Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6354_1.pdf: 4554988 bytes, checksum: 48dd1fbe9fabe1956a462a161bdbe9a0 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / A utilização de solo-cimento é um processo de estabilização de solos há bastante tempo praticado no Brasil. No entanto o solo melhorado com cimento é pouco explorado na literatura técnica. Este estudo teve como objetivo apresentar as melhorias obtidas quando são misturados pequenos percentuais de cimento aos dois solos considerados nesta pesquisa: amostra 01 JJP, de solo laterítico, localizada em João Pessoa e amostra 02 JBN, de solo não laterítico, localizada em Recife. Os ensaios realizados foram: caracterização (peneiramento, sedimentação, limites de liquidez e plasticidade; ensaio de compactação Proctor Intermediário); ensaio pelo método Físico-Químico de dosagem para o solo-cimento; ensaio pela metodologia MCT (Miniatura Compactado Tropical); ensaio triaxial dinâmico; e o ensaio de resistência à compressão simples (RCS). Todos os ensaios foram realizados no Laboratório da COPPE/UFRJ, no período de outubro e novembro de 2003. Apresenta-se um comparativo entre os teores de cimento nos vários ensaios, ou seja, no método físico-químico, triaxial e compressão simples, mostrando que às vezes, não é necessário que se atinja o valor de 2,1 MPa de RCS para que se obtenha boa resposta da mistura de solo com cimento sob o ponto de vista de deformabilidade. Muitas vezes basta a adição de pequenos teores para que se adquira resposta adequada em termos de σ x ε. Apresenta-se, também, o processamento de diversas estruturas hipotéticas, com o Programa FEPAVE2, mostrando o super dimensionamento do método empírico do DNER, em alguns casos, principalmente com solos melhorados com cimento. O método tradicional do CBR considera um único coeficiente estrutural de 1,2 para as camadas de solo-cimento que atingirem a resistência à compressão de 2,1 MPa, independentemente do teor de cimento, não considerando a deformabilidade elástica, sendo bastante conservador. A utilização da mecânica dos pavimentos, como método de dimensionamento com utilização dos parâmetros obtidos de resultados de ensaios necessários à identificação das características dos materiais, torna-se fundamental quando se verifica a grande escassez de recursos existentes no nosso País. Uma rodovia é uma obra com vários quilômetros de extensão e a redução de poucos centímetros em uma camada de pavimento reduz consideravelmente o custo de uma obra

Atualmente, tem aumentado o uso de dispositivos móveis nas mais diversas áreas, tais como, na indústria, na educação, na saúde e no lazer. São exemplos de dispositivos móveis: telefones celulares, câmeras digitais, tablets, ipods, ipads, laptops, entre outros. Estes dispositivos são alimentados energeticamente por uma bateria recarregável, assim o seu uso está condicionado ao tempo de vidada bateria, que é por definição o tempo que a mesma demora para atingir o nível mínimo de capacidade de carga , denominado nível de cutoff. Neste contexto, é importante possuir algum método para realizar a predição do tempo de vida da bateria e assim determinar o tempo que o dispositivo poderá se manter operacional sem a necessidade de recarga. Uma das formas é através da utilização de modelos matemáticos que descrevem o consumo de energia dos aparelhos. Dentre os modelos da literatura destaca-se o modelo de Rakhmatov e Vrudhula que considera as características não-lineares que ocorrem em uma bateria, tais como o efeito de recuperação e a taxa de capacidade. Neste modelo as principais propriedades da bateria são descritas pelas Leis de Fick a partir de Equações Diferenciais Parciais. Observa-se que o Modelo Rakhmatov e Vrudhula possui dois parâmetros empíricos, que dependem da bateria utilizada, e portanto precisam ser estimados, o α que está relacionado a capacidade de bateria, e o ß que está relacionado ao comportamento não-linear da bateria. Até o presente momento, considerando os trabalhos que utilizam o modelo de Rakhmatov e Vrudhula verificou-se que todos usam o método de estimação de parâmetros Mínimos Quadrados, em batelada, isto é, os parâmetros são estimados de uma única vez. Neste contexto, o principal objetivo deste trabalho é a resolução do modelo de Rakhmatov e Vrudhula para o cálculo do tempo de vida de baterias, considerando a proposição de um método de estimação de parâmetros denominado Método da Procura em Rede Melhorado, que é uma extensão do Método Procura em Rede Modificado. A partir da aplicação deste novo método no problema de estimação de parâmtros associado ao Modelo de Rakhmatov e Vrudhula foi possível obter uma implementação fácil e intuitiva, melhorar os resultados obtidos pelo modelo nas simulações, bem como reduzir o seu tempo de execução. / 64 f.