The research was focused on the three major structural elements of a typical cold-formed steel building - shear wall, floor joist, and column. Part 1 of the thesis explored wider options in the steel sheet sheathing for shear walls. An experimental research was conducted on 0.030 in and 0.033 in. (2:1 and 4:1 aspect ratios) and 0.027 in. (2:1 aspect ratio) steel sheet shear walls and the results provided nominal shear strengths for the American Iron and Steel Institute Lateral Design Standard. Part 2 of this thesis optimized the web hole profile for a new generation C-joist, and the web crippling strength was analyzed by finite element analysis. The results indicated an average 43% increase of web crippling strength for the new C-joist compared to the normal C-joist without web hole. To improve the structural efficiency of a cold-formed steel column, a new generation sigma (NGS) shaped column section was developed in Part 3 of this thesis. The geometry of NGS was optimized by the elastic and inelastic analysis using finite strip and finite element analysis. The results showed an average increment in axial compression strength for a single NGS section over a C-section was 117% for a 2 ft. long section and 135% for an 8 ft. long section; and for a double NGS section over a C-section was 75% for a 2 ft. long section and 103% for an 8 ft. long section.

O teste de programas concorrentes é uma atividade custosa devido principalmente à quantidade de sequências de sincronização que devem ser testadas para validar tais programas. Uma das técnicas mais utilizadas para testar a comunicação e sincronização de programas concorrentes é a geração automática de diferentes pares de sincronização ou, em outras palavras, a geração de variantes de disputa (race variant). Nesta técnica as variantes de disputa são geradas a partir de arquivos de rastro de uma execução não-determinística e algoritmos de execução determinística são utilizados para forçar que diferentes sincronizações sejam cobertas. Este trabalho aborda de maneira abrangente este problema, cujo objetivo principal é reduzir o tempo de resposta da atividade de teste estrutural de programas concorrentes quando diferentes variantes de disputa são executadas. Há três principais contribuições neste trabalho: (1) geração de arquivos de rastro e execução determinística total/parcial, (2) geração automática de variantes e (3) paralelização da execução das variantes. Diferentemente de outros trabalhos disponíveis na literatura, os algoritmos propostos consideram programas concorrentes que interagem simultaneamente com passagem de mensagens e memória compartilhada. Foram consideradas seis primitivas com semânticas distintas: ponto-a-ponto bloqueante/não bloqueante, coletivas um-para-todos/todos-para-um/todos-para-todos e semáforos. Os algoritmos foram desenvolvidos no nível de aplicação em Java, são ortogonais à linguagem de programação utilizada e não requerem privilégios de sistema para serem executados. Estas três contribuições são descritas, detalhando seus algoritmos. Também são apresentados os resultados obtidos com os experimentos feitos durante as fases de validação e avaliação de cada contribuição. Os resultados demonstram que os objetivos propostos foram atingidos com sucesso para cada contribuição e, do ponto de vista do testador, o tempo de resposta da atividade de teste estrutural de programas concorrentes foi reduzido enquanto a cobertura de programas concorrentes com ambos os paradigmas aumentou com procedimentos automatizados e transparentes. Os experimentos mostram speedups próximos ao linear, quando comparadas as versões sequencial e paralela dos algoritmos. / The testing of concurrent programs is an expensive task, mainly because it needs to test a high number of synchronization sequences, in order to validate such programs. One of the most used techniques to test communication and synchronization of concurrent programs is the automatic generation of different synchronizations pairs (or generation of race variants). Race variants are generated from the trace files of a nondeterministic execution, and the deterministic executions force the coverage of different synchronizations. This work approaches this problem in a more general way. It reduces the response time of the structural testing of concurrent programs when different variants are required. There are three main contributions in this work: the generation of trace files and the total or partial deterministic execution, the automatic generation of race variants and the parallelization of execution of race variants. The proposed algorithms take into account concurrent programs that interact simultaneously with message passing and shared memory, including six primitives with distinct semantics: blocking and non-blocking point-to-point, all-to-all/one-to-all/all-toone collectives and shared memory. The algorithms have been implemented in Java in the application level, they are language independent and do not need system privileges to execute. Results obtained during the validation and evaluation phase are also presented and they show that the proposed objectives are reached with success. From the tester viewpoint, the response time of structural testing of concurrent programs was reduced, while the coverage of the concurrent programs with both paradigms increased with automatic and transparent procedures. The experiments showed speedups close to linear, when comparing the sequential and parallel versions.

