Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-06-21T18:17:08Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - José Salviano Borges - 2016.pdf: 59885367 bytes, checksum: 3df4277939769ca93ed44eee88f1bf84 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2017-07-07T19:56:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - José Salviano Borges - 2016.pdf: 59885367 bytes, checksum: 3df4277939769ca93ed44eee88f1bf84 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-07T19:56:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - José Salviano Borges - 2016.pdf: 59885367 bytes, checksum: 3df4277939769ca93ed44eee88f1bf84 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-09 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / To enlarge the active participation of individuals with disabilities in society, some mechanisms have been developed, such as crustches and wheelchairs. Wheelchairs are widely used, either temporarily or even permanently, allowing greater mobility and independence of the individual. However, the same is subject to the physical limitations of the wheels, requiring regular and hard grouynd to ensure bettermobility. Thus, some studies have suggested repacing the wheels on the legs, since the same part of the evolutionary process allows many terrestrial animals and viable movement to the wheels. The mechanisms with legs given the name of mobile machines. Among the most famous mobile machines are developed by the dutch phisicist Theo Jansen, called by Strandbeest. This study evaluates the repacement of the wheels of wheelchairs, for legs, trying to extend its use in less regular land. Also shown is the pattern of locomotion strcture developed by Jansen and the development of the Jansen similar structure using multiobjective optimizationmethods in order to ensure a new optimum configuration, and obtain a prototype proposed to be coupled in a conventional wheelchair. During the work it is proposed the method of wighted sumwith Pareto, this method related to onedimensionalyzation objectives. It also presents a brief comparison with two other methods –Weihted Sumand Pareto Ordination. / Para ampliar a participação ativa de indivíduos com deficiência na sociedade, alguns mecanismos foram desenvolvidos, como muletas e cadeiras de rodas. As cadeiras de rodas são bastante utilizadas, seja temporariamente ou até mesmo permanentemente, permitindo uma maior mobilidade e independência do indivíduo. Contudo, a mesma encontra-se sujeita às limitações físicas das rodas, necessitando de terrenos regulares e rígidos para garantir uma melhor locomoção. Assim, alguns estudos sugeriram a substituição das rodas por pernas, uma vez que as mesmas fazem parte do processo evolutivo demuitos animais terrestres e permite movimentos inviáveis para as rodas. Os mecanismos dotados de pernas receberam o nome de máquinas móveis. Dentre as máquinas móveis mais famosas encontram-se as desenvolvidas pelo físico holandês Theo Jansen, denominadas por Strandbeest. Este trabalho avalia a substituição das rodas das cadeiras de rodas por pernas, procurando ampliar a sua utilização em terrenos menos regulares. É apresentado também o modelo da estrutura de locomoção desenvolvida por Jansen, além do desenvolvimento de uma estrutura similar à de Jansen, utilizando métodos de otimização multiobjetivo com o intuito de se garantir uma nova configuração ótima, obtendo uma proposta de protótipo a ser acoplado em uma cadeira de rodas convencional. Durante o trabalho propõe-se o método da Soma Ponderada com Pareto, método este relacionado à unidimensionalização de objetivos. Apresenta-se também uma breve comparação com outros dois métodos - Soma Ponderada e Ordenação de Pareto.

