Esta pesquisa apresenta o projeto, construção e testes, tanto de laboratório como de campo de um sismógrafo de engenharia para o monitoramento dos níveis de vibração e pressão acústica, resultantes do processo de desmonte de rocha utilizando explosivos. Desenvolveram-se filtros e amplificadores com características que atendam às especificações impostas pelo guia intitulado \"ISEE Performance Specifications for Blasting Seismographs\" (ISEE, 2011), bem como, foram utilizados sensores (geofones e microfone) desenvolvidos e fabricados por terceiros, mas que atendam às características impostas pelo guia. A interconexão entre a etapa analógica com a digital foi realizada através da utilização de módulos de conversão A/D com tecnologia Sigma-Delta e resolução de 24-bits. Todas as etapas de aquisição, processamento e armazenamento de dados são controladas através de um microcontrolador ARM Cortex-M de 32-bits, o qual provê os mais diversos e modernos periféricos. Os testes de laboratório demonstraram a eficácia dos circuitos analógicos, pois apresentaram resposta plana na banda de passagem, onde os filtros passa-baixa, do tipo Butterworth, proporcionaram uma atenuação de 36 dB/oitava a partir da frequência de corte de 500 Hz, enquanto os filtros passa-alta, do tipo passivo, proporcionaram uma atenuação de 6 dB/oitava abaixo da frequência de corte de 2 Hz. Os testes de operação confirmaram a fácil e rápida operação do conjunto sismográfico, enquanto os testes de campo demonstraram a praticidade de sua operação e confiabilidade e coerência dos resultados. Concluiu-se que o sistema é exequível, atendendo às necessidades de monitoramento de um processo de desmonte de rochas utilizando explosivos a um preço relativamente baixo, abrindo a possibilidade de utilizá-lo em monitoramentos permanentes em situações onde isto seja necessário. / This research presents the design, construction and laboratory and field testing of an engineering seismograph for monitoring vibration and acoustic pressure levels during rock blasting. Filters and amplifiers with characteristics that meet the specifications of ISEE Performance Specifications for Blasting Seismographs (ISEE, 2011) have been developed. Third part sensors (geophones and microphones) were selected to attend the characteristics suggested by the guide. The interconnection between the analog and the digital stages was accomplished with A/D conversion modules with Sigma- Delta technology and 24-bit resolution. All data acquisition, processing and storage steps are controlled by a 32-bit ARM Cortex-M microcontroller, which provides several and modern peripherals. Laboratory tests confirmed the effectiveness of the analog circuits that presented flat response between 2 and 500Hz. The low-pass filters developed are type Butterworth with an attenuation factor of 36 dB/octave for frequencies above 500 Hz. The high-pass filters are of passive type with rejection factor of 6 dB/octave below 2 Hz. The operation of the system presented to be easy and fast. Field tests demonstrated its friendliness and the results showed to be consistent. It was concluded that the system is feasible and applicable to monitor rock-blasting process. Its relatively low price opens up the possibility of using it for permanent monitoring in situations where this might be necessary.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-04T10:35:10Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Guilherme de Oliveira Andrade - 2017.pdf: 3342486 bytes, checksum: f35bb27c1451d7b8969dbf1fe3332a30 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-04T10:35:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Guilherme de Oliveira Andrade - 2017.pdf: 3342486 bytes, checksum: f35bb27c1451d7b8969dbf1fe3332a30 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-04T10:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Guilherme de Oliveira Andrade - 2017.pdf: 3342486 bytes, checksum: f35bb27c1451d7b8969dbf1fe3332a30 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / In order to attenuate unwanted vibrations, coming from mechanical systems, are increasing research in developing efficient products in the vibrant energy dissipation, being carried out in this line, full characterization