Descargas atmosféricas representam uma das principais causas de interrupção no fornecimento de energia para os consumidores, e embora tenham efeitos mais intensos quando incidem diretamente nas redes elétricas, é o caso das descargas indiretas que chama mais atenção, já que elas ocorrem com maior frequência. Tanto as primeiras descargas que geralmente ocorrem com maior intensidade de corrente, quanto as descargas subsequentes que têm menor tempo de frente associado, irradiam campos eletromagnéticos que ao se acoplarem com as redes elétricas geram surtos que podem causar tanto a interrupção do fornecimento de energia quanto danos a equipamentos. A presença de edifícios na região de incidência da descarga atmosférica afeta a propagação das ondas irradiadas, criando diferentes padrões de campos resultantes, os quais são responsáveis por sobretensões induzidas. Embora tanto a descarga atmosférica em si quanto a caracterização do ambiente ao seu redor sejam de natureza complexa para sua representação, ferramentas computacionais bem estruturadas podem representar o fenômeno de forma satisfatória, como é o caso da ferramenta computacional desenvolvida neste trabalho utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo. O presente trabalho apresenta dois estudos para verificação da influência de edificações na propagação de campo irradiado por descargas atmosféricas. O primeiro estudo avaliou o comportamento das componentes do campo elétrico e do campo magnético irradiados, comparando resultados obtidos com e sem a presença de edificações numa pequena região. Tanto os parâmetros geométricos dos três edifícios considerados neste estudo, como a permissividade e a condutividade elétrica do solo e dos edifícios, foram variados para identificar a sua influência nos campos irradiados. Os resultados mostraram diferentes comportamentos das componentes dos campos resultantes em função da variação desses parâmetros, observando-se inversão de polaridade, oscilações na forma de onda e tanto redução quanto aumento do valor de campo. O segundo estudo avaliou um caso mais geral em que a componente vertical de campo elétrico foi tomada em nove pontos diferentes de uma região tipicamente urbana, com a presença de 102 edifícios. Os valores de campo avaliados em cada ponto, dez metros acima do solo, consideraram a incidência aleatória de 28 descargas atmosféricas distintas, cada uma atingindo o topo de um dado edifício. Os resultados desse segundo estudo mostraram que exceto nos casos em que a descarga atmosférica ocorre próximo do ponto analisado, há reduções significativas do campo elétrico vertical. Desta forma é possível perceber que não apenas a existência de edifícios, mas a sua concentração com diferentes características elétricas e geométricas, podem influenciar significativamente a propagação de campo irradiado. Os valores calculados a partir da ferramenta desenvolvida podem ser usados em conjunto com modelos de acoplamento, para o cálculo de sobretensões induzidas em redes elétricas, em situações realistas com configurações mais complexas. / Atmospheric discharges represent one of the main causes of interruption in power supply to consumers, and although they have more intense effects when direct impact on energy lines, are the case of indirect discharges that draws more attention, since they occur more frequently. Both the first discharges, occurring generally with greater intensity of current, as subsequent discharges that have shorter front time associated, radiate electromagnetic fields which engage with the electrical networks generating surges that can cause so much disruption of power supply as damage to the equipment. The presence of buildings in the lightning incident area affects the propagation of the radiated waves, creating different patterns of resultant fields, which are responsible for induced overvoltages. Although both the lightning itself and characterization of the surrounding environment are of a complex nature for its representation, structured computational tools can represent satisfactorily the phenomenon, such as the software tool developed here using the finite difference time domain method. This work presents two studies to verify the influence of buildings in the propagation of lightning irradiated field. The first study assessed the behavior of the components of the electric field and magnetic field irradiated, by comparing results obtained with and without the presence of buildings in a small region. Both the geometric parameters of the three buildings considered in this study, as the permittivity and electrical conductivity of the soil and buildings, were changed to identify their influence on radiated fields. The results showed different behaviors of the components of the resulting field due to the variation of these parameters, observing polarity inversion, oscillations in the waveform and either a reduction or increase of the field value. The second study evaluated a more general case where the vertical component of the electric field was taken at nine different points of a typical urban area, in the presence of 102 buildings. The field values evaluated at each point, ten meters above the ground, considered the effect of 28 different random lightning, which hit the top of a given building. The results of this second study showed that except in cases where atmospheric discharge occurs near the analyzed point, there are significant reductions of the vertical electric field. Thus it can be seen that not only the existence of buildings, but its concentration with different electrical and geometrical characteristics, can significantly influence the propagation of irradiated field. The values calculated from the developed tool can be used in conjunction with coupling models for calculating induced overvoltages on power lines, in realistic situations with complex configurations.

