the secondary data analysis (medical documentation) and the analysis of products (those that where staded in the medical documentation to have been packed in an original package). The results of the secondary analysis of the medical documentation refer to the fact that 94 per cent of all the injuries caused by chemical substances were induced by children in their domestic environment. Damage to the organism was caused by agents commonly used in Czech households (waste pipe cleaners, dishwasher tablets, cooker cleaners, etc). It is understandable that packals of these products attract children's attention because producers have selected rich colours (yellow, blue, violet, pink) only for their products as a part of their fight-for-customers strategy. Many products have not been fitted with safety cap closures and in combination with unsuitable storing there was nothing left to prevent an injury. The appearance of new detergents, such as for example dishwasher tablets, on the market is accompanied with the risk of occurrence of new injury types that need to be drawn attention to. In my opinion, sufficient public healt educational campaigns should lead to the decreasing of the number of injuries. Information campaign should be organised in a manner addressing the highest possible number of parents and persons taking care of children. I consider efficient to place information leaflets on the websites of organisations and institutions working with children population, to use TV spots and to distribute information leaflets of brochures to paediatric surgeries and nursery schools. The leaflets should contain information not only about proper household storing of such products, but also several pieces of advice in the case when an injury has already been suffered.

O final da vida útil de pavimentos com bases rígidas se caracteriza pelo aparecimento de trincas de blocos e de fadiga. Neste cenário, a reciclagem das camadas de base e revestimento asfáltico, com adição de cimento, surge como técnica importante para reabilitação dessas estruturas. Além de se tratar de uma solução vantajosa do ponto de vista técnico, é competitiva em termos econômicos, além de sustentável. Entretanto, a escassa normatização nacional dificulta sua aplicação, destacando-se a falta de um procedimento de dosagem. Objetivando contribuir para o desenvolvimento de um método de dosagem de camadas recicladas com cimento, desenvolveu-se um programa experimental, contemplando a caracterização mecânica (resistência e rigidez), a variação volumétrica e a erodibilidade de misturas contendo fresado asfáltico, materiais de bases rígidas (brita graduada tratada com cimento e solo-cimento) e cimento Portland. Foram analisados os efeitos da porcentagem de fresado, do teor de cimento e do tempo de cura, compactando-se os corpos de prova na energia Modificada. Com auxílio de um software estatístico, foi elaborado um planejamento experimental para definição das misturas analisadas, contemplando-se diversos níveis para as variáveis independentes (teores de cimento entre 1% e 7%, e porcentagens de fresado variando entre 8% e 92%, aproximadamente). Os tempos de cura considerados foram extrínsecos ao planejamento e variaram de acordo com o ensaio, sendo de 3, 7 e 14 dias para os ensaios de comportamento mecânico e de 7 dias para os demais ensaios. Obtiveram-se modelos com efeitos estatisticamente significativos, com exceção da expansão. Os demais modelos apresentaram coeficientes de determinação de médios a elevados, tendo em vista a heterogeneidade dos materiais estudados, além do tamanho amostral considerável. Foi verificado que todas as variáveis afetam as propriedades analisadas, sendo que o teor de cimento demonstrou maior efeito, sendo que sua adição melhora consideravelmente o comportamento das misturas empregadas, frente à ação do tráfego e da água. Foram alcançados resultados bastante elevados de resistência à compressão simples (1,00 MPa a 6,49 MPa) e resistência à tração na compressão diametral (0,17 MPa a 1,22 MPa); já a rigidez das misturas apresentou uma ampla variação de resultados (484 MPa a 20.031 MPa). Com relação aos materiais de base empregados (brita graduada tratada com cimento e solo-cimento), não se observou uma tendência única; as misturas com solo-cimento apresentaram maior resistência, entretanto, com comportamento ligeiramente inferior quanto à variação volumétrica e à erodibilidade. Na análise da rigidez, os materiais de base mostraram comportamento bastante similar. Para concluir, foi verificado que o procedimento proposto por Fedrigo (2015) também é satisfatório para a dosagem de misturas recicladas constituídas por antigas bases cimentadas e fresado asfáltico, restando ainda quantificar a possível retração por secagem das misturas estudadas. / The end of the useful life of pavements with rigid bases characterizes by the appearance of block and