of viscoelastic materials for the identification of its main phenomena and effectiveness check, reliability and security. The non-linear behavior of viscoelastic materials, when subjected to cyclic loading, is due to their microstructural characteristics, where it is possible that an effective vibration attenuation occurs. However, the complexity of the proposed problem suggests the implementation of numerical-computational procedures, the So that the deformation rates can be evaluated through harmonic analysis, so that the temperature variations can be defined and the phenomena associated with the material can be analyzed. With this, based on the dissipative characteristics of the material, the present work aims at the application of the same in the automotive area, being applied on the vehicular structure of utility vehicles aiming at the attenuation of the vibrations that arrive to the passenger compartment. To prove the efficacy of the material, the structural modeling of the viscoelastic was carried out in a computer environment (MatLab®) and then the material was inserted into the vehicle structure in the finite element software (Ansys®), where the structural and modal harmonic analysis , Thus verifying attenuations of the order of 8.746% for the second vibrating mode of the structure. However, due to the safety involved in automotive projects, it was necessary to analyze the computational effectiveness of these materials on the wide range of operational and environmental factors in which utility vehicles are submitted, thus guaranteeing the necessary reliability to the project. / Com o objetivo de atenuar as vibrações indesejadas, oriundas de sistemas mecânicos, são crescentes as pesquisas nas áreas de desenvolvimento de produtos eficientes na dissipação de energia vibrante, sendo realizados nesta linha, a caracterização completa de materiais viscoelásticos visando a identificação de seus principais fenômenos e verificação de eficácia, confiabilidade e segurança. O comportamento não-linear de materiais viscoelásticos, quando submetido a carregamentos cíclicos, é devido a suas características microestruturais, onde é possível que ocorra uma eficaz atenuação de vibrações. Entretanto, a complexidade do problema proposto sugere a implementação de procedimentos numérico-computacionais, a fim de que se avalie as taxas de deformações através de analises harmônicas, para que desta forma possam ser definidos as variações de temperaturas e analisados os fenômenos associados ao material. Com isso, tendo como base as características dissipativas do material, o presente trabalho visa a aplicação do mesmo na área automotiva, sendo aplicado sobre a estrutura veicular de automóveis utilitários objetivando a atenuação das vibrações que chegam até o habitáculo. Para comprovação da eficácia do material, primeiramente foi realizada a modelagem estrutural do viscoelástico em ambiente computacional (MatLab®) e em seguida realizada a inserção do material na estrutura veicular no software de elementos finitos (Ansys®), onde foram realizadas a análise harmônica estrutural e modal, verificando assim atenuações da ordem de 8,746 % para o segundo modo de vibrar da estrutura. Porém, vale ressaltar, que devido a segurança envolvida em projetos automotivos, foi necessário que se analisasse computacionalmente a eficácia destes materiais sobre a ampla faixa de fatores operacionais e ambientais na qual veículos utilitários estão submetidos, garantindo assim a confiabilidade necessária ao projeto.

Este trabalho aborda o escoamento ao redor de cilindros flexíveis com grande razão de aspecto, representando os riser utilizados na indústria petrolífera. O escoamento foi dividido em seções bidimensionais ao longo do comprimento do riser. O método dos vórtices discretos foi utilizado para estimativa dos coeficientes hidrodinâmicos nas seções correspondentes e o acoplamento se dá através da dinâmica estrutural. Esta dinâmica é resolvida pelo método dos elementos finitos implementado no código Anflex (Mourelle et al. (2001)). Processamento paralelo é utilizado para acelerar o desempenho do método numérico. Um esquema master-slave (\"mestre-escravo\") utilizando MPI (Message Passing Interface1) é utilizado para que seja