A crescente utilização de plataformas flutuantes na atividade de exploração de petróleo vem exigindo desenvolvimento de estudos relacionados a novas técnicas de execução e metodologias de projetos de fundações em ambiente marinho. A presente pesquisa é continuação do trabalho desenvolvido por Rocha (2014) e tem como objetivo: estudar a atenuação de cargas dinâmicas no trecho da linha de ancoragem embutida no solo, através de experimentos em modelos reduzidos com solos argilosos. Os ensaios foram realizados em laboratório a partir de um sistema de carregamento dinâmico capaz de produzir vibração com faixas de aceleração e frequência desejadas. Para atingir os objetivos da pesquisa foram abordados os conceitos da carga dinâmica, reologia e tixotropia. Foram realizados ensaios em solos argilosos com teores de umidade em torno de 120%, obtidos a partir de misturas no laboratório de caulim (85% em massa seca), bentonita (15% em massa seca) e água, com a finalidade de obter um solo argiloso com propriedades geotécnicas similares às dos solos offshore prospectados pela Petrobras. Os ensaios de mini palheta e extração de umidade ao longo da profundidade permitiram concluir que os valores da resistência não drenada da argila crescem com profundidade, enquanto o teor de umidade decresce, sendo que a resistência ao cisalhamento não-drenada guarda similaridade em relação às condições de campo. Na realização dos ensaios de carregamentos estáticos e dinâmicos realizados com variação do ângulo de referência de 0º a 55º foram utilizadas duas células de cargas para medir as forças aplicadas no touch down point e no ponto de ancoragem. Os resultados obtidos nesses ensaios mostraram atenuação de carga devido à força de reação (atrito) gerada pelo solo na interface solo-corrente, quando a massa do solo envolvente é sujeita a grandes deformações. Observou-se que a magnitude de atenuação estática varia de 12,9 a 18,3% e depende da variação de profundidade de embutimento da estaca (comprimento da linha de ancoragem), do ângulo de referência, da resistência não drenada da argila e do nível de força de pré-tração aplicada, enquanto que no ensaio de carregamento dinâmico verificou-se que os valores de atenuação normalizada de cargas dinâmicas situam-se na faixa de 24 a 26% e são levemente influenciados pela variação da força de pré-tração e frequência de vibração devido à parcela viscosa da argila. / The increasing use of floating platforms for oil exploration activity has required development of studies related to new techniques and methodologies for foundation design in the marine environment. This research is the continuation of the work of Rocha (2014) and aims: to study the attenuation of dynamic loads in buried mooring lines through experiments in reduced scale models in clay deposits. The tests were performed in the laboratory from a system of dynamic loading that is able to produce vibration within desirable ranges of acceleration and frequency. The concepts of dynamic loading, rheology and thixotropy are discussed in order of evaluating the properties of the clay. Tests were conducted on clay soils with moisture content of about 120% obtained from laboratory mixtures of kaolin (85% dry matter), bentonite (15% dry matter) and water, in order to obtain a clay soil with geotechnical properties similar to those of offshore fields prospected by Petrobras. The mini vane tests and water content of specimens showed that the values undrained shear strength increase with increasing depth, while the moisture content decreases. In carrying out static and dynamic loading tests performed on reference angles ranging from 0° to 55° two cell loads were used to measure the forces applied at the touch down point and at the anchor point. The results obtained in these tests showed load attenuation due to the reaction forces (friction) generated by the soil along the soil-stream interface, when the mass of the surrounding soil is subjected to large deformations. It was observed that the magnitude of the static attenuation varies from 12.9 to 18.3%, the variation being a function of depth of cutting mounting (anchoring line length), reference angle, undrained shear strength of the clay and level of pre-applied tensile force, while the dynamic loading tests were found to give normalized attenuation values of dynamic loads in the range of 24 to 26%. Under dynamic loading, attenuation is slightly influenced by variation of tensile force and frequency of vibration due the viscous efects of the clay.