Nesse trabalho investigamos a influência de defeitos nas propriedades estruturais, eletrônicas e mecânicas de nanotubos de parede simples (SWCNT), em feixes de nanotubos e em nanotubos de parede múltipla (MWCNT). Todos os nossos resultados foram obtidos utilizando uma teoria de primeiros princípios de energia total, a Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Investigamos as propriedades estruturais para quatro defeitos em nanotubos de parede simples: Stone-Wales (5577), monovacância e duas divacâncias (585) e (555777), e o comportamento da energia de formação em função do diâmetro para as quatro estruturas. Observamos que as divacâncias apresentam uma inversão de estabilidade, quando comparamos as energias de formação desses defeitos em nanotubos com o grafeno e, alám disso, as divacâncias são os defeitos mais importantes na modificação das propriedades de transporte em SWCNT. Estudamos a estabilidade e as propriedades de transporte desses sistemas e observamos que o defeito 585 é menos estável em grafeno devido à quebra de duas ligações dos pentágonos do defeito. O defeito 555777 torna-se mais estável do que o 585 para os CNT armchair (zigzag) com o diâmetro 40 °A (53 °A). Investigamos as propriedades estruturais e mecânicas de feixes de nanotubos com os defeitos do tipo vacância-vacância, V¹2 e V²2 . Devido à estrutura geomátrica dos nanotubos, esses defeitos possuem energia de formação menores do que em grafeno. Apresentaremos como as conexões modificam o módulo de cisalhamento dos nanotubos e também mostraremos o processo de formação das conexões através do método Nudged Elastic Band- NEB. Por fim, foram investigadas as propriedades estruturais e mecânicas de nanotubos de parede dupla (DWCNT) com defeitos do tipo vacância-interstício (defeito de Wigner) e os defeitos do tipo vacância-vacância (defeitos V¹2 e V ²2 ). Mostraremos que neste sistema existem várias possibilidades para o defeito de Wigner. Observamos que o defeito de Wigner mais estável é o que possui um pentágono no tubo interno e que os átomos do pentágono, formados pelo defeito, participam da conexão (Wigner-I-a). Investigamos a estabilidade desses defeitos em duas concentrações (½d = 0.082 [def.°A1] e ½d = 0.164 [def.°A1]). As propriedades mecânicas desses sistemas foram investigadas e constatamos uma melhora do módulo de cisalhamento por um fator de até 15, quando comparado com o sistema sem defeito e, quando dobramos a concentração de defeitos, o módulo de cisalhamento aumenta por um fator de 3 em relação ao sistema com a concentração inicial. Apresentaremos um estudo da transferência de tensão entre as paredes dos nanotubos através das conexões, e mostraremos que, dependendo da concentração de defeitos, a transferência de tensão pode chegar até 75% da tensão máxima. / We have investigated the influence of defects on structural, electronic and mechanical properties of single-walled carbon nanotubes (SWCNT), bundles of nanotubes and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT). All our results were obtained with the first principles theory of total energy - Density Functional theory (DFT). We have investigated the structural properties of four defects in single-walled nanotubes: Stone-Wales (5577), monovacancy and two divacancies (585) and (555777). We show the behavior of the formation energy as a function of tube diameter for all structures. In this study, we have observed that divacancies have a stability reversal, when we compare the formation energies of these defects in nanotubes and graphene and, moreover, they are the most important defects in the modification of transport properties of SWCNT. We have studied the stability and transport properties of these systems. The defect 585 is less stable in graphene due to two breaks bonds in pentagons. We have observed that the 555777 becomes more stable than the 585, for armchair (zigzag) with a diameter of about 40 °A (53 °A), respectively. We have studied the structural and mechanics properties of bundles of carbon nanotubes with vacancy-vacancy defects, V¹2 and V² 2 . Due to carbon nanotube geometric structure these defects have lower formation energy than in graphene. These defects can form connections between the walls of this bunldes and we present how this imperfection can change the shear modulus of this nanotubes. We have also studied the barrier to form the connection with the method Nudged Elastic Band- NEB. Finally, we have investigated the structural and mechanical properties of multiwalled nanotubes (MWCNT) with defects like vacancy-interstitial (Wigner defect) and vacancy-vacancy (V¹2 and V² 2 defects). We show that this system have several possibilities for the Wigner defect. We observed that the more stable of all vacancyinterstitial defect is the case of the system that have a pentagon in the inner tube and the pentagon atoms participate in the connection (Wigner-Ia defect). We have studied the stability of these defects in two concentrations (½d = 0.082 [def.°A1] and ½d = 0.164 [def.°A1]). In the study of mechanical properties in these systems, we observe the improvements in shear modulus by a factor of up to 15, compared with the system without connection. When we doubled the concentration of defects the shear modulus increases by a factor of 3. We present a study of load transfer between the walls of DWCNT through the connections and we show that depending on the concentration of defects, the load transfer could be up to 75% of the maximum load.