explorado o paralelismo da modelagem. As seções hidrodinâmicas são igualmente divididas ao longo dos nós de um cluster de computadores utilizado nos cálculos. Cada nó do cluster (núcleo de processamento) resolve o escoamento nas seções hidrodinâmicas necessárias. As forças hidrodinâmicas atuando nas seções correspondentes são enviadas ao processo mestre que também é responsável pela resolução da dinâmica estrutural. Uma das contribuições do presente trabalho é a possibilidade de análise de risers em regime pós-crítico, através da imposição do ponto de separação da camada-limite baseado em resultados experimentais, e da modelagem de casos com risers em tandem. O Método dos Vórtices Discretos (MVD) está detalhado de forma a facilitar a implementação computacional, levando em consideração a possibilidade de estudo de interferência entre esteiras de múltiplos corpos. Como primeira aproximação, foram simulados, casos de cilindros rígidos fixos e em base elástica para os quais foram examinadas as amplitudes máximas de oscilação e os coeficientes de arrasto e sustentação. Posteriormente, o MVD foi integrado ao Anflex dando origem ao AnflexCFD, com capacidade de processamento paralelo da parte correspondente ao CFD. Os resultados obtidos numericamente foram comparados a resultados experimentais realizados em laboratório. A metodologia de utilização do MVD para cálculo dos coeficientes hidrodinâmicos é baseada na comparação com resultados experimentais obtidos em laboratório para cilindros rígidos fixos e em base elástica para os quais se observa uma aderência satisfatória com relação aos resultados obtidos numericamente. O resultado do presente trabalho foi a criação de uma ferramenta alternativa no projeto de risers de grande razão de aspecto, como uma forma de avaliação do comportamento dinâmico da estrutura submetida a diferentes perfis de corrente e, consequentemente, a estimativa do tempo de sua vida útil. A característica puramente Lagrangiana do MVD possibilita a simulação de centenas de ciclos de oscilação da estrutura sendo que para os métodos Eulerianos tradicionais de CFD, como o método dos volumes finitos e o método dos elementos finitos, a simulação necessita de um tempo computacional inviável para projeto. A aderência do modelo adotado em relação aos resultados experimentais, aliada a eficiência do MVD, é um indicativo da vantagem da utilização de métodos Lagrangianos na modelagem do escoamento ao redor de cilindros flexíveis com grande razão de aspecto, em relação aos métodos Eulerianos tradicionais. A metodologia apresentada neste trabalho pode ser aplicada utilizando outros métodos de CFD, lembrando que isto pode implicar num aumento significativo do tempo computacional necessário para uma análise. / In this work the dynamic response of a high aspect ratio flexible cylinder due to vortex shedding is numerically investigated. The model is divided in two-dimensional sections along the riser length. The discrete vortex method (DVM) is employed for the assessment of the hydrodynamic forces acting on these two-dimensional sections. The hydrodynamic sections are solved independently, and the coupling among the sections is taken into account by the solution of the structure in the time domain by the finite element method implemented in Anflex code (Mourelle et al. (2001)). Parallel processing is employed to improve the performance of the method. A master-slave approach via MPI (Message Passing Interface) is used to exploit the parallelism of the present code. The riser sections are equally divided among the nodes of the cluster. Each node solves the hydrodynamic sections assigned to it. The forces acting on the sections are then passed to the master processor, which is responsible for the calculation of the displacement of the whole structure. One of the main contributions of the present work is the possibility of simulating the flow around flexible cylinders in the pos-critical regime and around bundle of risers.