A crescente utilização de plataformas flutuantes na atividade de exploração de petróleo vem exigindo desenvolvimento de estudos relacionados a novas técnicas de execução e metodologias de projetos de fundações em ambiente marinho. A presente pesquisa é continuação do trabalho desenvolvido por Rocha (2014) e tem como objetivo: estudar a atenuação de cargas dinâmicas no trecho da linha de ancoragem embutida no solo, através de experimentos em modelos reduzidos com solos argilosos. Os ensaios foram realizados em laboratório a partir de um sistema de carregamento dinâmico capaz de produzir vibração com faixas de aceleração e frequência desejadas. Para atingir os objetivos da pesquisa foram abordados os conceitos da carga dinâmica, reologia e tixotropia. Foram realizados ensaios em solos argilosos com teores de umidade em torno de 120%, obtidos a partir de misturas no laboratório de caulim (85% em massa seca), bentonita (15% em massa seca) e água, com a finalidade de obter um solo argiloso com propriedades geotécnicas similares às dos solos offshore prospectados pela Petrobras. Os ensaios de mini palheta e extração de umidade ao longo da profundidade permitiram concluir que os valores da resistência não drenada da argila crescem com profundidade, enquanto o teor de umidade decresce, sendo que a resistência ao cisalhamento não-drenada guarda similaridade em relação às condições de campo. Na realização dos ensaios de carregamentos estáticos e dinâmicos realizados com variação do ângulo de referência de 0º a 55º foram utilizadas duas células de cargas para medir as forças aplicadas no touch down point e no ponto de ancoragem. Os resultados obtidos nesses ensaios mostraram atenuação de carga devido à força de reação (atrito) gerada pelo solo na interface solo-corrente, quando a massa do solo envolvente é sujeita a grandes deformações. Observou-se que a magnitude de atenuação estática varia de 12,9 a 18,3% e depende da variação de profundidade de embutimento da estaca (comprimento da linha de ancoragem), do ângulo de referência, da resistência não drenada da argila e do nível de força de pré-tração aplicada, enquanto que no ensaio de carregamento dinâmico verificou-se que os valores de atenuação normalizada de cargas dinâmicas situam-se na faixa de 24 a 26% e são levemente influenciados pela variação da força de pré-tração e frequência de vibração devido à parcela viscosa da argila. / The increasing use of floating platforms for oil exploration activity has required development of studies related to new techniques and methodologies for foundation design in the marine environment. This research is the continuation of the work of Rocha (2014) and aims: to study the attenuation of dynamic loads in buried mooring lines through experiments in reduced scale models in clay deposits. The tests were performed in the laboratory from a system of dynamic loading that is able to produce vibration within desirable ranges of acceleration and frequency. The concepts of dynamic loading, rheology and thixotropy are discussed in order of evaluating the properties of the clay. Tests were conducted on clay soils with moisture content of about 120% obtained from laboratory mixtures of kaolin (85% dry matter), bentonite (15% dry matter) and water, in order to obtain a clay soil with geotechnical properties similar to those of offshore fields prospected by Petrobras. The mini vane tests and water content of specimens showed that the values undrained shear strength increase with increasing depth, while the moisture content decreases. In carrying out static and dynamic loading tests performed on reference angles ranging from 0° to 55° two cell loads were used to measure the forces applied at the touch down point and at the anchor point. The results obtained in these tests showed load attenuation due to the reaction forces (friction) generated by the soil along the soil-stream interface, when the mass of the surrounding soil is subjected to large deformations. It was observed that the magnitude of the static attenuation varies from 12.9 to 18.3%, the variation being a function of depth of cutting mounting (anchoring line length), reference angle, undrained shear strength of the clay and level of pre-applied tensile force, while the dynamic loading tests were found to give normalized attenuation values of dynamic loads in the range of 24 to 26%. Under dynamic loading, attenuation is slightly influenced by variation of tensile force and frequency of vibration due the viscous efects of the clay.