Theoretical studies of the molecular mechanisms responsible for the formation and stability of protein complexes have gained importance due to their practical applications in the understanding of the molecular basis of several diseases, in protein engineering and biotechnology. The objective of this project is to critically analyze and refine a coarse-grained force field for protein-protein interactions based on experimental thermodynamic properties and to apply it to cancer-related S100A4 protein system. Our ultimate goal is to generate knowledge for a better understanding of the physical mechanisms responsible for the association of particular proteins in different environments. We studied the role of short and long-range interactions on the complexation of homo-associations. Furthermore, we analyzed the influence of the pH and its correlation with the charge regulation mechanism. We analyzed and refined the adjustable Lennard-Jones parameter for a mesoscopic model based on experimental second virial data for lysozyme, chymotrypsinogen, and ribonuclease A via Monte Carlo simulations. From of that, the S100A3 protein was used to test the new calibrated parameters. Finally, we evaluated the dimerization process of S100A4 proteins, observing the role of physical-chemistry variables involved in the thermodynamical stability of different oligomers. / Estudos teóricos dos mecanismos moleculares responsáveis pela formação e estabilidade dos complexos de proteínas vêm ganhando importância devido às suas aplicações práticas no entendimento da base molecular de várias doenças, em engenharia de proteínas e biotecnologia. O objetivo deste projeto é analisar criticamente e aperfeiçoar um campo de força de granulidade grossa para interação proteína-proteína com base em propriedades termodinâmicas experimentais e aplicá-lo ao sistema proteico S100A4 relacionado com o câncer. Nosso objetivo final é gerar conhecimento para uma melhor compreensão dos mecanismos físicos responsáveis pelas associações de proteínas particulares em diferentes ambientes. Estudamos o papel das interações de curto e longo alcance na complexação de homo-associações. Além disso, analisamos a influência do pH e sua correlação com o mecanismo de regulação de cargas. Por meio de simulações Monte Carlo, analisamos e refinamos o parametro ajustável de Lennard-Jones para um modelo mesoscópico, usando dados experimentais do segundo virial para a lisozima, o quimotripsinogênio e a ribonuclease A. A partir disso, a proteína S100A3 foi usada para testar os novos parâmetros calibrados. Finalmente, foi avaliado o processo de dimerização das proteínas S100A4, observando o papel de algumas variáveis físico-químicas envolvidas na estabilidade termondinâmica de diferentes oligómeros.

As falsas memórias são um tipo falha de memória, em que o indivíduo pode (a) reconhecer como tendo visto antes um objeto ou evento que não tenha ocorrido ou (b) não reconhecer algo previamente presenciado. Estes são o falso reconhecimento e a rejeição errada. Segundo a teoria do rastro difuso, dois processos distintos agem em paralelo durante a memorização e reconhecimento, um sobre as informações literais (verbatim) e o outro sobre a essência do significado da palavra (gist). Neste trabalho é proposto um sistema modular de redes neurais artificiais que considera estes dois processos, características funcionais das estruturas cerebrais envolvidas na memorização e fluxo de informação análogo ao ocorrido no cérebro. O modelo neural é validado através de treinamento para armazenar e recuperar listas de palavras semanticamente relacionadas. Na formulação do modelo e da representação foram considerados a representação fonológica e significado das palavras, de forma a simular as computações ocorridas e os resultados obtidos em experimentos efetuados com sujeitos humanos. Nestes experimentos, 12 listas de aproximadamente 15 palavras, cada lista semanticamente relacionadas a um tema são ouvidas e, em seguida, algumas destas palavras, a palavra tema e outras palavras não relacionadas são também ouvidas e os indivíduos respondem se cada palavra fora ouvida previamente. Os resultados obtidos computacionalmente aproximam-se bastante dos resultados obtidos com sujeitos humanos, e o modelo produzido serve como base para estudo das influências dos diversos processos atuantes durante a memorização e reconhecimento. / False memories are a kind of memory failure, in which the subject may (a) recognize as known an never seen object or never happened fact or (b) don\'t recognize something that was already presented him. These are false memories and wrong rejections. According to false memory theory, two parallel processes act during memorization and recognition, one on verbatim information and other on gist information. In this work is proposed a artificial neural network model system that takes in account these two processes, functional issues about brain structures involved on memorization and the an information flow analog to the occurred in the brain. The neural model is validated by training to store in recover lists of semantically related words. In the model and representation scheme formulation, phonological and semantic informations were used intending to simulate brain computations and results of human subjects experiments. In such experiment, 12 lists of something about 15 semantically related words, are heard and, in the second step, in the sequence, many of these words, other related words and not related words are heard in a recognition test, when subjets say if that word was or was not heard during memorization steps. Results obtained from computer tests are very close of human results, and the produced model may be used as a tool for analysis of the influences of the many processes that take place during memorization and recognition.