Este trabalho obtém as frequências naturais e seus respectivos modos de vibrar da massa suspensa e não suspensa de um veículo comercial através de um programa computacional desenvolvido em MatLab Simulink. As rodas do veículo são excitadas no modelo teórico com sinais harmônicos de frequência continuamente variável de 0 a 40 Hz e de 0 a 4 Hz, faixas que contém as frequências naturais da massa suspensa e não suspensa. As frequências naturais foram obtidas analisando-se a amplitude máxima das forças normais nos pneus, ângulo de arfagem e rolamento da massa suspensa e outras variáveis (respostas do veículo à excitação imposta na roda dianteira esquerda). A roda esquerda dianteira do veículo foi excitada em laboratório com movimento harmônico aleatório cujo power spectral density mostra uma faixa relativamente plana na faixa de 0 a 22 Hz. As frequências naturais foram obtidas analisando-se o PSD da resposta do veículo medida nos eixos e na massa suspensa. As frequências naturais da massa suspensa e não suspensa obtidas teoricamente foram comparadas com as obtidas no ensaio em laboratório. O conhecimento das frequências naturais da massa suspensa e não suspensa é o primeiro passo para a análise do ride do veículo. Os resultados práticos e teóricos mostraram-se próximos mostrando que o programa computacional desenvolvido em MatLab Simulink é uma opção para o projeto e otimização da suspensão de veículos comerciais. / This study has the natural frequencies and its respective ways of vibration the lifted mass and not lifted of a commercial vehicle through a computerized program developed at MatLab Simulink. The wheels of this vehicle are excited on the theoretic model with harmonic frequency signals continuously variable from 0 to 40 Hz and from 0 to 4 Hz, ranges that have the natural frequencies of the lifted mass and not lifted. These natural frequencies were obtained by analyses of the maximum amplitude of the normal strength on the tires, pitch angle, riding of the lifted mass and variables (reaction of the vehicle to the excitement stressed on the front left wheel). The front left wheel was excited in lab in harmonic random motion of which the power spectral density shows a range reasonable steady at the range of 0 to 22 Hz. The natural frequencies were obtained by the analyses of the PSD the reaction of the vehicle measured on the axels and the lifted mass. The natural frequencies of the lifted and not lifted mass theoretically obtained were compared with the ones obtained at the lab. The data on the natural frequencies of the lifted and not lifted mass is the first step to the analyses of the ride of the vehicle. The practical and theoretical results appear to close showing that the computerized program developed at the MatLab Simulink is an option for the project and suspension upgrades on commercial vehicles.

Usamos o formalismo de A. Toledo Pisa e E. Passos, que usa o método de coordenadas geradores e o Teorema Espectral de Anélise Funcional, para obter uma hamiltoniana coletiva para as vibrações monopolares isoescalares nos núcleos duplamente mágicos ANPOT. 4 He, ANPOT. 16 O e ANPOT 40 C. As funções de onda do oscilador hermônico são tomadas como funções de onda geradoras, e a interação de muitos corpos é aquela de Skyrme. Com esta hamiltoniana coletiva calculamos o espectro de energias do modo monopolar isoescalar, parâmetros de inércia e módulos de incompressibilidade para aqueles núcleos e comparamos com os resultados de Flocard e Vautherin, que resolvem numericamente a equação de Griffin-Wheeler. Foram calculados ainda os raios quadráticos médios nucleares. Os efeitos espúrios dos movimentos do centro de massa são eliminados exatamente para o AMPOT. 4 He e recalculamos aquelas propriedades nucleares. / The isoscalar monopole vibrational mode in 4 He,16 O and 40Ca is studied with the aid of collective Hamiltonians obtained from e general formalism proposed by A. Toledo Piza and E. Passos, which makes use of the generator coordinate method and Functional Analisis Spectral Theorem. Cur generator wave functions are that of the harmonic oscillator and use is made of the Skyrme\'s schematic effective interaction. Using the collective Hamiltonian we can calculate the energy spectrum, inertial parameters end incompressibility modulus and compare with numerical results of Flocard and Vautherin. R. m. s. radii are also calculated. Center of mass spurious effects are exactly eliminated and the forementioned nuclear properties are calculated again for 4 He.