A crescente utilização de plataformas flutuantes na atividade de exploração de petróleo vem exigindo desenvolvimento de estudos relacionados a novas técnicas de execução e metodologias de projetos de fundações em ambiente marinho. A presente pesquisa é continuação do trabalho desenvolvido por Rocha (2014) e tem como objetivo: estudar a atenuação de cargas dinâmicas no trecho da linha de ancoragem embutida no solo, através de experimentos em modelos reduzidos com solos argilosos. Os ensaios foram realizados em laboratório a partir de um sistema de carregamento dinâmico capaz de produzir vibração com faixas de aceleração e frequência desejadas. Para atingir os objetivos da pesquisa foram abordados os conceitos da carga dinâmica, reologia e tixotropia. Foram realizados ensaios em solos argilosos com teores de umidade em torno de 120%, obtidos a partir de misturas no laboratório de caulim (85% em massa seca), bentonita (15% em massa seca) e água, com a finalidade de obter um solo argiloso com propriedades geotécnicas similares às dos solos offshore prospectados pela Petrobras. Os ensaios de mini palheta e extração de umidade ao longo da profundidade permitiram concluir que os valores da resistência não drenada da argila crescem com profundidade, enquanto o teor de umidade decresce, sendo que a resistência ao cisalhamento não-drenada guarda similaridade em relação às condições de campo. Na realização dos ensaios de carregamentos estáticos e dinâmicos realizados com variação do ângulo de referência de 0º a 55º foram utilizadas duas células de cargas para medir as forças aplicadas no touch down point e no ponto de ancoragem. Os resultados obtidos nesses ensaios mostraram atenuação de carga devido à força de reação (atrito) gerada pelo solo na interface solo-corrente, quando a massa do solo envolvente é sujeita a grandes deformações. Observou-se que a magnitude de atenuação estática varia de 12,9 a 18,3% e depende da variação de profundidade de embutimento da estaca (comprimento da linha de ancoragem), do ângulo de referência, da resistência não drenada da argila e do nível de força de pré-tração aplicada, enquanto que no ensaio de carregamento dinâmico verificou-se que os valores de atenuação normalizada de cargas dinâmicas situam-se na faixa de 24 a 26% e são levemente influenciados pela variação da força de pré-tração e frequência de vibração devido à parcela viscosa da argila. / The increasing use of floating platforms for oil exploration activity has required development of studies related to new techniques and methodologies for foundation design in the marine environment. This research is the continuation of the work of Rocha (2014) and aims: to study the attenuation of dynamic loads in buried mooring lines through experiments in reduced scale models in clay deposits. The tests were performed in the laboratory from a system of dynamic loading that is able to produce vibration within desirable ranges of acceleration and frequency. The concepts of dynamic loading, rheology and thixotropy are discussed in order of evaluating the properties of the clay. Tests were conducted on clay soils with moisture content of about 120% obtained from laboratory mixtures of kaolin (85% dry matter), bentonite (15% dry matter) and water, in order to obtain a clay soil with geotechnical properties similar to those of offshore fields prospected by Petrobras. The mini vane tests and water content of specimens showed that the values undrained shear strength increase with increasing depth, while the moisture content decreases. In carrying out static and dynamic loading tests performed on reference angles ranging from 0° to 55° two cell loads were used to measure the forces applied at the touch down point and at the anchor point. The results obtained in these tests showed load attenuation due to the reaction forces (friction) generated by the soil along the soil-stream interface, when the mass of the surrounding soil is subjected to large deformations. It was observed that the magnitude of the static attenuation varies from 12.9 to 18.3%, the variation being a function of depth of cutting mounting (anchoring line length), reference angle, undrained shear strength of the clay and level of pre-applied tensile force, while the dynamic loading tests were found to give normalized attenuation values of dynamic loads in the range of 24 to 26%. Under dynamic loading, attenuation is slightly influenced by variation of tensile force and frequency of vibration due the viscous efects of the clay.

Experiments with polarized "ultracold neutrons" (UCN) offer a new way to measure the decay correlations of neutron beta decay; these correlations can be used to test the completeness of the Standard Model and predict physics beyond it. Ultracold neutrons are very low energy neutrons that can be trapped inside of material and magnetic bottles. The decay correlations in combination with the neutron and muon lifetimes experimentally find the first element (Vud) of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) quark mixing matrix. The CKM matrix is a unitary transform between the mass and weak eigenstates of the d, s and b quarks; if the matrix is not unitary this would imply that the Standard Model is not complete. Currently the first row of the CKM matrix is over 2 sigma from unitarity and Vud is the largest component of the row. The UCNA experiment looks at the correlation between the polarization of the neutron and the momentum of the electron resulting from the beta decay of the neutron (the A-correlation). The keys to making a high precision measurement of A-correlation are a near 100% polarization of the neutrons that decay, low"backscatter electron detectors, and small, well characterized backgrounds. UCN can be 100% polarized by passing them through a seven Telsa magnetic field. The key to the UCNA experiment is keeping them polarized until they decay or are lost. This dissertation covers the development of guides that are minimally depolarizing and efficient transporters of UCN and their use in the UCNA experiment. The entire guide development process is covered from conception to manufacturing and testing. This process includes development of a pulsed laser deposition, diamond-like carbon coating system and materials studies of the resulting coatings. After the initial studies of the guide coating, meter"long sections of guide are tested with UCN to determine their depolarization and transport properties. The guide technology developed in this dissertation has been used in the entire UCNA experiment. Also, this technology is currently the state of the art for polarized and non-polarized UCN guide systems and it is being implemented in several new UCN experiments. / Ph. D.