[pt] O presente trabalho investigou o comportamento mecânico do concreto projetado com fibras aplicado nas escavações da mina Cuiabá e o seu controle tecnológico através do ensaio de duplo puncionamento. Para essa pesquisa utilizouse o traço desenvolvido pelos engenheiros da mina Cuiabá com dois tipos diferentes de fibra sintética e uma fibra de aço. Inicialmente, caracterizou-se o material compósito através de ensaios de flexão em prismas (EN 14651) e de arrancamento. Em seguida, os resultados obtidos foram utilizados em conjunto com os ensaios de flexão em painéis circulares (ASTM C1550), quadrados (EN 14488-5) e de larga escala para o dimensionamento do sistema de suporte utilizado na mina Cuiabá. As frações mais baixas de fibras sintéticas são mais indicadas nos locais onde a qualidade da rocha é razoável ou boa, enquanto as fibras de aço podem ser aplicadas onde a qualidade do maciço rochoso é classificada como muito fraca. Em relação ao controle tecnológico do concreto com fibras, os ensaios de duplo puncionamento realizados em máquinas mais rígidas são mais eficientes em diminuir a extensão da instabilidade pós-fissuração, limitar os erros nas correlações com os ensaios de flexão (EN 14651) e em reduzir a variação das propriedades mecânicas do material. A aplicação do ensaio de duplo puncionamento com controle fechado pela corrente extensométrica foi o método mais efetivo em limitar a instabilidade pós-fissuração independente da máquina de ensaios selecionada. / [en] The present work investigated the mechanical behavior of the fiber reinforced shotcrete applied at the Cuiabá mine excavation and its quality control through the double punch test. For this research, the mix composition was developed by Cuiabá mine Engineers with the addition of two different types of synthetic fibers and one steel fiber. Firstly, the cement based composite was studied at the material level through bending (EN 14651) and pullout tests. Thereafter, the support system of the Cuiabá mine excavation was designed based on round (ASTM C1550), square (EN 14488-5) and large scale panel tests. The application of lower synthetic fiber volume fractions was more suited for the areas with good quality rock indexes, while steel fibers were better suited at field with lower rock classes. Regarding the quality control of FRC, the double punch tests that were conducted in stiffer testing machines were more effective in reducing the post-peak instability, in limiting the errors in the correlations with bending tests (EN 14651) and in reducing the mechanical properties variations of the material. Finally, the application of the double punch test with closed-loop control of the circumferential extensometer turned to be the most effective method in limiting the post-peak instability regardless of the selected machine.

[pt] Os problemas geotécnicos e geológicos envolvem a descrição do comportamento de materiais tais como solo e rocha e sua eventual interação com fluidos e estruturas. Em geral, a evolução desses problemas é caracterizada por grandes deformações e deslocamentos, descontinuidades, heterogeneidades e um comportamento constitutivo complexo. A abordagem deste tipo de problemas requer técnicas numéricas que levem em conta essas características, sem apresentar inconvenientes numéricos associados à distorção dos elementos como acontece no método dos elementos finitos (FEM). A presente tese desenvolve um algoritmo computacional baseado no método do ponto material (MPM) para aproximar a solução das equações governantes dos fenômenos mencionados. O algoritmo é baseado numa formulação dinâmica tridimensional do contínuo, considerando grandes deformações. Os amortecimentos de Rayleigh o local não viscoso são incorporados para modelar problemas dinâmicos e quase-estáticos. A geração dinâmica das poro-pressões é formulada assumindo o meio poroso saturado e um ponto material para discretizar a mistura. Diversas técnicas de suavização das pressões são avaliadas em problemas de impacto sobre meios saturados. Diferentes modelos constitutivos são implementados para modelar tanto a formação da superfície de ruptura e o processo de escoamento da massa de solo durante as instabilidades, quanto a gênese, evolução e quantificação de zona de falhas nos processos geológicos. Para a abordagem da discretização de problemas de escala geológica de grande número de partículas usando o MPM, uma metodologia é proposta e verificada com a discretização do deslizamento do Daguangbao, na China. Visando à diminuição do tempo computacional, o algoritmo é implementado segundo o paradigma de programação paralela. / [en] Geotechnical and geological problems involve the description of the behavior of materials such as soil and rock, and their eventual interaction with fluids and structures. In general, the evolution of these problems is characterized by large deformations and displacements, discontinuities, heterogeneities and complex constitutive behavior. Addressing these problems requires numerical techniques that take these characteristics into account, without numerical drawbacks associated with element distortion as occurs in the finite element method (FEM). In this thesis is developed a computational algorithm based on the material point method (MPM) to approximate the solution of the governing equations to the mentioned phenomena. The algorithm is based on a three-dimensional dynamic formulation of the continuum considering large deformations. Rayleigh damping and non-viscous local damping are incorporated to model dynamic and quasi-static problems. The dynamic generation of pore pressures is formulated assuming the saturated porous medium and a single material point to discretize the mixture. Different techniques are evaluated to mitigate spurious pressure in impact problems on saturated media. Different constitutive models are implemented to model the failure surface and the soil mass flow process during slope instabilities, as well as the genesis, evolution and failure zone quantification in geological processes. To address the discretization of large-scale geological problems using MPM, a methodology is proposed and validated with the discretization of the Daguangbao landslide, in China. In order to decrease the computational time, the algorithm is implemented according to the parallel programming paradigm.