Esta tese de doutorado está dividida em três capítulos. O primeiro capítulo teve sua fundamentação em resultados da literatura, que mostraram que a aplicação de trens de alta freqüência de estimulação elétrica na perna pode gerar forças maiores do que seria esperado pela estimulação direta de axônios motores, por um mecanismo central gerado em motoneurônios por ativação de sinapses de aferências sensoriais. O objetivo foi investigar se estímulos vibratórios aplicados ao tendão de Aquiles são também capazes de gerar torques extras de grande magnitude no grupo muscular do tríceps sural. Para tanto, o torque isométrico gerado pelo tornozelo foi medido em resposta a diferentes padrões de associação entre estímulos elétricos e mecânicos aplicados ao grupo muscular do tríceps sural. As salvas de estímulos vibratórios puderam gerar torques extras substanciais, que eram acompanhados por um aumento da excitabilidade motoneuronal, visto que foi observado um concomitante aumento na amplitude pico a pico das ondas F captadas no músculo sóleo. Esses resultados mostraram que estímulos vibratórios aplicados juntamente a uma estimulação elétrica basal podem gerar níveis de força consideráveis, devido ao recrutamento de motoneurônios na medula espinhal. Os resultados indicam que a associação entre vibração e estimulação elétrica pode ser benéfica para diversas intervenções terapêuticas e programas de exercícios baseados em vibração. O comando para a geração de torques extras pela vibração provavelmente ativa motoneurônios na medula espinhal seguindo o princípio do tamanho, o que é uma característica desejável para paradigmas de estimulação. O segundo capítulo teve como ponto de partida o fato de que, quando indivíduos exercem um leve toque com a ponta dedo indicador sobre uma superfície estacionária, observa-se uma melhora na estabilidade postural. Nosso estudo investigou se uma melhora adicional na estabilidade postural pode ser atingida pela aplicação de um baixo nível de ruído mecânico (ruído vibratório) à superfície de contato com o dedo. Tal hipótese foi baseada na teoria da ressonância estocástica, que consiste na idéia de que a detecção e transmissão de um sinal fraco ou subliminar podem ser otimizadas pela presença de um nível particular de ruído. Os sujeitos permaneceram em postura ortostática sobre uma plataforma de força, enquanto tocavam com a ponta do dedo indicador direito um aparato usado para produzir oscilações vibratórias na superfície de contato do dedo. Parâmetros caracterizando as oscilações posturais foram computados a partir de medidas provenientes dos sinais do centro de pressão (adquiridos por uma plataforma de força). Os resultados mostraram que a aplicação de um ruído vibratório à superfície de contato do dedo causou uma melhora significativa na estabilidade postural quando comparada à condição em que a superfície de contado permanecia estacionária. Os resultados podem ter implicações clínicas relevantes em relação ao projeto de dispositivos de auxílio a pessoas com déficits sensório-motores, como bengalas, visando aumentar a estabilidade postural. Por fim, o terceiro capítulo investigou os efeitos da aplicação de ruído elétrico nos músculos da perna sobre o controle neuromuscular (i.e. variabilidade da força de flexão plantar exercida isometricamente) e sobre o controle postural humano (i.e. medida das oscilações posturais por uma plataforma de força). Os resultados mostraram pela primeira vez que um ruído elétrico abaixo do limiar sensorial pode causar uma melhora no controle neuromuscular durante uma tarefa de manter um determinado nível de força isométrica o mais constante possível, por mecanismo provavelmente associado à ressonância estocástica. Além disso, foi encontrada uma correlação significativa entre as reduções obtidas na variabilidade do torque e as reduções observadas em algumas medidas do centro de pressão, indicando que a variabilidade do torque de flexão plantar obtida com os sujeitos sentados pode ser um bom indicativo da amplitude das oscilações posturais para certas intervenções. Em conjunto, os resultados indicam um potencial de uso clínico de estimulações com ruído elétrico para a melhora do controle neuromuscular de pessoas com diferentes acometimentos sensório-motores. / This doctorate thesis is divided into three chapters. The first chapter was inspired on previous results from the literature which showed that high-frequency trains of electrical stimulation applied over the lower limb muscles can generate forces higher than would be expected by direct activation of motor axons, by a mechanism generated within the central nervous system by synaptic input from sensory afferents to motoneurons. The objective was to investigate if vibration applied to the Achilles tendon is also able to generate large magnitude extra torques in the triceps surae muscle group. The isometric ankle torque was measured in response to different patterns of coupled electrical and mechanical stimuli applied to the triceps surae muscle group. The vibratory bursts could generate substantial extra torques that were accompanied by increased motoneuron excitability, since a parallel increase in the peak-to-peak amplitude of soleus F waves was observed. These results showed that vibratory stimuli applied with a background electrical stimulation generate considerable force levels due to the spinal recruitment of motoneurons. So, the association of vibration