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work deals with the two-phase flow in heterogeneous porous media of fractal nature, where the fluids are considered immiscible. The porous media are modeled by the Kozeny-Carman Generalized (KCG) equation, a relationship between permeability and porosity obtained from a new power law. This equation proposed by us is able to generalize various models of the literature, and thus is of more general use. The numerical simulator developed here employs finite difference methods. Following the classic strategy called IMPES, the evolution in the time is based on an operators splitting technique. Thus, the pressure field is computed implicitly, whereas the saturation equation of wetting phase is solved explicitly in each time step. The optimization method called DFSANE is used to solve pressure equation. We emphasize that the DFSANE method has not been used before in the reservoir simulation context. Therefore, its use here is unprecedented. To minimize numerical diffusions, the saturation equation is discretized by an upwind-type scheme, commonly employed in numerical simulators for petroleum recovery, which is explicitly solved by the fourth order Runge-Kutta method. The simulation results are quite satisfatory. In fact, these results show that the KCG model is able to generate heterogeneous porous media, whose features enable to capture physical phenomena that are generally inaccessible to many simulators based on classical finite differences, as the so-called fingering phenomenon, which occurs when the mobility ratio (between the fluid phases) assumes adverse values. In all simulations presented here, we consider that the immiscible flow is two-dimensional. Thus, the porous medium is characterized by permeability and porosity fields defined in two-dimensional Euclidean regions. However, the theory discussed in this work does not impose restrictions for the their application to three-dimensional problems. / O presente trabalho trata do escoamento bifásico em meios porosos heterogêneos de natureza fractal, onde os fluidos são considerados imiscíveis. Os meios porosos são modelados pela equação de Kozeny-Carman Generalizada (KCG), a qual relaciona a porosidade com a permeabilidade do meio através de uma nova lei de potência. Esta equação proposta por nós é capaz de generalizar diferentes modelos existentes na literatura e, portanto, é de uso mais geral. O simulador numérico desenvolvido aqui emprega métodos de diferenças finitas. A evolução temporal é baseada em um esquema de separação de operadores que segue a estratégia clássica chamada de IMPES. Assim, o campo de pressão é calculado implicitamente, enquanto que a equação da saturação da fase molhante é resolvida explicitamente em cada nível de tempo. O método de otimização denominado de DFSANE é utilizado para resolver a equação da pressão. Enfatizamos que o DFSANE nunca foi usado antes no contexto de simulação de reservatórios. Portanto, o seu uso aqui é sem precedentes. Para minimizar difusões numéricas, a equação da saturação é discretizada por um esquema do tipo "upwind", comumente empregado em simuladores numéricos para a recuperação de petróleo, o qual é resolvido explicitamente pelo método Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados das simulações são bastante satisfatórios. De fato, tais resultados mostram que o modelo KCG é capaz de gerar meios porosos heterogêneos, cujas características permitem a captura de fenômenos físicos que, geralmente, são de difícil acesso para muitos simuladores em diferenças finitas clássicas, como o chamado fenômeno de dedilhamento, que ocorre quando a razão de mobilidade (entre as fases fluidas) assume valores adversos. Em todas as simulações apresentadas aqui, consideramos que o problema imiscível é bidimensional, sendo, portanto, o meio poroso caracterizado por campos de permeabilidade e de porosidade definidos em regiões Euclideanas. No entanto, a teoria abordada neste trabalho não impõe restrições para sua aplicação aos problemas tridimensionais.