Paradigmas e técnicas de desenvolvimento como a programação Orientada a Objetos (OO) e a programação Orientada a Aspectos (OA) procuram melhorar os níveis de reuso e manutenibilidade na produção de software. Contudo, com a introdução de mecanismos com maior poder de expressividade e, consequentemente, a possível introdução de novos tipos de defeitos, a utilização de linguagens OO e OA pode se tornar um obstáculo ao invés de um auxílio ao desenvolvimento de software. Para lidar com esse problema, nesta dissertação é proposta uma abordagem de teste estrutural de integração para programas orientados a objetos e a aspectos implementados em Java e AspectJ. É definido um modelo de fluxo de controle e de dados baseado no bytecode Java { chamado Grafo Def-Uso Contextual (ou Contextual Def-Use graph) - que é uma abstração formada pela integração dos grafos Def-Uso Orientados a Aspectos (AODU) da unidade sob teste com todas as unidades que interagem direta ou indiretamente com ela até um nível de profundidade de interação máximo ou definido pelo testador. São defiidos três critérios de teste: todos-nós-integrados-Nd, todas-arestas-integradas-Nd e todos-usos-integrados-Nd. Para automatizar o uso do modelo e critérios propostos, a ferramenta JaBUTi/AJ foi estendida. Exemplos de usos são discutidos e, por meio de um estudo experimental, uma análise de aplicabilidade da abordagem proposta é apresentada / Development paradigms and techniques such as Object-Oriented (OO) programming and Aspect-Oriented (AO) programming aim at improving reuse levels and maintenability in the software production. However, due to the introduction of mechanisms to support a greater power of expressiveness and, consequently, possible introduction of new type of faults, the use of OO and AO languages might become an obstacle instead of a benefit in the software development. To deal with these problems, in this dissertation is presented an integration structural testing approach for objectand aspect-oriented software based on Java and AspectJ. It is defined a control- and data- ow model based on Java bytecode { called Contextual Def-Use graph { that is an abstraction composed by the integration of Aspect-Oriented Def-Use graphs (AODU) of the unit under testing with the units triggered by the execution of the unit under testing considering either a maximum interaction depth level or an interaction depth level previously defined by the tester. Three testing criteria are also defined: all-integrated-nodes-Nd, all-integrated-edges-Nd and all-integrated-uses-Nd. To automate the use of the model and the testing criteria, the JaBUTi/AJ tool was extended. Usage examples are discussed to explain the approach and an exploratory study is conducted to evaluate the applicability of the proposed approach