and electrical stimulation could be beneficial for many therapeutic interventions and vibration-based exercise programs. The command for the vibration-induced extra torques presumably activates spinal motoneurons following the size principle, which is a desirable feature for stimulation paradigms. The second chapter was based on the knowledge that when a subjects index fingertip touches lightly a rigid and stationary surface there is an improvement of his/her postural stability. Our study investigated whether a further increase in postural steadiness may be achieved by applying a low level mechanical noise (vibratory noise) to the fingertip contact surface. Such a hypothesis is based on the stochastic resonance theory, which says that the detection and transmission of a weak or sub-threshold input signal may be enhanced by the presence of a particular level of noise. The subjects stood as quietly as possible over a force plate while touching with their right index fingertip a surface that could be either quiescent or vibrated. Body sway parameters were computed from measurements of the center of pressure (acquired from the force plate). The results showed that the delivery of the vibratory noise to the fingertips contact surface caused a significant improvement on postural stability when compared with the condition in which the surface was stationary. The results could be helpful for the design of rehabilitation aids such as canes commonly used to improve stability in people with sensory deficits. Finally, in the third chapter, the effects of electrical noise applied to the leg muscles on neuromuscular control (i.e. isometric plantar flexion force variability) and on human postural control (i.e. measures of postural sway) were investigated. The results showed for the first time that a sub-threshold electrical noise may improve neuromuscular control during a task in which an isometric force level is maintained as constant as possible, presumably by a stochastic resonance mechanism. Furthermore, a significant correlation was found between the reductions in torque variability and the improvements in postural sway, indicating that plantarflexion torque variability acquired while subjects are in a seated position may provide a good estimate of their postural sway under the same intervention. Taken together, the results indicate the potential for the clinical usage of noise-based stimulations to enhance neuromuscular control in a population with sensory-motor impairments.

Concepção, desenvolvimento de projeto e fabricação de um mini-moinho vibratório para cerâmica avançada. Diversas áreas de engenharia são hoje dependentes de componentes de cerâmica avançada. A conformação da cerâmica, baseada na compactação de pós, seguida de sinterização, tem encontrado diversas aplicações em processos de manufatura dos produtos cerâmicos avançados. Tamanhos de partículas pequenas (abaixo de 1 \'mü\'m) e controle da distribuição granulométrica são desejáveis, porque aumentam a reatividade das partículas cerâmicas. O presente projeto busca pela concepção de um moinho que processe pequena quantidade de material em múltipla moagem no atendimento das necessidades de ambientes de trabalho de desenvolvimento e fabricação de peças especiais tais como os laboratórios e indústrias de pequeno porte. Normalmente os moinhos encontrados no mercado são para escalas maiores e moagem simples. Dessa forma, baseado em técnicas de metodologia de projeto, principalmente na busca de soluções para a concepção e desenvolvimento, tanto do sistema \"moinho vibratório\", quanto dos jarros, procurou-se desenvolver um procedimento para um projeto adaptativo de moinho vibratório. Foi projetado e construído um moinho para moagem simultânea de seis jarros com volume útil de moagem de 20 a 300 mL em cada jarro. Foram realizadas moagens de alumina de tamanho médio inicial de 5,2 \'mü\'m as quais foram analisadas em sedígrafo. Foram obtidos pós com 0,7 \'mü\'m de diâmetro médio equivalente e pós com 18% abaixo de 0,2 \'mü\'m. / Conception, project development and manufacture of a vibratory mini-mill for advanced ceramics. Diverse areas of engineering today are dependent on advanced ceramic components. The ceramic conformation, based on powder compaction, and followed by sintering, has been found to have many different applications in manufacturing process in advanced ceramic products. Small size particles (below 1 \'mü\'m) and the control of particle size distribution are desirable, as they increase the reactivity of ceramic particles. The present project involves a search for the conception of a mill that process small amounts of material in multiple milling to meet the requirements of research laboratories and small industries. Normally the mills available on the market are for larger scale and simple, milling. Therefore based on techniques of project methodology, mainly in brainstorming for conception and development, not only on the \"vibratory mill system\" but also on the jars, it was developed a procedure for an adaptable project for a vibratory mill. A mill for the simultaneous milling of six jars with milling volume from 20 to 300 mL on each jar was projected and built. Alumina with medium particle size of 5.2 \'mü\'m, were milled using the \"vibratory mill system\" and analyzed by sedigraph. After milling the particles had an average diameter of 0.7 \'mü\'m with 18% of the particles below 0.2 \'mü\'m.