[pt] O aumento da produção mundial de resíduos e a falta de programas de gestão adequados a estes resultam no descarte e disposição inadequadas, causando inúmeros impactos ambientais e afetando, inclusive, à saúde humana. Tais resíduos, por apresentarem alto poder calorífico, versatilidade e resistência, devem ser tratados como matéria prima pós-consumo e não como lixo, podendo ser utilizados de inúmeras formas. Uma delas é a reciclagem, um processo que apresenta nova utilização aos resíduos antes designados como lixo, gerando possibilidades de rentabilidade e emprego. A reciclagem tem grande importância na gestão social de um município, pois está ligada diretamente às classes de baixa renda. Tais processos têm crescido no Brasil, principalmente após a publicação da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) - Lei n 12.305, que exige um plano de resíduos para cada município, incentivando a reciclagem e compostagem de lixo. Ainda assim, o problema persiste, devido à falta de programas de coleta seletiva, falta de incentivo aos recicladores e catadores, bem como descaso dos governos e da população. A probabilidade de melhoria é grande, porém demandará muito tempo e investimento. O tratamento mecânico e biológico é apresentado então como uma solução para o cumprimento dos objetivos no tratamento de resíduos em curto prazo. Este trabalho tem o objetivo de analisar tal tecnologia e sua aplicação no município do Rio de Janeiro, avaliando suas vantagens, desvantagens e restrições para este processo. / [en] The progress of humanity and the encouragement of increased consumerism have generated the supply and mass consumption products. A greater extent, so does the production of waste in the world, together with the scarcity of non-renewable resources in the long term, climate change, have diverted attention to environmentally sustainable practices involving waste management. In this context, the Management of Municipal Solid Waste (MSW), translates into a complex process that requires multidisciplinary views, working from the logistics in the process of collection, storage and disposal of waste to the Biology, Chemistry and Thermodynamics, given the diversity of techniques and technologies available for your treatment and recovery in the market. Social development is also an important point, since in countries like Brazil recycling is an activity that generates resources for social classes with lower purchasing power. In addition to operating in the production of consumer goods from waste, much of the recyclable materials back to the market due to the work of sorters, people with very low income, who are in this profession a form of survival. These factors are relevant to the implementation of any management system, which requires significant investment and participation of the public authorities, both legislative and executive. Developed countries, such as members of the European Union (EU), are far ahead in MSW Management, seeking ways of dealing with their waste less and less impactful to the environment. Brazil still is a more technical phase and less practical than the EU, but has important advances. In 2010, entered into force on National Solid Waste Policy (NSWP), established by Law 12.305. This Policy establishes strategies and deadlines for the Brazilian sustainable development, reviews the hierarchy of priorities in waste treatment and imposes the reverse logistics system, and treat life-cycle of products and encourage the reuse, recycling of materials and composting waste, eliminating the dumps and leaving foster landfilling, lagging only this waste without a more favorable allocation to the environment and saving resources.

Os recentes avanços na manufatura inteligente abrem oportunidades na área do suporte industrial, especificamente na manutenção e gestão de ativos físicos. Essa tendência permite que os dados coletados das máquinas, quando estão em pleno funcionamento, possam interagir com computadores, (ciberespaço), através de uma rede de comunicação formando assim o conceito de Sistemas Ciberfísicos (CPS – do inglês Cyber-Physical Systems). Além disso, os rápidos avanços da tecnologia de informação e comunicação proporcionam ferramentas para que essa interação possa analisar os dados, de forma cada vez mais rápida, autônoma, ubíqua e em tempo real, oferecendo informações que auxiliam aos humanos na tomada de decisões mais eficazes. Nesse contexto, o Prognóstico e Gestão da Saúde de máquinas (PHM – do inglês Prognostics Health and Management) é indicado como uma aplicação promissora da manufatura inteligente dentro do contexto de CPS. Atualmente as propostas de PHM encontradas na literatura cientifica são aplicadas a casos específicos e sem uma padronização da sua implementação, impedindo que tais abordagens possam ser replicadas em diferentes cenários da manufatura. Assim, o presente trabalho propõe a construção de um modelo ontológico para auxiliar na implementação do PHM em diversos cenários de manufatura, a ser aproveitada futuramente por ferramentas de softwares com foco em manufatura inteligente, padronizando seus conceitos, termos, e a forma de coleta e tratamento de dados. A abordagem metodológica DSR (do inglês Design Science Research) é usada para guiar o desenvolvimento da pesquisa. A construção deste modelo ontológico, que integra tanto os dados coletados quanto as informações necessárias para a tomada de