fatigue cracking. The full-depth reclamation with cement (FDR-C) of this layer combined with the asphalt layer seem to be a good choice for the rehabilitation of the pavement structure. Besides being an advantageous solution from a technical point of view, it is competitive in economic terms, besides being sustainable. However, the Brazilian standards are scarce thus limiting its application, highlighting the lack of an appropriated mix design method to this technique. In order to contribute for the development of an FDR-C mix design method, an experimental program was developed aiming to test the mechanical characterization (strength and stiffness), volumetric variation and the erodibility of mixtures made of reclaimed asphalt pavement (RAP), rigid base materials (cement treated crushed stone and soil-cement) and Portland cement. There were analyzed the effects of the RAP percentage, the cement content and the curing time of the specimens. For that, the compaction effort used was the Brazilian Modified one. Through a statistic software, an experimental planning was prepared for mixtures determination, with several levels for the independent variables (cement content between 1% and 7%, and RAP percentage varying by 8% up to 92%, approximately). The curing time analyzed was outward of experimental planning and it varied according to the kind of test. The specimens of mechanical performance were cured for 3, 7 and 14 days, and the other tests were examined at the 7th day of curing time. Models with statically significant effects were obtained, except the swell one. The others had medium and high coefficients of determination, given the heterogeneity of the studied materials, in addition to considerable sample size. It was found that all variables affect the analyzed properties, and the cement content proved to be with the greatest effect among the analyzed factors. Cement addition improves considerably the behavior of the mixtures for the traffic and water actions. Moreover, higher results were achieved for UCS (1.00 MPa up to 6.49 MPa) and ITS (0.17 MPa up to 1.22 MPa) tests. While the mixtures stiffness presented a wide range of results (484 MPa up to 20,031 MPa). Regarding the studied materials, it was observed that they do not have a single trend. The mixtures with soil-cement presented stronger, but with slightly lower behavior for volumetric variation and erodibility. At the stiffness analysis, different materials showed very similar behavior. All in all, it was found that the mix design method proposed by Fedrigo (2015) is also suitable for employment in semi-rigid FDR-C, still remaining to measure the possible drying shrinkage of specimens.

A falta de um membro, devido a doenças, más-formações ou traumas, impacta enormemente na vida de um indivíduo. Para que o mesmo possa realizar Atividades de Vida Diária (AVD), sem drásticas limitações, faz-se necessário o desenvolvimento de próteses e cientes. Para auxiliar no projeto de tais produtos, este trabalho visa criar e solucionar um modelo de sistema dinâmico capaz de simular o comportamento de joelhos prostéticos. A m de alcançar tal objetivo, foi estudada a biomecânica da marcha humana, além dos tipos de amputações existentes e seus impactos na mesma. Buscou-se também estudar os principais componentes de próteses existentes atualmente no mercado, além de suas geometrias básicas. Após de nir-se um modelo simpli cado que representasse os componentes protéticos e as partes remanescentes do corpo, foram buscadas métodos de solução disponíveis para tal sistema. Baseado nos estudos encontrados em uma revisão bibliográ ca, foi de nida uma metodologia de solução numérica de sistemas multi-corpos. Durante o trabalho, surgiu a necessidade de representar forças de contato entre corpos rígidos, e foram incluídas soluções de atuais teorias do assunto. Essas metodologias foram então empregadas para a construção de um algoritmo capaz de solucionar o sistema proposto. Depois de resolvido o sistema, os valores encontrados para as variáveis cinéticas foram comparados com valores obtidos por uma simulação numérica utilizando dois programas computacionais comercias, cujas fundamentações teóricas utilizam diferentes métodos de solução. A comparação das diferenças entre os resultados apontou similaridade entre o algoritmo e os programas utilizados, mas com a necessidade de validação do método através de ensaio mecânico. Ao nal foram sugeridas ideias para trabalhos futuros. / The lack of a member due to diseases, malformations or trauma, greatly impacts the life of an individual. In order to perform Activities of Daily Living (ADL) without drastic limitations, it is necessary to develop e cient prosthetic devices. To assist the design of such products, this work aims to create and solve a dynamic system model to simulate the behavior of prosthetic knees. In order to achieve this goal, the