Nos sistemas de distribuição de alta e média tensão tem-se aumentado a utilização de linhas de distribuição de energia subterrâneas ou cabos subterrâneos. A ocorrência de faltas nas linhas afeta negativamente a qualidade da energia e o correto funcionamento da rede. O processo que leva a uma falta nos cabos é gradual e está caracterizado por uma série de subciclos de faltas incipientes associadas a uma tensão de arco. Estas, muitas vezes, passam despercebidas e, eventualmente, resultam em uma falta permanente. Os métodos clássicos de localização de faltas como as metodologias baseadas no cálculo da impedância aparente, as baseadas na inteligência artificial e as baseadas nas ondas viajantes são, habitualmente, aplicadas ao sistema depois de uma falta permanente acontecer e precisam de um ou mais ciclos do sinal para entregar uma resposta razoável. No entanto, as faltas nos cabos são um processo gradual, de curta duração (entre ¼ e ½ ciclo do sinal) e seria desejável localizar a falta incipiente antes de tornar-se permanente. Nesse contexto, esta pesquisa aborda o problema de localização de faltas incipientes. Assim, nesta tese propõe-se uma nova técnica de localização de faltas incipientes usando medições em um terminal, no domínio do tempo e que utiliza componentes de fase. Desta forma, são desenvolvidas duas novas formulações do modelo elétrico do sistema de distribuição com cabos subterrâneos durante uma falta incipiente. A abordagem proposta considera simultaneamente na sua formulação características da falta incipiente e dos sistemas de distribuição de energia, como a tensão de arco, o modelo Π nominal de parâmetros concentrados do cabo subterrâneo, o desequilíbrio do sistema e a condição da carga. A estimativa da distância da falta, junto com os parâmetros da falta incipiente, é obtida a partir da solução de um sistema sobredeterminado de equações lineares pela aplicação do método de mínimos quadrados ponderados não negativos. As formulações propostas permitem estimar a distância da falta em termos da reatância da linha até a falta. Além disso, é proposto um processo de compensação de corrente para estimar a corrente de falta; é aplicado um pré-processamento dos dados de entrada para suavizar o efeito do ruído que pode conter o sinal e, é aplicado um pós-processamento dos resultados para refinar e entregar a melhor estimativa obtida durante o processo de localização da falta. O desempenho da técnica proposta é avaliado mediante estudos de casos simulados em um circuito real de distribuição no Alternative Transients Program (ATP/EMTP) considerando análises de sensibilidade e comparativa. Também, o modelo da falta incipiente foi programado utilizando a ferramenta de MODELS do ATP/EMTP. Os resultados obtidos, considerando faltas incipientes simuladas que avaliam a influência da variação da magnitude de tensão de arco, do ruído aleatório inserido na tensão de arco, da distância da falta, da taxa de amostragem, do carregamento do sistema, do modelo de tensão de arco e de incertezas nas medições, indicam claramente que a abordagem proposta possui validade como técnica de localização de faltas incipientes, apresentando erros médios globais de 1,60% e 0,93%, respectivamente para cada formulação proposta. / The use of underground power distribution lines or underground cables in the high and medium voltage distribution systems has increased dramatically in recent years. The fault occurrence in the distribution lines negatively affects the power quality and the correct network operation. The process which leads to a fault in underground cables is gradual and is characterized by a series of sub-cycles of incipient faults associated with an arc voltage. These often are unnoticed and, eventually, results in a permanent fault. Classical fault localization methods such as the based-impedance, the based on artificial intelligent and the based on traveling waves are, usually, applied to the system after a permanent fault occurrence and need one or more signal cycles for providing a reasonable response. However, the faults in cables are a gradual process, with short duration (between ¼ to ½ of signal cycle) and would be desirable to locate the fault before this becomes a permanent fault. In this context, this research approaches the incipient faults location problem. Thus, in this thesis is proposed a new incipient fault location technique using single-end terminal measurement, in time-domain and employing phase components. In this way, two new formulations of the electrical model of the distribution system with underground cables during an incipient fault are developed. The proposed approach considers simultaneously in its formulation, incipient fault type and power distribution systems characteristics as arc voltage, unbalanced operation, load conditions and complete line model. The fault distance estimation, together with the incipient fault parameters, it is obtained from the solution of an overdetermined linear system of equations by the application of the non-negative weighted least squares estimator method. The proposed formulations allow estimating the fault distance in terms of the line reactance up to the fault. In addition, a load current compensation strategy is proposed to reduce its effect in the fault current estimation; an input data pre-processing is applied to smooth out the noise effect and a post-processing of the results is performed for estimation refinement and to provide the best