No contexto da modernização da construção civil, a aplicação de elementos estruturais de concreto pré-moldado nas construções oferece comprovados benefícios à estratégia de execução das obras, dentre os quais se destacam o atendimento a vãos relativamente grandes, rapidez de montagem, leveza e excelente qualidade dos elementos que compõem a estrutura. Tratando-se especialmente do comportamento dinâmico das estruturas de concreto, os elementos pré-moldados, por apresentarem diversas situações transitórias de solicitação, devem ser avaliados quanto aos efeitos dinâmicos decorrentes da sua produção, transporte, montagem, execução das ligações, finalização da obra e uso. Considerando, nesse contexto, que a protensão é um recurso frequentemente utilizado nos elementos, evidencia-se a necessidade de estudos sobre a sua influência nos parâmetros dinâmicos. Em particular, elementos pré-fabricados protendidos, tais como painéis tipo duplo-T e lajes alveolares, têm sido muito utilizados em pisos de edifícios, todavia e não raras vezes sem uma prévia análise dinâmica quanto à vibração e ao atendimento aos limites de vibração em serviço. O presente trabalho apresenta uma síntese dos procedimentos de cálculo e verificação indicados por normas técnicas do Brasil e do Exterior para a avaliação do conforto humano quanto a vibrações excessivas, assim como os métodos analíticos empregados na determinação da frequência natural de um elemento estrutural, seja ele protendido ou não. Efetuou-se um estudo comparativo dos resultados analíticos com os de uma simulação numérica de painéis duplo-T e lajes alveolares, feita com programa computacional ANSYS, baseado no Método dos Elementos Finitos, sendo eles discutidos quanto ao Estado Limite de Vibrações Excessivas (ELS-VE). Este trabalho apresenta também um estudo experimental sobre um modelo físico de viga de concreto protendido com cabos externos, com o objetivo de demonstrar a aplicação de técnicas de caracterização dos parâmetros dinâmicos e discutir eventuais soluções para o controle ou atenuação de vibrações excessivas. Essa viga foi também analisada numericamente com o programa computacional ANSYS e feita a comparação dos resultados experimentais e numéricos. Conclui-se que, do ponto de vista do ELS-VE, os painéis duplo-T e lajes alveolares particularmente analisados são passíveis de restrições a partir de certos vãos e que, sob determinadas condições ora discutidas, o emprego de tirantes externos, protendidos ou não, podem ser aplicados no controle de vibrações, seja por aumento da rigidez do sistema viga-tirante, seja pelo controle da fissuração do concreto. / In the context of construction modernization, the application of precast concrete elements offers a good and reliable alternative in the construction strategy, among them large spans, fast assembly, lightweightness and excellent structural members quality. Dealing about dynamic behavior of concrete structures, precast elements are subjected to several loading conditions, from their manufacturing, transport, assembly, connection and finally to service. Prestressing technique is often applied in precast elements, so the influence of prestressing forces on dynamic parameters must be considered. Precast prestressed concrete elements, such as double-T panels and hollow core slabs are commonly used in building floors, but not always a previous dynamic evaluation is accomplished, so vibration problems are likely to occur. This work presents a synthesis of design procedures as recommended by the brazilian and foreign codes regarding to human comfort under vibration conditions. Analytical methods allow the determination of natural frequency of structural elements, being them prestressed or not. Also typical double-T panels and hollow core slabs were analyzed by Finite Element Method (ANSYS software) and analytical and numerical results were compared. A discussion of the results about the Service Vibration Limit State is made. This work also presents an experimental study on a reinforced concrete beam provided with external prestressing tendons. The goal of this study was to demonstrate dynamic tests to characterize dynamic parameters and to discuss vibration control. The tested beam was also simulated on ANSYS to compare theoretical and experimental results. Some conclusions has been drawn, such as typical double-T panels and hollow core slabs may suffer restrictions above certain span dimensions. Also the application of external tendons, with or without prestressing forces may be applied to reduce vibration levels, either by increasing stiffness of the structure or controlling cracking of the concrete beam.