biomechanics of human gait was studied, as well as the existing types of amputation and their impact on human gait. The main components of existing prosthetic devices, currently on the market, were identi ed, as well as its basic geometries. After de ning a simpli ed model able to incorporate the prosthetic components and the individual remaining body parts, an available methodology for the solution of such a system was prospected. Based on the studies found in the currently literature of multibodysystems, a numerical solution methodology for has been set. During the work, the need to represent contact between parts occurred, leading to the implementation of currently theories of contact forces for rigid bodies. These methodologies were then used to construct an algorithm for solving the proposed system. After the system has been solve, the values found for the kinetic variables were compared with those obtained by numerical simulations using two commercial softwares, whose theoretical foundation used di erent solution methodology. Comparing the di erences in results of these simulations, it was revealed a similar behavior between the algorithm and the commercial programs, but with the need of an experimental test, for truly validation of the method. At the end of this work, ideas for future improvement were suggested.

Risers são elementos que fazem a conexão física entre a plataforma e o poço. Eles são fundamentais na explotação de petróleo no mar. O projeto destes elementos é, cada vez mais, uma tarefa desafiadora, devido ao aumento da profundidade de explotação, que pode tornar inviável a utilização de uma configuração mais tradicional, como a catenária. Para viabilizar a explotação através de risers, surgem outras configurações, entre elas a lazy-wave, que foi estudada neste texto. Um riser deve atender a critérios de engenharia quando submetido a diversas condições ambientais. Cada uma destas condições é simulada numericamente o que, devido à complexidade do problema, demanda um grande tempo computacional. Considerando-se que, dado um campo, existe um grande número de possibilidades de configurações de risers, o tempo necessário para uma busca exaustiva pela melhor configuração é grande demais, tornando o resultado do projeto altamente dependente da experiência do projetista. Neste trabalho foi proposta uma abordagem diferente, atacando o problema por três frentes: o uso de técnicas de otimização para tomada de decisão sobre as configurações a serem simuladas, com o objetivo de diminuir o número de simulações necessárias, a realização das simulações através de modelos capazes de diminuir o tempo de simulação de cada condição ambiental, e o uso de computação paralela, por meio da qual o trabalho computacional é dividido entre vários núcleos, permitindo maior rapidez na obtenção dos resultados. Para aplicar as técnicas de otimização, foi necessário transformar o projeto de um riser em um problema de otimização, definindo variáveis de projeto, restrições e função objetivo. Em seguida estudaram-se os métodos de otimização aplicáveis ao problema e estes foram implementados em uma ferramenta computacional. Os modelos utilizados para realização das análises dinâmica e estática foram trabalhados tanto para generalização quanto para aumento de robustez e de confiabilidade. A ferramenta desenvolvida foi aplicada a um caso real e os resultados apresentados, através dos quais foi estudada a influência das condições ambientais (movimentos do topo, correntezas e offsets) utilizadas. Dois algoritmos heurísticos e quatro de programação matemática foram também comparados, os primeiros tanto em sua versão serial quanto na paralela. Comparações entre diferentes funções objetivo foram feitas, tendo o melhor resultado sido obtido minimizando a máxima amplitude de tensão dinâmica. Através da minimização desta função, a resposta dinâmica do riser é aprimorada, tendo sido obtidos resultados que mostram que é possível conseguir em pouco tempo e de maneira automática uma configuração que satisfaz os critérios de engenharia aplicáveis a este tipo de projeto e que é a melhor de acordo com uma medida objetiva de eficiência. / Risers are elements that physically connect the platform to the well. They are fundamental elements in sea oil exploitation. Their project is a challenging task, due to the continuous increase in exploitation depth, which can turn infeasible the use of more traditional configurations, such as the free-hanging. To make the exploitation feasible, other configurations are possible, among them the lazy-wave, which was studied in this text. A riser must fulfill engineering criteria under several environmental conditions. Each of these environmental conditions is numerically simulated and, due to the complexity of the problem, the required computational time is high. If one considers that, in a given field, a great number of riser