As atividades de validação, verificação e teste contribuem para melhorar a qualidade dos programas, independentemente do paradigma de programação utilizado. Erlang é um exemplo de linguagem funcional, e aspectos como: dados imutáveis, higher-order functions, lazy evaluation e pattern matching impõem restrições à atividade de teste estrutural de software, as quais requerem uma atenção especial do testador. A linguagem Erlang foi criada para o desenvolvimento de aplicações concorrentes, em tempo real e com tolerância a falhas. A aplicação da atividade de teste de software torna-se necessária para aplicações desenvolvidas em Erlang. Um mapeamento sistemático realizado identificou os trabalhos relacionados e também a identificação de falhas típicas encontradas em programas Erlang. O resultado do mapeamento evidenciou a falta de propostas que considerem as principais características de Erlang, incluindo uma ferramenta de teste que dê suporte à aplicação prática da atividade de teste. Esta lacuna foi considerada significativa. Foi proposto um conjunto de critérios de teste estruturais para verificar a cobertura de códigos em aplicações sequenciais e distribuídas de programas Erlang. Os critérios de teste exploram as possíveis falhas relacionadas à comunicação entre funções, comunicação entre processos, sincronização, concorrência, recursividade e tolerância a falhas. A definição dos critérios contou com o suporte de um modelo de teste para a obtenção das informações sobre o fluxo de controle, fluxo de dados e fluxo de comunicação de programas Erlang. O modelo estabeleceu 15 tipos de nós, 9 tipos de arestas e 5 tipos de usos de variáveis. Para apoiar a aplicação dos critérios, uma ferramenta de teste, chamada Valierlang, também foi implementada. A ValiErlang é composta por 5 módulos que realizam as seguintes etapas: análise estática, instrumentação do código fonte, geração do GFC, definição dos elementos requeridos, execução do código instrumentado, geração do rastro de execução e avaliação dos elementos cobertos e elementos não executáveis. Foi realizado um estudo experimental para verificar a aplicabilidade dos critérios de teste por meio da ValiErlang. Neste estudo foram utilizados seis programas com diferentes características, todas essenciais aos programas em Erlang. Com base nos resultados obtidos, foi possível comprovar que a abordagem contribui com o testador devido ao sucesso na aplicação dos critérios e também a eficácia dos critérios em revelar defeitos. E as etapas para o testador de software realizar a aplicação do teste estrutural, tem o apoio ferramental da ValiErlang. / The validation, verification and test activities contribute to improve the quality of the programs, independently of the used programing paradigm. Erlang is an example of functional language and aspects such as: immutable data, higher-order functions, lazy evaluation e pattern matching impose restrictions to the software structural testing activity, which require a special attention by the tester. The Erlang language was created for the development of concurrent applications, in real time and with fault tolerance. The application of the software testing activity becomes necessary for applications developed in Erlang. An executed systematic mapping identified the related works and the identification of typical failures found in Erlang programs. The result of the mapping highlighted the lack of proposals that consider the main features of Erlang, including a testing tool that supports the practical application of the testing activity. This gap was considered significant. A set of structural testing criteria was proposed to verify the coverage of codes in sequential and distributed applications in Erlang programs. The test criteria explore the possible failure related to the communication between functions, communication between processes, synchronization, concurrence, recursion and fault tolerance. The definition of the criteria had the support of a test model to obtain information about control flux, data flux, and communication flux of Erlang programs. The model established 15 types of nodes, 9 types of edges and 5 types of variable uses. To support the application of criteria, a testing tool called ValiErlang was also implemented. ValiErlang is composed of 5 modules that execute the following stages: static analysis, source code instrumentation, CFG generation, definition of the required elements, instrumented code execution, execution trace generation and evaluation of the covered and non-executable elements. An experimental study was executed to verify the applicability of the testing criteria by ValiErlang. In this study six programs with different characteristics were used. All characteristics were essential to the Erlang programs. Based on the obtained results, it was possible to prove that the approach contributes with the tester because of the success in the criteria application and the efficiency of the criteria in revealing defects. The stages for the testes to execute the structural test application have the support of the Erlang tool.

Em meados dos anos 90, alguns pesquisadores constataram a existência de certos interesses que, independente da técnica de programação utilizada ou da maneira como o sistema venha a ser decomposto, não se encaixam em módulos individuais, mas ficam espalhados por várias unidades do software (também chamados de interesses transversais). A programação orientada a aspectos (POA) foi concebida como uma proposta de resolução desse problema, a partir do uso de mecanismos que permitem o isolamento dos interesses transversais. Entretanto, por ser uma técnica nova, nesses primeiros anos os pesquisadores preocuparam-se em estabelecer os conceitos e técnicas básicos das linguagens orientadas a aspectos, deixando para uma segunda fase a investigação de outras características do desenvolvimento de programas orientados a aspectos, como métodos de projeto e abordagens de teste. Nesta dissertação é apresentada uma abordagem de teste estrutural para programas orientados a aspectos baseados na linguagem AspectJ, que pode contribuir para o aumento da confiança no software desenvolvido utilizando essa técnica e auxiliar o entendimento das novas construções e comportamentos envolvidos nesses programas. Modelos de fluxo de controle e de dados baseados no código-objeto resultante da compilação/ combinação de programas escritos na linguagem AspectJ são propostos, bem como nove critérios de teste baseados nesses modelos. Uma ferramenta desenvolvida para apoiar o teste estrutural de unidade de programas Java foi estendida para dar apoio aos modelos e critérios propostos nesta dissertação. Além disso, algumas propriedades do teste de integração de programas orientados a aspectos são discutidas teoricamente.