Modern volume carriers such as container vessels, cruise ships and Pure Car and Truck Carriers (PCTC’s) have become more vulnerable to critical roll responses as built in margins have been traded against increased transport efficiency. The research presented in this doctoral thesis aims at enhancing the predictability and control of these critical roll responses. The thesis presents a holistic framework for predicting and assessing the roll damping, which is a crucial parameter for predicting roll motions, based on a unique combination of full scale trials, model tests, semi-empirical methods and computational fluid dynamics. The framework is intended to be used from the early design stage and gradually improved until delivery of the ship and finally to provide input for decision support in the operation. The thesis also includes a demonstration of a new application for rudder control to be used for mitigation of parametric roll. This is performed by simulating real incidents that have occurred with PCTC’s in service. Simulations with rudder roll control show promising results and reveal that the approach could be very efficient for mitigation of parametric roll. Finally, an approach for monitoring of roll induced stresses, so-called racking stresses in PCTC’s, is presented. The approach involves measurement of the ship motions and scaling of pre-calculated structural responses from global finite element analysis. Based on full scale motion and stress measurements from a PCTC in-service the approach is evaluated and demonstrated to be an efficient alternative to conventional methods. / <p>QC 20170516</p>

A model study on laterally braced sheet pile walls retaining cohesionless soil was conducted using 1-g shaking table. Lateral dynamic earth pressures, backfill accelerations and dynamic displacement of walls were measured. Input accelerations were kept between 0.03g to 0.27g. A data acquisition system consisting of dynamic pressure transducers, accelerometers, displacement transducer, signal conditioning board and a data acquisition card compatible with a personal computer was used during the study. Three different walls with thicknesses of 6.6, 3.2 and 2.0 mm were used in order to investigate the effects of changing wall stiffness value on lateral seismic pressures developed on the wall. In addition to that, steel blocks were placed on top of the backfill in order to simulate a surcharge effect of 1.57 kPa to 3.14 kPa during shaking. Amplification of input acceleration, incremental seismic lateral thrusts and corresponding maximum dynamic pressures, application point of the resultant, effect of stiffness and surcharge on maximum seismic lateral thrust and dynamic wall deflections were calculated by processing raw data stored. The results were compared to previous model studies and some analytical methods available.

The aim of this work is to increase the dependability of automation systems through the use of a tool for automatic generating and executing conformance tests. The developed tool calledGungnir uses formalmodels to performits actions,whose standard used is the formalism of Timed Automata (TA). The control systems consists of programmable logic controllers (PLC) and are often developed with Ladder and Function Block Diagram (FBD) languages. The Gugnir s key activity is to verify if the implementation of the control system developed in Ladder is compatible with the specification defined using the ISA 5.2 standard. To do so we used translation tools (from Ladder and ISA 5.2. to TA models), define coverages criteria and heuristics to ensure that the model was well tested / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Oobjetivo neste trabalho é aumentar a confiança no funcionamento de sistemas da automação através do uso de uma ferramenta de geração e execução automática de testes de conformidade. A ferramenta desenvolvida chama-se Gungnir e utiliza modelos formais, cujo padrão utilizado é o formalismo de Autômato Temporizado (AT). Os sistemas de controle são constituídos por Controladores Lógicos Programáveis (CLP) e normalmente são desenvolvidos nas linguagens Ladder e Function Block Diagram (FBD). A atividade da Gungnir é verificar se a implementação do sistema de controle desenvolvida na linguagem Ladder é compatível com a especificação modelada utilizando o padrão ISA 5.2. Para isso são utilizadas ferramentas de tradução de programas Ladder e diagramas ISA 5.2 para modelos de AT, definidos critérios de cobertura e criadas heurísticas as quais asseguraram menor custo computacional durante a execução dos testes

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第21357号 / 工博第4516号 / 新制||工||1703(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科都市社会工学専攻 / (主査)教授 大津 宏康, 准教授 PIPATPONGSA Thirapong, 教授 三村 衛 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DGAM

The use of ultracold neutrons (UCN) to study fundamental parameters such as the neutron lifetime and decay correlations in polarized neutron beta decay are poised to make significant contributions to our understand of the Standard Model and its extensions. To this end, the UCNA experiment is pursuing a precision measurement (0.2%) of the angular correlation between the neutron spin and the direction of emission of the electron in polarized neutron decay (the ``A'' asymmetry). The UCNA experiment makes use of the spallation-driven solid deuterium (SD2) UCN source at the Los Alamos Neutron Science Center (LANSCE). The UCN leave the source and are 100% polarized by passing through a strong magnetic field before their decay is observed by a very sensitive electron spectrometer. UCN guides facilitate the transfer of UCN from the source to the spectrometer. Common guide materials include stainless steel, copper, aluminum, and quartz. Often a thin film is applied to these components to increase their ability to transport/bottle and preserve the polarization of UCN. In the region of the SD2 UCN source, nickel-58 films are applied, whereas once the UCN are polarized, diamond-like carbon (DLC) films are employed. This dissertation covers the application, process developments, and characterization of these coatings. In addition a study concerning the surface finish resulting from the mechanical polishing and electropolishing of the guides that make up the UCNA beamline is presented. / Ph. D.

O estudo do fenômeno de vibrações induzidas pela emissão de vórtices, ou VIV, em risers é um tópico de grande relevância para a engenharia oceânica. Nos últimos anos, diversos resultados vêm sendo apresentados, numéricos e/ou experimentais, buscando o entendimento dos fundamentos deste fenômeno de interação fluido-estrutural, no entanto, sem um entendimento conclusivo e abrangente. Neste contexto, risers também estão sujeitos à ação de correntezas oceânicas e, consequentemente, ao fenômeno de VIV. Neste sentido, o presente estudo traz resultados de uma abordagem experimental para o entendimento do fenômeno de VIV em risers lançados em catenária, configuração que representa grande parte das geometrias adotadas em lançamentos atuais. No entanto, a realização de experimentos com risers em tanque de provas pressupõe a utilização de modelos reduzidos, o que, por si só, representa um grande desafio de pesquisa. Para tanto, desenvolveu-se uma metodologia para a modelagem de risers em escala reduzida, com foco na similaridade entre parâmetros importantes que garantam um comportamento dinâmico equivalente àquele em escala real. Foram, então, realizados experimentos de VIV com catenárias concebidas e construídas com base nesta metodologia, posteriormente ensaiadas em tanque de reboque. Para análise dos resultados, foram utilizadas técnicas como a decomposição modal, que possibilitou a comparação desses com alguns resultados da literatura, mostrando que o fenômeno de VIV na catenária se processa de maneira bastante semelhante ao identificado nos cilindros flexíveis. Além disso, a extensa base de dados experimentais apresentada e discutida nesta tese contribui para futura validação de diversos modelos matemáticos e códigos numéricos de predição do VIV em catenárias, descrevendo com detalhes inúmeros comportamentos imersos neste problema importante de engenharia. / The study of Vortex-induced vibrations in risers is a topic of great relevance in the context of ocean engineering. In recent years, several numerical and experimental results have been presented, addressing the understanding of the fundamentals of this fluid-structure interaction phenomenon, however without a conclusive and comprehensive understanding. In this context, risers are exposed to the action of ocean currents and consequently to the phenomenon of VIV. In this sense, the present study provides results of an experimental approach to understanding the VIV phenomenon on risers launched in catenary configuration, which represents much of the geometries adopted today. However, performing risers experiments in towing-tanks presupposes the use of small-scale models, which represents a major research challenge. Therefore, a methodology for modeling reduced scale risers was developed. The focus of this methodology was on the similarity between certain important parameters that guarantee an equivalent full-scale dynamic behavior. VIV experiments were then performed in the towing tank, with the designed and constructed catenary, based on this methodology. Techniques such as modal decomposition were used for the analysis of the results. This allows the comparison of the results with classical literature paradigms showing that VIV response in the catenary is close to results obtained with flexible cylinders. Furthermore, the large experimental database presented and discussed in the study may contribute to future validation of several mathematical models and numerical codes of VIV prediction in catenary risers, describing in detail several immersed behaviors in this important engineering problem.