possibilities exists, the time required for a comprehensive search for the best configuration is too large, making the project outcome highly dependent on the designers experience. In this work a different approach was proposed, in three fronts: the use of an optimization technique to decide which configurations will be simulated; in order to reduce the number of necessary simulations, the execution of the simulations using models which are capable of reducing simulation time for each environmental condition; and the use of parallel computing, through which the computational burden is divided among several cores, leading to a faster solution. In order to apply an optimization technique, it was necessary to transform a riser design into an optimization problem, defining design variables, restrictions and objective function. Then, applicable optimization methods were studied and implemented in a computational tool. The models used for the execution of the dynamic and static analyses were generalized and tweaked, so that a better reliability and robustness could be achieved. The developed tool was applied to a real case and the results presented, through which were studied the influence of environmental conditions (top movements, currents and offsets). Two heuristic and four mathematical programming optimization algorithms were also compared, the first both in serial and parallel versions. Comparisons among different objective functions were made, with the best result being obtained by minimizing the maximum dynamic stress amplitude. Through the minimization of this function, the dynamic response of the riser is improved, with results which show that it is possible to obtain in a short time and in an automated way a configuration that fulfills the applicable engineering criteria and that is the best, according to an objective performance measure.

Esta tese apresenta o desenvolvimento e aplicação de modelos de turbulência, transição laminar-turbulenta e de interações fluido-estrutura ao escoamento externo em cilindro rígido estacionário e em vibrações induzidas por vórtices. Tais desenvolvimentos foram realizados no código ReFRESCO, baseado em técnicas de dinâmica de fluidos computacional (CFD). Realizou-se um estudo quanto ao desempenho do modelo k- SST em extensa faixa de números de Reynolds, segundo o qual se identificaram as deficiências de modelagem para este escoamento. A modelagem adaptativa das escalas (SAS) e o modelo de transição por correlações locais (LCTM), ambos combinados ao SST, melhoraram a aderência aos resultados experimentais para este escoamento, em uma contribuição original deste trabalho. A aplicação de técnicas de verificação e validação possibilitou a estimação de incertezas e erros para os modelos e números de Reynolds e também de identificada como outra contribuição deste trabalho. A combinação da modelagem em SST, SAS e LCTM com movimentos impostos de realizada para números de Reynolds moderados, diferentes frequências e amplitudes de vibração, algo que poucas publicações abordam em detalhes. Com relação aos movimentos livres, este trabalho traz contribuições com a aplicação dos modelos SST e SAS ao estudo de vibrações induzidas por vórtices em dois graus de liberdade, baixa razão de massa e números de Reynolds moderados, mais altos do que normalmente observados na literatura. Por fim, a investigação da importância relativa de efeitos da turbulência aos casos de movimentos livres e impostos, com relação ao caso de cilindro estacionário, comprovou a conjetura formulada na parte inicial deste trabalho, no que tange à escolha do modelo de turbulência em determinadas aplicações. Tal escolha mostrou-se menos decisiva no caso do cilindro em movimento imposto e ainda menos nos movimentos livres, em comparação ao caso estacionário, uma vez que a resposta em movimentos do corpo filtra grande parte dos efeitos turbulentos de ordem superior. Esta observação mostra-se relevante, uma vez que pode permitir simplificações na modelagem e aplicação de ferramentas de CFD em uma classe importante de projetos de engenharia. / This thesis presents the development, implementation and application of turbulence and laminar-turbulent transition models and fuid-structure capabilities to address the vortexshedding and vortex-induced vibrations of a rigid cylinder. These numerical developments have been carried out in the computational fuid dynamics (CFD) code ReFRESCO. In the current work, an investigation of the performance of the turbulence modeling with k- SST in a broad range of Reynolds numbers is carried out identifying its modeling deficiencies for this fow. The implementation and systematic application of the scale adaptive simulations (SAS) and the local correlation transition model (LCTM), both combined with the SST, have improved the agreement with experimental results for the cylinder ow, in a novel contribution of this work. The application of verification and validation technique has allowed the estimation of numerical errors and uncertainties for the diferent models. That is also identified as a contribution of this thesis. The combination of SST modeling with imposed motions is carried out as well as with the SAS and LCTM for moderate Reynolds numbers, diferent vibration frequencies and amplitudes, which is considered novel, as few publications address this issue in extent. Regarding the free-moving cylinder capabilities, the present work brings contributions with the application of SST and SASSST with free-moving cylinder for the study of VIV of two degrees of-freedom, low mass ratio and moderate Reynolds numbers, higher than commonly seen in the literature. Finally, the investigation of the relative importance of turbulence effects on the freemoving cylinder and the imposed-motions case, with respect to the fixed case is carried out. A natural conjecture that has been raised early on this work and proved correct is that, for engineering applications, the choice of turbulence modeling strategy is less decisive when the cylinder is moving with prescribed motion and even less stringent, for free motions as the body response filters most of the higher order turbulence effects. That is a relevant observation as it might allow modeling simplifications and the application of CFD tools to a range of engineering problems.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / A nÃo linearidade fÃsica e geomÃtrica tem grande influÃncia sobre o comportamento estrutural de edifÃcios de concreto prÃ-moldado com ligaÃÃes semirrÃgidas, principalmente no que diz respeito a sua estabilidade global. Apesar disto, a maioria dos estudos sobre a estabilidade global de edifÃcios com ligaÃÃes semirrÃgidas à baseada no uso de anÃlises lineares, com os efeitos nÃo lineares sendo considerados atravÃs de mÃtodos simplificados. Assim, este trabalho visa estudar a estabilidade depÃrticos planos de concreto prÃ-moldado considerando o efeito das ligaÃÃes semirrÃgidas e a nÃo linearidade geomÃtrica e fÃsica. As ligaÃÃes sÃo modeladas atravÃs de um elemento finito de ligaÃÃo desenvolvido e implementado neste trabalho. A nÃo linearidade geomÃtrica à tratada atravÃs do uso de um elemento de pÃrtico plano baseado na formulaÃÃo corrotacional. A nÃo linearidade fÃsica à considerada utilizando as curvas tensÃo-deformaÃÃo da NBR 6118:2003 para aÃo e o concreto. A integraÃÃo dos esforÃos à realizada atravÃs do MÃtodo das Fatias,implementado neste trabalho. As formulaÃÃes e implementaÃÃes foram validadas utilizando resultados disponÃveis na literatura. A influÃncia da rigidez das ligaÃÃes sobre a estabilidade global, incluindo deslocamentos e esforÃos, foi estudada utilizando anÃlises lineares e nÃo lineares. Verificou-se que o aumento da rigidez das ligaÃÃes reduz sensivelmente os deslocamentos laterais e efeitos de 2 ordem de pÃrticos de concreto prÃ-moldado, mostrando que as ligaÃÃes semirrÃgidas podem ser utilizadas como alternativa para garantir a estabilidade global. Verificou-se ainda que o parÃmetro γz à uma ferramenta satisfatÃria para avaliar deslocamentos e momentos fletores na maioria dos casos, principalmente para ligaÃÃes com maior rigidez. / The material and geometric nonlinearity has a strong influence on the structural stability of precast concrete buildings with semi-rigid connections. However, most studies about the global stability of such buildings are based on linear analyses, with the nonlinear effects being evaluated using approximate methods. Therefore, this work aims to assess the effect of the connection stiffness in the stability of precast concrete plane frames considering the geometric and material nonlinearities. The semi-rigid connections are modeled using a connection element developed and implemented in this work. The geometric nonlinearity due to large displacements is accounted for using plane frame elements based on the co-rotational formulation. The material nonlinearity is considered using the steel and concrete stress-strain curves of the NBR 6118:2003 standard. The stress integration is carried-out using the fiber method, implemented in this work. The formulations and implementations performed in this work were verified and validated using results available in the literature. After that, the influence of the connection stiffness on the global stability was studied using linear and nonlinear analyses. The results showed that the increase of connection stiffness greatly reduced the lateral displacementsand the second-order effects of precast concrete frames, indicating that semi-rigid connections are an alternative to avoid stability problems of precast concrete frames. It was also concluded that the parameter γz generally leads to accurate displacements and bending moments, especially for frames with high stiffness connections.