estimate obtained during the fault location process. The proposed technique performance is evaluated through simulated cases studies in a real-life distribution network with underground cable data in the Alternative Transients Program (ATP/EMTP) considering sensitivity and comparative analyzes. Also, the fault model was programmed using the MODELS tool of ATP/EMTP. The obtained results, considering simulated incipient faults, which evaluate the influence of variations in the arc voltage magnitude, random noise percentage inserted in the arc voltage, fault distance, sampling rate, load dynamics, the arc voltage model and uncertainties in measurements, indicate clearly that the proposed approach is valid as incipient faults location technique, showing overall average errors of 1,60% and 0,93%, respectively for each proposed formulation.

Descargas atmosféricas representam uma das principais causas de interrupção no fornecimento de energia para os consumidores, e embora tenham efeitos mais intensos quando incidem diretamente nas redes elétricas, é o caso das descargas indiretas que chama mais atenção, já que elas ocorrem com maior frequência. Tanto as primeiras descargas que geralmente ocorrem com maior intensidade de corrente, quanto as descargas subsequentes que têm menor tempo de frente associado, irradiam campos eletromagnéticos que ao se acoplarem com as redes elétricas geram surtos que podem causar tanto a interrupção do fornecimento de energia quanto danos a equipamentos. A presença de edifícios na região de incidência da descarga atmosférica afeta a propagação das ondas irradiadas, criando diferentes padrões de campos resultantes, os quais são responsáveis por sobretensões induzidas. Embora tanto a descarga atmosférica em si quanto a caracterização do ambiente ao seu redor sejam de natureza complexa para sua representação, ferramentas computacionais bem estruturadas podem representar o fenômeno de forma satisfatória, como é o caso da ferramenta computacional desenvolvida neste trabalho utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo. O presente trabalho apresenta dois estudos para verificação da influência de edificações na propagação de campo irradiado por descargas atmosféricas. O primeiro estudo avaliou o comportamento das componentes do campo elétrico e do campo magnético irradiados, comparando resultados obtidos com e sem a presença de edificações numa pequena região. Tanto os parâmetros geométricos dos três edifícios considerados neste estudo, como a permissividade e a condutividade elétrica do solo e dos edifícios, foram variados para identificar a sua influência nos campos irradiados. Os resultados mostraram diferentes comportamentos das componentes dos campos resultantes em função da variação desses parâmetros, observando-se inversão de polaridade, oscilações na forma de onda e tanto redução quanto aumento do valor de campo. O segundo estudo avaliou um caso mais geral em que a componente vertical de campo elétrico foi tomada em nove pontos diferentes de uma região tipicamente urbana, com a presença de 102 edifícios. Os valores de campo avaliados em cada ponto, dez metros acima do solo, consideraram a incidência aleatória de 28 descargas atmosféricas distintas, cada uma atingindo o topo de um dado edifício. Os resultados desse segundo estudo mostraram que exceto nos casos em que a descarga atmosférica ocorre próximo do ponto analisado, há reduções significativas do campo elétrico vertical. Desta forma é possível perceber que não apenas a existência de edifícios, mas a sua concentração com diferentes características elétricas e geométricas, podem influenciar significativamente a propagação de campo irradiado. Os valores calculados a partir da ferramenta desenvolvida podem ser usados em conjunto com modelos de acoplamento, para o cálculo de sobretensões induzidas em redes elétricas, em situações realistas com configurações mais complexas. / Atmospheric discharges represent one of the main causes of interruption in power supply to consumers, and although they have more intense effects when direct impact on energy lines, are the case of indirect discharges that draws more attention, since they occur more frequently. Both the first discharges, occurring generally with greater intensity of current, as subsequent discharges that have shorter front time associated, radiate electromagnetic fields which engage with the electrical networks generating surges that can cause so much disruption of power supply as damage to the equipment. The presence of buildings in the lightning incident area affects the propagation of the radiated waves, creating different patterns of resultant fields, which are responsible for induced overvoltages. Although both the lightning itself and characterization of the surrounding environment are of a complex nature for its representation, structured computational tools can represent satisfactorily the phenomenon, such as the software tool developed here using the finite difference time domain method. This work presents two studies to verify the influence of buildings in the propagation of lightning irradiated field. The first study assessed the behavior of the components of the electric field and magnetic field irradiated, by comparing results obtained with and without the presence of buildings in a small region. Both the geometric parameters of the three buildings considered in this study, as the permittivity and electrical conductivity of the soil and