decisões, possibilita o controle da estimativa de uma falha antes dela ocorrer de uma forma mais autônoma. Os principais resultados do modelo ontológico construído são: uma ontologia flexível capaz de ser usada em vários tipos de máquinas mecânicas de diversos tipos de manufatura; a possibilidade de armazenar o conhecimento contido em normas internacionais, históricos de atividades das máquinas, e arquiteturas consolidadas no contexto do PHM, permitindo a constante atualização de dados dependendo de particularidades que cada processo produtivo pode conter, e finalmente, usando a linguagem SPARQL entrega-se informações que podem ser usadas para tomada de decisões em intervenções oportunas de manutenção nos equipamentos de uma indústria real. O modelo é demonstrado considerando o caso de uma bomba centrífuga que comprovou sua fidelidade, integridade, nível de detalhe, robustez e consistência, fornecendo informações anteriormente alimentadas por dados reais obtidos em empresas próximas. / Recent advances in smart manufacturing open up opportunities in industrial support, specifically in maintenance and physical asset management. This trend allows data collected from machines, when are in full operation, to interact with cyberspace computers through a communication network, thus forming the concept of cyber-physical systems (CPS). Besides, rapid advances in information and communications technologies provide tools for analysing data, in an increasingly rapid, autonomously, ubiquitous and in real time way, providing information that assists humans in making better decisions. In this sense, Prognostics and Health Management (PHM) of machines, is indicated as a promising application of Smart Manufacturing in the CPS contexto. Currently the PHM proposals found in the scientific literature are applied to specific cases and without a standardization of their implementation, preventing such approaches from being replicated in different manufacturing scenarios. Thus, the present work proposes the construction of an ontological model to assist in the implementation of the PHM in several manufacturing scenarios, to be harnessed in the future by software tools focused on intelligent manufacturing, standardizing their concepts, terms, and the form of data collection and processing. The DSR (Design Science Research) methodological approach is used to guide the development of the research. The construction of this ontological model, which integrates both the collected data and the necessary information for the decision making, allows the control of the estimate of a failure before it occurs in a more autonomous way. The main results of the ontological model are: a flexible ontology capable of being used on several types of mechanical machines of various types of manufacturing; the possibility of storing the knowledge contained in international standards, machine history of activities, and consolidated architectures in the context of the PHM, allows the constant updating of data depending on particularities that each productive process can contain, and finally, using the SPARQL language, it is given information that can be used for decisionmaking in timely maintenance interventions in the equipment of a real industry. The model is demonstrated considering the case of a centrifugal pump that proved its fidelity, integrity, level of detail, robustness and consistency, providing information previously fed by real data obtained in nearby companies.

Os recentes avanços na manufatura inteligente abrem oportunidades na área do suporte industrial, especificamente na manutenção e gestão de ativos físicos. Essa tendência permite que os dados coletados das máquinas, quando estão em pleno funcionamento, possam interagir com computadores, (ciberespaço), através de uma rede de comunicação formando assim o conceito de Sistemas Ciberfísicos (CPS – do inglês Cyber-Physical Systems). Além disso, os rápidos avanços da tecnologia de informação e comunicação proporcionam ferramentas para que essa interação possa analisar os dados, de forma cada vez mais rápida, autônoma, ubíqua e em tempo real, oferecendo informações que auxiliam aos humanos na tomada de decisões mais eficazes. Nesse contexto, o Prognóstico e Gestão da Saúde de máquinas (PHM – do inglês Prognostics Health and Management) é indicado como uma aplicação promissora da manufatura inteligente dentro do contexto de CPS. Atualmente as propostas de PHM encontradas na literatura cientifica são aplicadas a casos específicos e sem uma padronização da sua implementação, impedindo que tais abordagens possam ser replicadas em diferentes cenários da manufatura. Assim, o presente trabalho propõe a construção de um modelo ontológico para auxiliar na implementação do PHM em diversos cenários de manufatura, a ser aproveitada futuramente por ferramentas de softwares com foco em manufatura inteligente, padronizando seus conceitos, termos, e a forma de coleta e tratamento de dados. A abordagem metodológica DSR (do inglês Design Science Research) é usada para guiar o desenvolvimento da pesquisa. A construção deste modelo ontológico, que integra tanto os dados coletados quanto as informações necessárias para a tomada de decisões, possibilita o controle da estimativa de uma falha antes dela ocorrer de uma forma mais autônoma. Os principais resultados do modelo ontológico construído são: uma ontologia flexível capaz de ser usada em vários