Esse trabalho visa estudar a influência da vibração no desempenho de tarefas de pilotos de aeronaves. Para o seu desenvolvimento, foi montada uma bancada usando um assento de aeronave para avaliar a transmissibilidade da vibração vertical para os pilotos e verificar se níveis elevados de aceleração, como no caso de falha da turbina, podem prejudicar sua habilidade em desempenhar tarefas de leitura, escrita e digitação. Todos os experimentos foram realizados com sucesso, comprovando grande parte dos estudos anteriores sobre o assunto. Ainda são apresentadas comparações relacionando os mesmos níveis de aceleração usados no teste de transmissibilidade, com as normas ISO 2631-1 e ANSI S3.18 para avaliação da exposição humana à vibração de corpo inteiro, que são as mais apropriadas para a correlação com o mundo aeronáutico. / This work aims to study the influence of vibration in aircraft pilots task performance. For the study development, it was assembled a rig test using an aircraft pilot seat, in order to evaluate the transmissibility of vertical vibration to the pilots and to verify if high acceleration levels, as in the case of engine failure, are of significance to the pilots ability in performing tasks such as reading, writing and typing. All the experiments were accomplished successfully, confirming most of early studies about the subject. Comparisons are also presented, relating the same acceleration levels used in the transmissibility test with ISO 2631-1 and ANSI S3.18 standards for evaluation of human exposure to whole-body vibration which are the most appropriated for correlation with the aeronautical world.

Orientador: Marcos Silveira / Resumo: O objetivo deste trabalho é explorar a atenuação da vibração de uma metaestrutura por meio da adição de absorvedores de forma periódica. Além disso é explorada a atenuação da vibração de uma metaestrutura quando um absorvedor com rigidez cúbica não linear é incluído sem aumentar a massa total. As metaestruturas, e especificamente as estruturas periódicas, apresentam características interessantes para atenuação da vibração que não são encontradas em estruturas clássicas. Estas características foram exploradas para aplicações automotivas e aeroespaciais, entre outras, pois estruturas com baixa massa são fundamentais para essas indústrias. Também é desejável manter baixos níveis de vibração em uma ampla faixa de frequência. Foi demonstrado que a adição de absorvedores de vibração em um arranjo periódico pode fornecer atenuação da vibração para entrada de choque sem aumentar a massa total de uma estrutura. Neste trabalho, a resposta dinâmica do sistema proposto é comparada a uma metaestrutura base sem absorvedores e uma metaestrutura com absorvedores lineares para entrada harmônica através da avaliação da norma H2 da resposta em frequência. Um procedimento de otimização é mostrado para encontrar a posição ideal e os coeficientes de rigidez do absorvedor não linear. A resposta dinâmica do sistema ideal é obtida numericamente e mostra que a adição de um absorvedor não linear pode melhorar a atenuação da vibração. / Abstract: The objective of this work is to explore the vibration attenuation of a metastructure by periodically adding absorbers, and the vibration attenuation of a metastructure is explored when a nonlinear cubic stiffness absorber is included without increasing the total mass. Metastructures, and specifically periodic structures, present interesting characteristics for vibration attenuation that are not found in classical structures. These characteristics have been explored for automotive and aerospace applications, among others, as structures with low mass are paramount for these industries, and keeping low vibration levels in wide frequency range is also desirable. It has been shown that the addition of vibration absorbers in a periodic arrangement can provide vibration attenuation for shock input without increasing the total mass of a structure. In this work, the dynamical response of the proposed system is compared to a base metastructure without absorbers and a metastructure with linear absorbers for harmonic input via the evaluation of the H2 norm of the frequency response. An optimisation procedure is shown to find the optimal position and stiffness coefficients of the nonlinear absorber. The dynamical response of the optimal system are obtained numerically, and shows that the addition of one nonlinear absorber can improve vibration attenuation. / Mestre