Este trabalho teve como objetivo o estudo da espuma rígida de poliuretano (PU) derivada de óleo de mamona para aplicação como forro na isolação térmica de sistemas de cobertura. Dentro deste objetivo foram caracterizadas as suas propriedades termomecânicas e avaliado o seu comportamento térmico quando aplicada como forro em células de teste em quatro situa-ções diferentes. As caracterizações termomecânicas da espuma rígida de poliuretano derivada de óleo de mamona foram realizadas utilizando as técnicas Termogravimétrica (TGA), Dinâ-mico-Mecânica (DMA), e Método do Fio Quente Paralelo. A técnica Termogravimétrica (TGA) possibilitou o estudo da decomposição da espuma e uma avaliação de sua cinética. A cinética de decomposição foi realizada em quatro diferentes razões de aquecimento e os resul-tados foram avaliados utilizando o método baseado no modelo de Ozawa-Flynn-Wall no qual foi possível estimar o tempo de vida da espuma rígida de poliuretano para vários valores de temperatura constante. Por meio da utilização da técnica Dinâmico-Mecânica (DMA) foi pos-sível determinar a temperatura de transição vítrea da espuma e os módulos viscoelásticos de armazenamento (E) e de perda (E) assim como os valores de Tan Delta. O Método do Fio Quente Paralelo proporcionou a determinação do valor da condutividade térmica da espuma, que a classificou como um material muito isolante (1).A espuma rígida de poliuretano apre-sentou propriedades termomecânicas compatíveis para utilização como isolante térmico em temperaturas abaixo da ambiente, e em temperaturas acima de 100 oC. O estudo comparativo entre quatro células de teste para análise do comportamento térmico do forro foi feito com a coleta de dados em canteiro experimental. Os resultados obtidos comprovaram a eficiência da espuma rígida de poliuretano derivada do óleo de mamona na redução da entrada de calor durante o período de radiação solar global máxima e a atenuação da perda de calor no período sem influência da radiação solar / This work aimed to study the rigid foam polyurethane (PU) derived from castor oil for appli-cation as lining in thermal insulation systems coverage. Within this objective we have charac-terized the thermomechanical properties and assessed its thermal behavior when applied as lining cells testing in four different situations. The rigid foam polyurethanes thermo characte-rizations, derived from castor oil, were performed using the Thermogravimetric Analysis (TGA), Dynamic Mechanical Analysis (DMA), and Hot Parallel Wire Method. The Thermo-gravimetric Analysis (TGA) has enabled the study of the foams decomposition and an evalu-ation of its kinetics. The decomposition kinetics was carried out in four various heating rea-sons and the results were evaluated using the method based on Ozawa-Flynn-Wall model which it was possible to estimate the rigid foam polyurethanes lifetime for various constant temperature values. By Dynamic Mechanical Analysis (DMA) has been possible to determine the foams glass transition temperature and the viscoelastics modules, storing module (E\') and loss module (E) well as the values of Tan Delta. The Hot Parallel Wire Method provided the valuation of foams thermal conductivity which ranked as a very insulating material (1). The rigid foam polyurethane has been shown to thermomechanical compatible for used as an insu-lator heat at temperatures below ambient, and temperatures above 100 oC. The four test cells comparative study for linings thermal behavior analysis was made with the collecting data from experimental plot. Results obtained proved the rigid foam polyurethane efficiency, de-rived from castor oil, in reducing the input heat during the maximum solar radiation and at-tenuation of heat loss in the period with no influence of solar radiation.