tipos de máquinas mecânicas de diversos tipos de manufatura; a possibilidade de armazenar o conhecimento contido em normas internacionais, históricos de atividades das máquinas, e arquiteturas consolidadas no contexto do PHM, permitindo a constante atualização de dados dependendo de particularidades que cada processo produtivo pode conter, e finalmente, usando a linguagem SPARQL entrega-se informações que podem ser usadas para tomada de decisões em intervenções oportunas de manutenção nos equipamentos de uma indústria real. O modelo é demonstrado considerando o caso de uma bomba centrífuga que comprovou sua fidelidade, integridade, nível de detalhe, robustez e consistência, fornecendo informações anteriormente alimentadas por dados reais obtidos em empresas próximas. / Recent advances in smart manufacturing open up opportunities in industrial support, specifically in maintenance and physical asset management. This trend allows data collected from machines, when are in full operation, to interact with cyberspace computers through a communication network, thus forming the concept of cyber-physical systems (CPS). Besides, rapid advances in information and communications technologies provide tools for analysing data, in an increasingly rapid, autonomously, ubiquitous and in real time way, providing information that assists humans in making better decisions. In this sense, Prognostics and Health Management (PHM) of machines, is indicated as a promising application of Smart Manufacturing in the CPS contexto. Currently the PHM proposals found in the scientific literature are applied to specific cases and without a standardization of their implementation, preventing such approaches from being replicated in different manufacturing scenarios. Thus, the present work proposes the construction of an ontological model to assist in the implementation of the PHM in several manufacturing scenarios, to be harnessed in the future by software tools focused on intelligent manufacturing, standardizing their concepts, terms, and the form of data collection and processing. The DSR (Design Science Research) methodological approach is used to guide the development of the research. The construction of this ontological model, which integrates both the collected data and the necessary information for the decision making, allows the control of the estimate of a failure before it occurs in a more autonomous way. The main results of the ontological model are: a flexible ontology capable of being used on several types of mechanical machines of various types of manufacturing; the possibility of storing the knowledge contained in international standards, machine history of activities, and consolidated architectures in the context of the PHM, allows the constant updating of data depending on particularities that each productive process can contain, and finally, using the SPARQL language, it is given information that can be used for decisionmaking in timely maintenance interventions in the equipment of a real industry. The model is demonstrated considering the case of a centrifugal pump that proved its fidelity, integrity, level of detail, robustness and consistency, providing information previously fed by real data obtained in nearby companies.

El hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) es un material que recientemente ha venido desempeñando un papel de importancia en la industria de la construcción; es el resultado de adicionar fibras cortas distribuidas aleatoriamente al hormigón convencional. Presenta ventajas estructurales que se manifiestan principalmente en estado fisurado, aportando mayor resistencia residual y una rotura más dúctil. Diferentes autores y normativas europeas han estudiado el comportamiento del HRFA, determinando las propiedades mecánicas y proponiendo diferentes modelos de comportamiento. Sin embargo, son pocas las investigaciones cuyo enfoque principal es la simulación o reproducción del comportamiento de este material a través de programas computacionales; atribuido probablemente a la geometría poco convencional de las estructuras fabricadas con HRFA. El principal objetivo de la presente teis doctoral es definir un modelo numérico que permita simular el comportamiento pre y post fisuración de elementos de HRFA empeleando un programa comercial. Para lo cual, se ha realizado una revisión de la literatura científica referente a los modelos de comportamiento del HRFA, y su simulación, se ha planteado un estudio experimental y numérico, y se han extrapolado los resultados a otras calidades de hormigón. En el estudio experimental se analiza el comportamiento de elementos que presentan diferentes estados tensionales, como lo son probetas prismáticas, paneles circualres y placas delgadas. Los dos primeros elementos son propuestos por normativas europeas y americanas; mientras que, los ensayos de las placas delgadas no son normalizados. Para el desarrollo del estudio numérico, se utiliza el programa comercial de elementos finitos ANSYS V11, en el que se simulan los elementos ensayados experimentalmente usando un elemento finito específico para materiales frágiles y, modificando los parámetros que tiene el programa por defecto para considerar el efecto de las fibras. / Núñez López, AM. (2011). Análisis numérico-experimental de elementos de hormigón reforzado con fibras de acero [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10360 / Palancia