O mecanismo de tratamento de exceções disponível em linguagens orientadas a objetos está sendo cada vez mais utilizado e representa cerca de 8% das linhas de código em programas escritos com linguagens de terceira geração, de acordo com algumas pesquisas. No entanto, este mecanismo está entre os menos compreendido pelos desenvolvedores e menos testado. A dificuldade de testar exceções aumenta na fase de teste de integração, porque exceções lançadas em um determinado nível e não tratadas podem subir na hierarquia de chamada. O uso de aspectos também pode introduzir novos tipos de defeitos, como por exemplo um adendo pode inserir lançamentos de exceções no programa sem que exista algum tratamento previsto para elas. Este trabalho apresenta uma proposta para testes de integração estrutural de fluxos de exceções de programas Java e AspectJ. Isto é feito propondo-se alterações na representação do fluxo de exceção no grafo de fluxo de controle integrado e propondo-se novos critérios baseados no fluxo de exceção. Além disso, essas propostas foram implementadas e geraram uma extensão da ferramenta chamada Ja-BUTi/AJ. Para avaliar a proposta deste trabalho, um estudo de caso e um experimento formal foram conduzidos. O estudo de caso teve como objetivo validar a extensão da JaBUTi/AJ desenvolvida e fazer uma avaliação inicial do custo de aplicação dos critérios propostos. O experimento formal realizou uma comparação entre as ferramentas JaBUTi/AJ e VITTAE no contexto do teste do fluxo de exceções. Ambos os estudos são apresentados e discutidos nesta dissertação / Exception handling mechanisms available in object-oriented languages have become increasingly used and account for about 8% of the lines of code in modern programs according to some empirical researches. Yet, this mechanism is among the least understood by programmers and the less tested. The difficulty of testing exceptions increases in the phase of integration testing (e.g. inter-class testing) because exceptions raised on a certain level and not handled can flow through the call hierarchy. Using aspects also cause other types of errors, e.g. an advice can insert exceptions not foreseen by the base program. This paper presents a proposal for structural integration testing of exception flows of Java and AspectJ programs. This is done by proposing changes to the classic control ow graph and by proposing new criteria based on the exception ow. Moreover, these proposals have been implemented in a tool named JaBUTi/AJ. To evaluate the proposal of this work, a case study and a formal experiment have been conducted. The case study had the objective of validating the JaBUTi/AJ extension developed and making a preliminary assessment of the cost to use the tool. The formal experiment made a comparison between the tools JaBUTi/AJ and VITTAE in the context of exception flow test. Both studies are presented and discussed in this dissertation

This thesis presents experiments and numerical analysis of a novel cold-formed steel framed shear wall sheathed with corrugated steel sheets. The objective of this newly designed shear wall is to meet the growing demand of mid-rise buildings and the combustibility requirement in the International Building Code. The strength of the novel shear wall is higher than currently code certified shear wall in AISI S400-15 so that it could be more favorable for mid-rise building in areas that are prone to earthquakes and hurricanes. Full-scale monotonic and cyclic tests were conducted on bearing walls and shear walls under combined lateral and gravity loads. Though the gravity loads had negative effects on the strength and stiffness of the shear wall due to the buckling of the chord framing members, it still shows promise to be used in mid-rise buildings. The objective of numerical analysis is to quantify the seismic performance factors of the newly design shear wall lateral-force resisting system by using the recommended methodology in FEMA P695. Two groups of building archetypes, story varied from two to five, were simulated in OpenSees program. Nonlinear static and dynamic analysis were performed in both horizontal directions of each building archetype. Finally, the results of the performance evaluation verified the seismic performance factors(R=Cd=6.5 and Ω =3.0) were appropriate for the novel shear wall system.

An analytical model for lateral deflection in cold-formed steel shear walls sheathed with steel is developed in this research. The model is based on the four factors: fastener displacement, steel sheet deformation, and hold-down deformation, which are from the effective strip concept and a complexity factor, which accounts for the additional influential factors not considered in the previous three terms. The model uses design equations based on the actual material and mechanical properties of the shear wall. Furthermore, the model accounts for aggressive and conservative designers by predicting deflection at different shear strength degrees.

The objective of this thesis is to determine if the single sided resistance spot weld (RSW) can be used as a feasible connection method for cold formed steel (CFS) shear walls subject to lateral force of either seismic or wind loads on mobile shelters. The research consisted of three phases which include: a design as a 3D BIM model, connection tests of the resistance spot weld, and full-scale testing of the designed solid wall panels. The shear wall testing was conducted on specimens with both resistance spot weld and self-drilling screws and the results from tests gave a direct comparison of these connections when the solid wall panel was subjected to in-plane shear forces. The full-scale tests also included 4-point bending tests which was designed to investigate the wall panel's resistance to the lateral loads applied perpendicularly to the surface. The research discovered that the singled sided resistance spot weld achieved similar performance as the self-drilling screws in the applications of CFS wall panels for mobile shelters. The proposed single sided resistance spot weld has advantages of low cost, no added weight, fast fabrication, and it is a feasible connection method for CFS wall panels.

[pt] Nesta dissertação, foi desenvolvido um estudo teórico-experimental de um sistema pré-fabricado de vigamentos mistos de pisos de edificações. O modelo estrutural consiste em vigas mistas do tipo duplo T, onde as nervuras são constituídas por uma viga celular formada a partir de um perfil I laminado, parcialmente embutido na laje de concreto. Após a montagem das vigas-mistas na obra, é feito um capeamento de concreto armado para solidarização do conjunto. Uma grande vantagem deste sistema é proporcionar a integração do piso com o sistema de instalações prediais, por meio da passagem de dutos pelas aberturas do perfil metálico. São apresentados os detalhes do sistema construtivo, bem como as recomendações de projeto. Foi executada uma análise paramétrica para avaliação do comportamento estrutural em termos de eficiência estrutural, visando-se principalmente a redução de custos de fabricação e velocidade de montagem. Com base neste estudo, foi desenvolvido um programa experimental no Laboratório de Estruturas e Materiais da PUC-Rio, para análise do comportamento carga/deformação e da resistência última à flexão dos protótipos submetidos a um carregamento estático. Com os dados obtidos, fez-se uma comparação com os resultados previstos. Os resultados experimentais confirmaram as previsões de resistência fornecidas pelas recomendações de projeto. / [en] In this research, is present a theoretical and experimental study of the prefabricated composite beams system. The structural model consists of composite beams of double T type where the ribs are constituted by an asymmetric I-section cellular beam, partially embedded in the concrete slab. After installation of the beams in the work, it is made a reinforced concrete capping for solidarity assembly. A great advantage of this system is integrate the floor with the building installations system, by passing ducts through the openings of the metal profile. This dissertation presents the system with the general details of construction and design. A parametric analysis was performed to assess the structural behavior in terms of structural efficiency. It is mainly aimed at reducing manufacturing costs and speed of assembly. Based on this study, was developed an experimental program in the Structure and Materials Laboratory at PUC-Rio, to analyze the behavior load / deformation and ultimate flexural strength of prototypes subjected to a static loading. With the obtained data, a comparison is made with the expected results analytically. The experimental results confirmed the estimated strength given by the design recommendations.