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work deals with the two-phase flow in heterogeneous porous media of fractal nature, where the fluids are considered immiscible. The porous media are modeled by the Kozeny-Carman Generalized (KCG) equation, a relationship between permeability and porosity obtained from a new power law. This equation proposed by us is able to generalize various models of the literature, and thus is of more general use. The numerical simulator developed here employs finite difference methods. Following the classic strategy called IMPES, the evolution in the time is based on an operators splitting technique. Thus, the pressure field is computed implicitly, whereas the saturation equation of wetting phase is solved explicitly in each time step. The optimization method called DFSANE is used to solve pressure equation. We emphasize that the DFSANE method has not been used before in the reservoir simulation context. Therefore, its use here is unprecedented. To minimize numerical diffusions, the saturation equation is discretized by an upwind-type scheme, commonly employed in numerical simulators for petroleum recovery, which is explicitly solved by the fourth order Runge-Kutta method. The simulation results are quite satisfatory. In fact, these results show that the KCG model is able to generate heterogeneous porous media, whose features enable to capture physical phenomena that are generally inaccessible to many simulators based on classical finite differences, as the so-called fingering phenomenon, which occurs when the mobility ratio (between the fluid phases) assumes adverse values. In all simulations presented here, we consider that the immiscible flow is two-dimensional. Thus, the porous medium is characterized by permeability and porosity fields defined in two-dimensional Euclidean regions. However, the theory discussed in this work does not impose restrictions for the their application to three-dimensional problems. / O presente trabalho trata do escoamento bifásico em meios porosos heterogêneos de natureza fractal, onde os fluidos são considerados imiscíveis. Os meios porosos são modelados pela equação de Kozeny-Carman Generalizada (KCG), a qual relaciona a porosidade com a permeabilidade do meio através de uma nova lei de potência. Esta equação proposta por nós é capaz de generalizar diferentes modelos existentes na literatura e, portanto, é de uso mais geral. O simulador numérico desenvolvido aqui emprega métodos de diferenças finitas. A evolução temporal é baseada em um esquema de separação de operadores que segue a estratégia clássica chamada de IMPES. Assim, o campo de pressão é calculado implicitamente, enquanto que a equação da saturação da fase molhante é resolvida explicitamente em cada nível de tempo. O método de otimização denominado de DFSANE é utilizado para resolver a equação da pressão. Enfatizamos que o DFSANE nunca foi usado antes no contexto de simulação de reservatórios. Portanto, o seu uso aqui é sem precedentes. Para minimizar difusões numéricas, a equação da saturação é discretizada por um esquema do tipo "upwind", comumente empregado em simuladores numéricos para a recuperação de petróleo, o qual é resolvido explicitamente pelo método Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados das simulações são bastante satisfatórios. De fato, tais resultados mostram que o modelo KCG é capaz de gerar meios porosos heterogêneos, cujas características permitem a captura de fenômenos físicos que, geralmente, são de difícil acesso para muitos simuladores em diferenças finitas clássicas, como o chamado fenômeno de dedilhamento, que ocorre quando a razão de mobilidade (entre as fases fluidas) assume valores adversos. Em todas as simulações apresentadas aqui, consideramos que o problema imiscível é bidimensional, sendo, portanto, o meio poroso caracterizado por campos de permeabilidade e de porosidade definidos em regiões Euclideanas. No entanto, a teoria abordada neste trabalho não impõe restrições para sua aplicação aos problemas tridimensionais.