buildings, were changed to identify their influence on radiated fields. The results showed different behaviors of the components of the resulting field due to the variation of these parameters, observing polarity inversion, oscillations in the waveform and either a reduction or increase of the field value. The second study evaluated a more general case where the vertical component of the electric field was taken at nine different points of a typical urban area, in the presence of 102 buildings. The field values evaluated at each point, ten meters above the ground, considered the effect of 28 different random lightning, which hit the top of a given building. The results of this second study showed that except in cases where atmospheric discharge occurs near the analyzed point, there are significant reductions of the vertical electric field. Thus it can be seen that not only the existence of buildings, but its concentration with different electrical and geometrical characteristics, can significantly influence the propagation of irradiated field. The values calculated from the developed tool can be used in conjunction with coupling models for calculating induced overvoltages on power lines, in realistic situations with complex configurations.

Habitar ambientes dimensionados a partir de estudos antropométricos e Avaliações Pós-Ocupação (APOs) dos aspectos funcionais é conseqüência de processos de projeto arquitetônico a serem consolidados. A tecnologia tem permitido obter um maior controle sobre todas as fases da produção de edificações, sendo a fase de pré-projeto decisiva para o efetivo sucesso de um empreendimento. A presente pesquisa objetiva o desenvolvimento de um roteiro para a elaboração de um programa computacional de Projeto e Desenho Arquitetônico Auxiliado por Computador (CAADD - Computer Aided Architectural Design and Drafting) que contribua para o trabalho do arquiteto nas análises geométricas de dimensionamento funcional de edificações habitacionais sociais multi-familiares, no momento do pré-projeto, considerando as especificidades do conjunto de variáveis envolvidas em cada situação de projeto. Ao escolher as alternativas de composição de Programa de Necessidades no sistema, este geraria maquetes eletrônicas (modelo digital) a partir dos parâmetros definidos no próprio programa. Os volumes abstraídos em meio digital são tratados genericamente no sistema como objetos volumétricos (mobiliário, eletrodomésticos, peças sanitárias, esquadrias, estrutura, vedação). A tecnologia de representação gráfica digital escolhida foi o padrão aberto para a distribuição de conteúdo tridimensional denominado X3D. A montagem do roteiro contempla conceitos de Computação Gráfica e de Geometria Computacional, aplicando critérios para arranjo físico de ambientes da habitação, relação entre ambientes, distribuição de unidades habitacionais (apartamentos) e análises de locação da edificação no sítio urbano. Utilizam-se como referências dimensionais resultados de APOs (classificadas como dados dinâmicos, os quais se alteram com maior freqüência no tempo) e legislação e normas vigentes (classificados como dados estáveis, os quais se alteram com menor freqüência no tempo), visando melhorias espaciais e manutenção contínua da abordagem do projeto e desenho arquitetônico funcional nos novos projetos habitacionais. / The possibility of living in environments that have been sized on the basis of anthropometric studies and post-occupancy evaluations (POEs) of the functionality of buildings is the consequence of architectural design processes yet to be consolidated. This technology has enabled greater control over all stages in the construction of buildings, the pre-design stage being decisive for the success of an enterprise. The objective of the present study is to develop guidelines for designing a computer program for architectural designing and drafting (CAADD-Computer Aided Architectural Design and Drafting) that will serve as an aid to architects in terms of geometrical analyses of the functional dimensions of low-income housing during the pre-design stage, considering the specific aspects of the variables involved in each design. By choosing alternatives for programming the software, the system is set up to enable designers to generate digital models based on standards defined in the program itself. The digitally extracted volumes are treated generically in the system as volumetric objects (furniture, appliances, plumbing fixtures, door and window frames, structures, waterproofing and others). The open standard for distributing tridimensional contents, known as X3D, was chosen as the technology for digital graphic representation. The guidelines take into account concepts for graphic computing and computational geometry and apply criteria for the physical arrangement of living environments, relationships among environments, distribution of the apartments and analyses of the location of the buildings in their urban context. Dimensional references are used to establish these guidelines, including the results of POEs (classifying the data that changes most often over time as \"dynamic\"). Other factors that must be taken into consideration are the local laws, norms and regulations (classified as \"stable\" data, which change less often over time). The objective is to develop spatial improvements and continuous feedback of the approach of the design and functional architectural drafting in new housing designs.

Este trabalho busca avaliar a eficiência energética e o conforto, em ambiente climatizado artificialmente, dos Hotéis Econômicos de redes internacionais em São Paulo. A avaliação levada a cabo concentrou-se nas unidades habitacionais (UH) desses hotéis, principal produto oferecido por eles, possuidoras de sistema de ar condicionado (SAC), apesar das condições climáticas e das características do uso não determinarem essa necessidade. Com base nos levantamentos sobre as características dos Hotéis Econômicos, foi escolhido um hotel de uma rede internacional em São Paulo como estudo de caso. Nele, avaliou-se o desempenho térmico por meio de medições de temperatura e umidade relativa do ar em duas UH, durante cinco dias. As características físicas desse hotel foram utilizadas como modelo-base para as simulações computacionais realizadas no software TAS NG (2005). A partir dos resultados obtidos nas medições, definiram-se os critérios que seriam utilizados nas variações do modelo paramétrico, resultando em um total de sete cenários, com diferentes características como: vidros, cortina interna, taxa de ventilação e período determinado para ventilação. Levando-se em conta as condições climáticas da cidade de São Paulo e as características físicas e ocupacionais dos apartamentos, verificou-se que é possível obter conforto térmico sem o uso de SAC. Nessas condições, utilizou-se como critério de avaliação o modelo adaptativo da Norma ASHRAE 55 (2004). Os dados dos dias mais representativos de verão e inverno forma utilizados na análise dos ganhos de calor. Foi também avaliado, para o período de um ano, o consumo de energia elétrica do SAC, para resfriamento e aquecimento. Os resultados obtidos auxiliaram na proposição de recomendações de projeto para essa tipologia, buscando soluções que aprimoram o aproveitamento das condições naturais favoráveis para a obtenção de conforto térmico, possibilitando a redução do consumo de energia decorrente do SAC nestes ambientes. Para ilustrar algumas recomendações foram feitos estudos preliminares para as UH e para o pavimento tipo, considerando a integração do SAC com soluções de projeto de arquitetura que favoreçam o melhor desempenho energético de Hotéis Econômicos ou de qualquer categoria. / This work aims to evaluate the energy efficiency and comfort level, in airconditioned environments of budget hotels, from international chains, in São Paulo, Brazil. The evaluation was directed to the apartments which are the hotels main product featuring air conditioning, even though the climate conditions and usage profile dont determine its need. One hotel from an international chain was chosen as a case study based on research of budget hotels main features. The hotel had its thermal performance evaluated through air temperature and humidity measurements, in two apartments, for five days. Its physical characteristics were inputted into the TAS NG (2005) software as a base model for simulations. The measurements results defined the criteria used in the parametric model, resulting in a total of seven scenarios with different characteristics such as glass, internal shades, ventilating rates and period. Considering São Paulos climatic conditions, the physical and occupational characteristics of the apartments, it was verified that it is possible to reach thermal comfort without the use of air conditioning. The evaluating criterion used in these conditions was an adaptive model from the ASHRAE 55 (2004) Norm. Data from the most representative days of summer and winter were used in the analysis. There was also an evaluation of the energy consumption of the air condition- ing system, used for cooling and heating purposes, for a period of one year. The results favored the proposal for project recommendations for this typology, seeking solutions to improve the capacity to harness the favorable natural conditions to obtain thermal comfort, allowing for energy consumption reduction due to air conditioning. To illustrate the recommendations some preliminary studies were prepared for the apartments and pavement type, considering the integration of the air conditioning system with architectural design solutions that favor a better energy performance of budget hotels or of any other category.

Os biopolímeros surgem como materiais alternativos no atendimento aos requisitos de desempenho que a área médica tem exigido para implantes ósseos. Nesse contexto o polímero poliuretano derivado de óleo de mamona (Ricinus communis) tem obtido lugar de destaque. Mesmo assim, esse material, considerado um biopolímero regenerador ósseo, ainda necessita de investigação mecânica consistente para uma aplicação de forma confiável. No entanto, há uma grande dificuldade em se prever o comportamento mecânico das estruturas fabricadas por biopolímeros. Diante desse fato, o presente projeto de pesquisa visa através de ensaios experimentais em amostras padronizadas para ensaios de tração e compressão, bem como, ensaios normalizados para próteses de quadril, adquirir propriedades de material adequadas para a implementação dos modelos computacionais, assim como dados de comportamento mecânico sob solicitação. De posse desses dados, através do método dos elementos finitos, são realizadas simulações computacionais com o objetivo de verificar a capacidade do modelo de material de Drucker-Prager representar o comportamento mecânico do biopolímero. Este modelo é aplicado inicialmente na simulação dos ensaios de tração e compressão e posteriormente nas simulações das próteses em biopolímero, onde carregamentos mais complexos estão presentes. Os resultados obtidos nas simulações são analisados e discutidos para fins de validação do uso deste modelo de material em estruturas fabricadas com o biopolímero. / Biopolymers have been widely used as alternative materials to attend the performance requirements that medical area has demanded to bone implants. In this way, the Castor Oil Polyurethane (Ricinus communis) has taken a distinct place. Nevertheless, this material, considered bone constructive, still needs a consisting mechanical investigation for a reliable application, despite the great difficulty to predict the mechanical behavior of biopolymer structures. Face this fact, this work intends through experiments in normalized specimens for tensile and compressive tests, as well as normalized tests for hip implants, to obtain material properties and mechanical behavior data required to implement computational models of the hip prosthesis. Using the finite element method, computational simulations are carried out to verify the capability of Drucker-Prager material model to represent the biopolymer mechanical behavior. This model is first applied in tensile and compressive tests simulations, and further in prosthesis biopolymer simulations, where more complex loadings are present. The results of these simulations are analyzed and discussed in order to validate the use of this material model in biopolymers structures.

Neste trabalho propõe-se o projeto e a análise estrutural de uma haste femoral de implante de quadril em material compósito polimérico. No trabalho, realizaram-se algumas etapas com a finalidade de obter parâmetros confiáveis de comportamento do material, visando à consistência dos resultados numéricos e experimentais. Primeiramente, faz-se um levantamento bibliográfico sobre o comportamento mecânico dos materiais compósitos poliméricos reforçados, como também dos critérios de falha existentes para este tipo de material. Em seguida, apresentam-se as etapas experimentais com a descrição dos procedimentos de fabricação dos corpos-de-prova e os resultados obtidos a partir dos ensaios quase-estáticos de tração do poliuretano derivado de óleo de mamona. A etapa seguinte foi desenvolver um dispositivo de ensaio monotônico quase-estático para a haste femoral em poliuretano com o objetivo de levantar a curva força-deslocamento seguindo as especificações das normas ISO 7206-3 e ISO 7206-4. Com base nos resultados experimentais obtidos, foi possível propor um reforço estrutural, na forma de tubo, na haste femoral em poliuretano e adotar uma análise de falha progressiva para determinar o seu comportamento mecânico. Para esta finalidade foi implementado um modelo de material em sub-rotina FORTRAN, compilada em conjunto com um programa de elementos finitos (ABAQUS). Concluiu-se, que o modelo de material implementado e o reforço estrutural proposto para a haste femoral traz contribuições inovadoras, visto que se pode prever com mais precisão o comportamento mecânico da haste femoral reforçada com o tubo em material compósito polimérico. / A design and structural analysis of a femoral stem using a polymeric composite material is proposed in this work. The work had some steps in order to achieve trusty parameters for the material behavior aiming the consistence of numerical and experimental results. In the first step, a bibliographic review of mechanical behavior of reinforced polymeric composite materials as well as failure criterion was done. Following experimental steps are presented with specimen manufacturing procedure description and the results obtained from quasi-statics tension tests of polyurethane derivated from castor oil. The next step was the development of a monotonic quasistatic test device for the polyurethane femoral stem aiming to determine the forcedisplacement curve according to ISO 7206-3 and ISO 7206-4 standards. Considering the experimental results obtained it was possible to propose a structural reinforcement, which consists on a tube, in the polyurethane femoral stem and to adopt a progressive failure analysis in order to determine its mechanical behavior. A material model using FORTRAN sub-routine was developed and compiled joint with a finite element program (ABAQUS). The conclusion is that the model developed and the structural proposed reinforcement for the femoral stem bring innovation for this contribution once it is possible to preview accurately the mechanical behavior of the reinforced femoral stem with tube in polymeric composite material.