When analyzing the road network of the country, it is noticed that the extension of paved roads is very small. This fact is mainly due to reduced public resources and the high costs of traditional materials utilized in the paving of roads. Increasingly performing pavements requires the utilization of local materials, which do not always have the technical properties that meet the valid standards. Thus, it is necessary the search for products or mechanisms that improve these features and that make possible the utilization of local materials to replace conventional materials. The use of cement has been, long-standing, a good additive to improve the properties of soils. This dissertation presents the results of a saprolite soil of volcanic rock, improved with cement, located in the city of Silveira Martins-RS, for application as base layer in roads of low traffic volume. The analysis seeks to avail of the concepts of Soil Mechanics along with knowledge of the Mechanical Pavement. In this research were performed, among others, characterization tests, soil classification, determination of the California Bearing Ratio (CBR), Compressive Strenght (CS), Indirect Tensile Strength (ITS) and triaxial tests of repeated loads to determine the Resilient Modulus (RM). With the results of the tests cited, it was held the mechanistic analysis, through the SisPav program in order to analyze the potential use of improved soil with cement in substitution of a conventional material. The results demonstrate that the use of these studied soils meet the normative specifications and have great potential for utilization as bases of pavement on highways with low traffic volume. / Ao analisar a malha rodoviária do país, percebe-se que a extensão de rodovias pavimentadas é muito pequena. Este fato deve-se, principalmente, aos reduzidos recursos públicos e aos altos custos dos materiais tradicionais empregados na pavimentação de rodovias. Cada vez mais a execução de pavimentos necessita da utilização de materiais locais, que nem sempre apresentam as propriedades técnicas que atendam as normas vigentes. Sendo assim, faz-se necessário a busca de produtos ou mecanismos que melhorem essas características e que tornem viável a utilização dos materiais locais em substituição aos materiais convencionais. A utilização de cimento já é de longa data, um bom aditivo para melhorar as propriedades de solos. Esta dissertação apresenta os estudos de um solo saprolítico de rocha vulcânica, melhorado com cimento, localizado na cidade de Silveira Martins-RS, para sua aplicação como camada de base em rodovias de baixo volume de tráfego, valendo-se dos conceitos da Mecânica dos Pavimentos Nesta pesquisa foram realizados, entre outros, ensaios de caracterização, classificação do solo, determinação do Índice de Suporte Califórnia (ISC), Resistência à Compressão Simples (RCS), Resistência à Compressão Diametral (RCD) e ensaios triaxiais de cargas repetidas para determinação do Módulo de Resiliência (MR). Com os resultados dos ensaios citados realizou-se a análise mecanicista, através do programa SisPav, a fim de investigar o potencial emprego do solo melhorado com cimento em substituição a um material convencional. Os resultados demonstram que a utilização do solo estudado atende as especificações normativas e apresenta grande potencialidade para utilização como base de pavimento em rodovias com baixo volume de tráfego.

Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Abstract: In the last few years, several studies have been carried out showing that neuromuscular electrical stimulation (NMES) can produce good therapeutic results in patients with spinal cord injury (SCI). This research introduces a new robust and intelligent control-based methodology for human lower limb rehabilitation via NMES using a continuous-time control technique named robust integral of the sign of the error (RISE). Although in the literature the RISE controller has shown good results without any fine-tuning method, a trial and error approach would quickly lead to muscle fatigue in SCI patients. Therefore, it was shown in this study that the control performance for robustly tracking a reference signal can be improved through the proposed approach by providing an intelligent tuning for each voluntary. Simulation results with a mathematical model and eight identified subjects from the literature are provided, and real experiments are performed with seven healthy and two paraplegic subjects. Besides, this research introduces the application of deep and dynamic neural networks namely the multilayer perceptron, a simple recurrent neural network, and the Long Short-Term memory architecture, to identify the nonlinear and time-varying relationship between the supplied NMES and achieved angular position. Identification results indicate good fitting to data and very low mean square error using few data for training, proving to be very prospective methods for proposing control-oriented ... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Nos últimos anos, vários estudos foram realizados mostrando que a estimulação elétrica neuromuscular (EENM) pode produzir bons resultados terapêuticos em pacientes com lesão medular (LM). Esta pesquisa introduz uma nova metodologia robusta e inteligente baseada em controle para a reabilitação de membros inferiores humanos via EENM usando uma técnica de controle de tempo contínuo chamada robust integral of the sign of the error (RISE). Embora na literatura o controlador RISE tem demonstrado bons resultados sem qualquer método de ajuste fino, uma abordagem de tentativa e erro poderia levar rapidamente à fadiga muscular em pacientes com LM. Portanto, foi mostrado nesse estudo que o desempenho do controle para rastrear com robustez um sinal de referência pode ser melhorado através da abordagem proposta, fornecendo um ajuste inteligente para cada voluntário. Resultados de simulação com um modelo matemático e oito sujeitos identificados da literatura são fornecidos, e experimentos reais são feitos com sete indivíduos saudáveis ​​e dois paraplégicos. Além disso, esta pesquisa introduz a aplicação de redes neurais profundas e dinâmicas, especificamente o perceptron multicamadas, uma rede neural recorrente simples e a arquitetura Long Short-Term Memory, para identificar a relação não-linear e variante no tempo entre a EENM fornecida e a posição angular alcançada. Os resultados de identificação indicam boa adaptação aos dados e erro quadrático médio muito baixo usando poucos dados para... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: A análise de sistemas altamente complexos quando e analizado o problema de planejamento de expansão de redes de transmissão de longo prazo, é o foco principal deste trabalho. Os modelos e metodos propostos são aplicados ao problema de planejamento estático tradicional, que é um problema de otimização matemática classificado como NP-completo, não-linear inteiro misto. O qual envolve no investimento, variáveis operacionais contínuas e variáveis inteiras. O comportamento normal de cada sistema pode conter informação essencial para a criação de novos métodos, como os planos de corte baseados em cortes de diferença de ângulos para problemas de grande escala, o que é a base é o ponto de partida deste trabalho, derivando em desigualdades válidas é ciclos críticos. Os cortes angulares básicos reduzem o espaço de busca do problema e o tempo total de cálculo deste problema, enquanto ao método de inequações válidas que pode ser usado para fornecer limites inferiores sólidos no investimento ótimo do planejamento de transmissão, já que a diferença entre o modelo DC (modelo exato) e o modelo de transporte (modelo mais relaxado) são as restrições angulares. Os ciclos críticos têm sido desenvolvidos para melhoraralguns dos modelos tradicionais do problemas de planejamento da expansão da rede de transmissão de longo prazo. A razão por trás disso é a ausência da segunda lei de Kirchhoff, que completa a representação do sistema, mas aumenta a complexidade. Para resolver os problemas resultantes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The analysis of highly complex systems when solving the long-term transmission network expansion planning problem is the main focus of this work. The proposed improved models and methodology are applied to the traditionalstatic planning problem, which is a mathematical optimization problem classified as NP-complete and mixed-integer nonlinear problem. It involves continuousoperating variables and integer investment variables. The normal behavior of each system can be shown essential information to the creation of new methods, as the cutting-planes based in bus-angle difference cuts for large-scale problems which were the starting point of this work, deriving in valid inequalities and critic cycles. The angular cuts aim to reduce the search space of the problem and the total computation time of this NP-hard problem as for the valid inequalities methodthat can be used to provide strong lower bounds on the optimal investment of the transmissionplanning, since the difference between the DC model (exact model) and the transport model (more relaxed model) are the angular constraints. Critic cycles has been develop in order to improve some of the traditional long-term transmission network expansion planning problem models. The reason behind it is the absence of second Kirchhoff’s law which completes the representationof the system, but increase the complexity. In order to solve the resulting problems, this work uses the modeling language AMPL with the solver CPLEX. In test systems w... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor