Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-04-11Bitstream added on 2014-06-13T18:53:17Z : No. of bitstreams: 1 moraes_vm_me_ilha_prot.pdf: 4456756 bytes, checksum: 70a028ea28db2cfaed1abecec234c525 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As pontes mistas com vigas de madeira e tabuleiro de concreto, que constituem uma técnica já bastante estudada pelo meio acadêmico brasileiro, vêm ganhando cada vez mais espaço entre os projetistas e construtores de pontes em estradas vicinais do interior do Brasil. Entretanto, o vão dessas pontes é limitado pelo comprimento das peças de madeira, cujos valores máximos, em geral, ficam em torno de 6 metros para vigas serradas e 12 metros para vigas roliças. Neste contexto, a presente pesquisa propõe um novo sistema estrutural de pontes mistas para vencer vãos da ordem de 15 a 20 metros, constituído por vigas treliçadas de madeira que suportam a laje de concreto armado. O tabuleiro do sistema proposto pode ser executado utilizando, como pré-laje, painéis treliçados pré-moldados auto-portantes, evitando-se escoramentos e, conseqüentemente, reduzindo o tempo e os custos de construção. A laje final é solidarizada às treliças de madeira por intermédio de pinos metálicos de cisalhamento, que fazem com que ambos os materiais trabalhem solidariamente na resistência aos esforços solicitantes, buscando, portanto, a otimização do uso estrutural desses materiais. A principal abordagem desta pesquisa é experimental, com a construção e análise de um modelo físico reduzido na escala 1:4... / Timber-concrete composite structures - TCCS - constitute a technique well studied by the Brazilian academy and have been each time more present among the designers and constructors of bridges in secondary roads in the interior of Brazil. However, the span of these bridges is limited by the length of the timber beams, whose maximum values, in general, are around 6 meters for sawed beams and 12 meters for round beams. In this context, the present research suggests a new structural system of composite bridges, to overcome spans from 15 to 20 meters, built by trussed timber beams that support a reinforced concrete deck. The deck of the system can be executed using precast self-supported trussed panels, preventing props and, consequently, reducing time and costs of construction. The final slab is connected to the trussed beams by metallic shear bolts, which make that both the materials (timber and concrete) work together in the resistance to the requesting efforts, aiming the optimization of the structural use of these materials. This research was based on an experimental approach, with the construction and analysis of a reduced physical model in the scale 1:4, based on a bridge design classified as 30t with a free span of 16 meters. The model was instrumented with strain gauges and... (Complete abstract click electronic access below)

[pt] Um dos resultados fundamentais na mecânica clássica é que, para sistemas lineares com n graus de liberdade, existem n modos de vibração ortogonais e que as freqüências naturais são independentes da amplitude de vibração. Além disso, qualquer movimento da estrutura pode ser obtido como uma combinação linear desses modos. No caso de sistemas não-lineares, isto não mais se verifica e a relação entre freqüência, amplitude e os modos de vibração precisa ser determinada. A obtenção dessas informações para estruturas se dá em geral pelo uso de programas de análise não-linear baseados em uma formulação em elementos finitos. Contudo, isto é um procedimento custoso computacionalmente. Uma abordagem mais viável é o uso de modelos discretos compatíveis de baixa dimensão, por meio dos quais as freqüências e os modos não- lineares são obtidos. Neste trabalho é proposto um procedimento para a derivação de modelos de redução de dimensão para vigas e pórticos planos esbeltos. As equações diferenciais de movimento são obtidas a partir da aplicação das técnicas variacionais a um funcional não-linear de energia. A obtenção do modelo se dá através do emprego dos métodos de Ritz ou Galerkin para a redução espacial e do balanço harmônico para redução no tempo. Os modos lineares são utilizados como uma primeira aproximação para os modos não-lineares. As relações freqüência-amplitude são satisfatoriamente obtidas para vibrações livre e forçada (não-amortecida e amortecida). Entretanto, essas curvas apresentam, em geral, no regime não-linear, pontos limites, sendo obtidas, portanto, com uso do método do controle de comprimento de arco. Uma correção para o modo- linear é obtida com uso dos métodos dos elementos finitos e da perturbação. Um estudo paramétrico e das condições de contorno é apresentado para vigas. O comportamento não-linear de pórticos em L é também analisado. Para esses pórticos é estudada a influência de cargas axiais e da geometria. Os resultados são comparados com soluções analíticas encontradas na literatura. / [en] One of the fundamental results in classical mechanics is that linear systems with n degrees of freedom have n orthogonal vibration modes and n natural frequencies which are independent of the vibration amplitude. Any motion of the system can be obtained as a linear combination of these modes. This does not hold for nonlinear systems in which case amplitude dependent vibrations modes and frequencies must be obtained. One way of obtaining these informations for arbitrary structures is to use a nonlinear finite element software. However, this is a cumbersome and time consuming procedure. A better approach is to derive a consistent low dimensional model from which the nonlinear frequencies and mode shapes can be derived. In this work a procedure for the derivation of low dimensional models for slender beams and portal frames is proposed. The differential equations of motion are derived from the application of variational techniques to a nonlinear energy functional. The linear vibration modes are used as a first approximation for the nonlinear modes. The Galerkin and Ritz methods are used in the model for the spatial reduction and the harmonic balance method for the reduction in time domain. This allows the analysis of the free and forced (damped or undamped) vibrations of the structure in non- linear regime. However nonlinear resonance curves usually presents limit points. To obtain these curves, a methodology for the solution of non-linear equations based on an arc-length procedure is derived. Based on the finite element methods and using the basic ideas of the perturbation theory, a correction for the nonlinear vibration modes is derived. The influence of boundary conditions, geometric, and force parameters on the beam response is analyzed. The behavior of L frames is studied. For this kind of frame, the influence of axial loading and geometric parameters on the response is studied. The results are compared with analytical solutions found in the literature.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T14:45:16Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoCamaras.pdf: 806240 bytes, checksum: 4493c6c4949f86f2e9392939973034e7 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-23T12:16:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoCamaras.pdf: 806240 bytes, checksum: 4493c6c4949f86f2e9392939973034e7 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-23T12:16:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoCamaras.pdf: 806240 bytes, checksum: 4493c6c4949f86f2e9392939973034e7 (MD5) Previous issue date: 2006 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Projetar e construir câmaras reverberantes, em modelo reduzido, para a determinação da perda de transmissão de materiais usados para o controle de ruído nas áreas industriais e da construção civil foi o foco principal deste trabalho. Por outro lado, buscou-se estabelecer uma metodologia de análise e interpretação dos parâmetros acústicos a partir da teoria dos modelos em escala reduzida, de tal modo que se possa inferir a perda de transmissão dos materiais estudados. A necessidade desta construção ocorre devido aos estudos dos desempenhos acústicos dos materiais serem realizados em câmaras reverberantes (em escala real), disponíveis apenas em algumas regiões do Brasil, dificultando e encarecendo os testes de desempenho dos materiais para pesquisadores de outras regiões. Assim, de modo a se ter um custo baixo, foi realizada a construção das câmaras reverberantes, em escala reduzida de 1:6, sendo o objetivo principal o estudo da perda de transmissão de divisórias desenvolvidas com material regional, estabelecendo comparação entre os seus desempenhos, e ao mesmo tempo permitir a sua utilização em aulas práticas de acústica. Apesar das câmaras terem sido construídas em escala reduzida, o fator de escala (1:6) não foi considerado e as medições foram realizadas nas freqüências reais das bandas de oitava delimitadas entre 125 Hz e 8 kHz. As divisórias foram ensaiadas para a determinação dos parâmetros acústicos, tendo por base as normas ISO 140 e 354. Finalmente, a partir dos resultados encontrados, foi possível comprovar a eficiência dos materiais utilizados para a obtenção de divisórias que podem ser usadas para o isolamento de ruído em ambientes construídos e/ou enclausuramentos industriais. Além dos ensaios experimentais, foram realizados cálculos analíticos segundo as equações da Análise Estatística Energética (SEA) para efeito de comprovação e validação dos resultados. / To project and build reverberant chambers, in scaled model, for the determination of materials transmission loss used for noise control purposes was the objective of this research. Besides, the research seeks to establish a methodology of analysis and interpretation of the acoustic parameters starting from the theory of scaled models, in such way that one can infer the transmission loss of the studied materials. The necessity of this construction occurs due to the non availability of real scale reverberant chambers (only available in some regions of Brazil), making it difficult and raising the costs of material performance tests in other Brazilian regions. Therefore, reverberant chambers were constructed in a reduced scale of 1:6, in order to allow the transmission loss study of party walls, developed with regional materials, confronting their performances and, simultaneously, their use in academic activities. Despite the fact of the chambers have been constructed in reduced scale, the scale factor (1:6) was not considered, meaning that measurements had been carried through in the real octave bands between 125 Hz and 8 kHz. Party walls had been assayed for the determination of the acoustic parameters, based on ISO 140 and 354. Finally, from experimental results, it was possible to prove the efficiency of materials used in the construction of partitions, which could be used for noise isolation purposes in buildings and industrial enclosures. Apart from the experimental assays, analytical calculations had been fulfilled according to the formulation of Analysis Energy Statistics (SEA) in order to provide evidence and validation of the results.

[pt] Um estudo experimental em modelos reduzidos do duto PE-3, construído na Baía de Guanabara em 2003, é descrito neste trabalho. O duto PE-3 tem diâmetro externo de 457,2 mm e a sua principal característica é a sua geometria em ziguezague. Este duto transporta óleo combustível à temperatura de 80ºC da Refinaria de Duque de Caxias aos terminais de navios na Ilha D´Água. O presente estudo foi realizado em modelos reduzidos com semelhança física, e teve como objetivo avaliar experimentalmente o comportamento do modelo variando-se o ângulo de ziguezague e o comprimento do duto. Os modelos foram submetidos à variação de temperatura, pressão interna e condições de apoio lateral e longitudinal, simulando as condições reais de trabalho do protótipo. Para cada comprimento (12, 16 e 18 metros) e ângulo de ziguezague (5º, 10º e 15º) foram realizados ensaios com o modelo sem reação lateral do solo, com reação lateral simulando 1 metro de enterramento no protótipo, com reação lateral simulando 1 metro de enterramento e vão central livre, e com imperfeição horizontal. Foram realizados ainda 2 ensaios com um duto reto para efeito de comparação com o modelo zig-zag. Os resultados mostraram que a geometria em ziguezague minimiza os esforços gerados pela expansão térmica do duto. / [en] An experimental study on reduced scale models of the PE-3 pipeline, built in Guanabara Bay in 2003, is described in this work. The main characteristic of the PE-3 pipeline is the zig-zag geometry. This pipeline has an external diameter of 18 and is used to transport heavy heated oil from the Duque de Caxias refinary to a shipping terminal. The present study was carried out in reduced models with physic similitude, and the objective is to evaluate experimentally the behavior of the model, varying the zig-zag angle and the length of the pipeline. The models were submitted to temperature variation, internal pressure and different conditions of lateral and longitudinal support, simulating the real working conditions of the prototype. For each length (12m, 16m and 18m) and zig-zag angle (5°, 10° and 15°) tests were carried out with the model without lateral reaction of the soil, with lateral reaction simulating 1 meter of buried prototype, with lateral reaction simulating 1 meter of buried prototype and central free span, and with horizontal imperfection. Two straight pipeline tests were carried out in order to compare with the zig-zag model. The results showed that the zig-zag geometry minimizes the effects caused by the thermal expansion of the pipeline.

[pt] O uso de materiais sustentáveis e os resultados das pesquisas sobre energias renováveis têm sido aplicados nas obras civis que buscam estar à vanguarda no fornecimento de sistemas construtivos novos, leves, resistentes e de baixo custo. Dentre estes materiais, o bambu é uma solução que apresenta características químicas, físicas e mecânicas compatíveis e em muitos aspectos superiores em comparação com os materiais industrializados. Pesquisas desenvolvidas no Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio, desde 1979, fornecem dados de caracterização do bambu como material de construção, porém estudos mais aprofundados sobre seu desempenho estrutural se fazem necessários. Neste trabalho procura-se avaliar o comportamento de uma estrutura de pórtico plano em modelo reduzido sob carregamento estático e dinâmico. Os resultados se comparam com os de um modelo reduzido em aço. O bambu ensaiado é da espécie Phyllostachys aurea, que foi estudado na PUC–Rio anteriormente. Os dados coletados em relação às propriedades físicas, mecânicas e dinâmicas se verificam usando as normas ISO-22157-1 e ISO/TR 22157-2 que existem para estabelecer as propriedades físicas e mecânicas sujeitas à carga estática. Nos pórticos de modelos reduzidos é aplicada as cargas estáticas vertical e lateral para avaliar a resposta no regime elástico e plástico, e assim, comparar ao comportamento dos materiais segundo suas propriedades, como à deformação permanente e o comportamento rígido-plástico. Na análise dinâmica, realizam-se ensaios de vibração livre aplicando deslocamento inicial, para identificar os parâmetros modais estruturais que correspondem aos valores de amortecimento coeficiente de amortecimento (igual) 1,5 por cento e coeficiente de amortecimento (igual) 2,3 por cento e frequência natural de 13 Hz e 35 Hz, em segmentos de bambu e nos modelos de pórtico respectivamente. / [en] The use of green and ecological materials in addition to the renewable energy in civil engineering are leading provider of new building systems, lightweight, durable and inexpensive are reality at the present time. Among these materials, bamboo is a solution that has some chemical, physical and mechanical properties compatible and in many cases even superior in comparison with industrialized materials. Studies carried out in the Department of Civil Engineering of PUC-Rio, since 1979, generated technical data concerning the chemical, physical and mechanical characterization of bamboo as a building material. Further studies on its structural performance in different forms and geometry are needed for establishing the method of calculation of bamboo structures. This study presents the results of an investigation for the evaluation of the behavior of a plane frame structure subjected to lateral and vertical static and only lateral dynamic loading. This work is the first investigation on the dynamic behavior of the bamboo frame, in the available technical literature. To achieve this objective and to compare the obtained results with those of a steel model, bamboo plane frame of the same scale using the species Phyllostachys aurea, was prepared. The physical and mechanical properties of the bamboo were established using ISO-22157-1, ISO/TR22157-2 recommendations for static load. In the plane frame models a static load is applied to evaluate the response in the elastic and plastic regime. In turn the obtained data are compared with those of steel plane frame. In dynamic analysis, free vibration tests were performed in bamboo segments and plane models frame applying initial displacement. The values of damping damping coefficient (equal) 1,5 percent and damping coefficient (equal) 2,3 percent and the natural frequencies of 13 Hz and 35 Hz for the segment and the bamboo portal frame models respectively were obtained.

No Brasil, o estudo a respeito das vibrações induzidas por pedestres em passarelas vem sendo realizado a partir do início dos anos 1990, para passarelas de concreto e de aço. No entanto, ainda não há registro de estudos desse tipo e a norma brasileira NBR 7190 (1997) de projeto de estruturas de madeira apresenta somente critérios de dimensionamento para carregamentos estáticos, no caso de passarelas de madeira. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo geral a análise teórica, numérica e experimental de passarelas de madeira simplesmente apoiadas, com vistas a propor recomendações de projeto relacionadas ao conforto humano nessas estruturas. Este estudo foi desenvolvido a partir da análise de diretrizes normativas e critérios sugeridos por diversos autores, da análise teórica de passarelas dimensionadas segundo os critérios da NBR 7190 (1997), de modelos numéricos construídos em elementos finitos e de ensaios experimentais em modelo reduzido. Entre as conclusões alcançadas, destaca-se que a formulação de Euler-Bernoulli é adequada para o cálculo da primeira frequência natural nas direções transversal vertical e transversal horizontal em passarelas de madeira simplesmente apoiadas; entretanto, especial atenção deve ser dada para a avaliação da rigidez à flexão na direção transversal horizontal. Finalmente, sugeriu-se uma proposta para verificação do estado limite de serviço devido às vibrações induzidas por pedestres em passarelas de madeira simplesmente apoiadas, no tocante ao cálculo de frequências e acelerações, a ser inserida na futura revisão da norma brasileira de projeto de estruturas de madeira. / In Brazil, studies about pedestrian-induced vibrations on footbridges have been carried out since the early 1990s, for concrete and steel footbridges. However, there is no record of such studies and the brazilian standard NBR 7190 (1997) for the design of timber structures only presents design requirements for static loads, in the case of timber footbridges. Therefore, this paper aims to general theoretical analysis, numerical and experimental simply-supported beams timber footbridges, with a view to proposing recommendations for projects related to human comfort in these structures. This study was developed from the study of standards guidelines and criteria suggested by several authors, the theoretical analysis of footbridges design according to the criteria of the NBR 7190 (1997), numerical models using finite element and experimental tests on reduced model. Among the conclusions reached, it is emphasized that the formulation of Euler-Bernoulli is suitable for calculating the first natural frequency in vertical and lateral directions simply-supported beams timber footbridges; however, special attention should be given to the evaluation of lateral bending stiffness. Finally, we have suggested a proposal serviceability limit state verification due to pedestrian-induced vibrations on simply-supported beams timber footbridges, concerning the calculation of frequencies and accelerations to be included in a future review of the brazilian standard for the design of timber structures.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-15T11:57:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoCamara.pdf: 1444057 bytes, checksum: a7db99d4232bc1e0621ca647cf6ea3ff (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-23T12:27:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoCamara.pdf: 1444057 bytes, checksum: a7db99d4232bc1e0621ca647cf6ea3ff (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-23T12:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoCamara.pdf: 1444057 bytes, checksum: a7db99d4232bc1e0621ca647cf6ea3ff (MD5) Previous issue date: 2007 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Na área da Acústica, no que diz respeito às últimas décadas, tem crescido substancialmente a demanda por informações sobre a capacidade de absorção dos materiais acústicos, bem como a utilização de métodos de modelagem que permitam inferir o comportamento acústico dos sistemas reais, os quais demandam uma infraestrutura de porte, o que representa um alto investimento. Assim, visando atender a estas demandas, possibilitar o desenvolvimento de pesquisas sobre as características de absorção sonora de materiais tipicamente regionais e o desenvolvimento de aulas práticas no âmbito da acústica, tanto no curso de graduação quanto na pós-graduação, este trabalho apresenta todas as informações pertinentes ao projeto e construção de uma mini-câmara reverberante, na escala de 1: 6 de um volume de 200 m3. Além disso, é apresentada uma metodologia de qualificação e adequação do campo acústico interno, tendo por base as orientações contidas na norma ISO-354. Por outro lado, são apresentados e discutidos os resultados obtidos, a partir de ensaios realizados nesta mini-câmara, caracterizando e validando os painéis de fibra de coco, desenvolvidos pelo Grupo de Vibração e Acústica, da Universidade Federal do Pará, bem como uma simulação numérica por Raios Acústicos, tendo por base a cavidade acústica da minicâmara, para permitir a validação do modelo numérico a partir dos dados experimentais. / In the area of Acoustics, concerning the last decades, a significant growth has been observed in the demand for data regarding not only the absorbing characteristics of acoustical materials, but also the usage of numerical methods which are able to represent the acoustical behavior of real systems. These real systems demand a significant infrastructure, which means a great deal of investments. Thus, in order to attend such demands for new data, to allow the development of research regarding the sound absorbing characteristics of regional materials and to develop practical classes on acoustics, both for graduate and post-graduate students, this work presents all the information regarding the project and construction of a scaled reverberant chamber (1:6 of a 200 m3 real chamber). Besides, a methodology is presented regarding the qualification and adequacy of the internal acoustic field, based on the guidance of ISO-354. On the other hand, experimental results for the miniaturized chamber are presented and discussed, which characterize and validate the usage of the coconut fiber panels, developed by the Acoustics and Vibration Group of the Federal University of Pará. Finally, numerical results, based on Ray Tracing Methods, are presented and compared to those measured for the scaled chamber, seeking the validation of the developed numerical model.

No Brasil, o estudo a respeito das vibrações induzidas por pedestres em passarelas vem sendo realizado a partir do início dos anos 1990, para passarelas de concreto e de aço. No entanto, ainda não há registro de estudos desse tipo e a norma brasileira NBR 7190 (1997) de projeto de estruturas de madeira apresenta somente critérios de dimensionamento para carregamentos estáticos, no caso de passarelas de madeira. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo geral a análise teórica, numérica e experimental de passarelas de madeira simplesmente apoiadas, com vistas a propor recomendações de projeto relacionadas ao conforto humano nessas estruturas. Este estudo foi desenvolvido a partir da análise de diretrizes normativas e critérios sugeridos por diversos autores, da análise teórica de passarelas dimensionadas segundo os critérios da NBR 7190 (1997), de modelos numéricos construídos em elementos finitos e de ensaios experimentais em modelo reduzido. Entre as conclusões alcançadas, destaca-se que a formulação de Euler-Bernoulli é adequada para o cálculo da primeira frequência natural nas direções transversal vertical e transversal horizontal em passarelas de madeira simplesmente apoiadas; entretanto, especial atenção deve ser dada para a avaliação da rigidez à flexão na direção transversal horizontal. Finalmente, sugeriu-se uma proposta para verificação do estado limite de serviço devido às vibrações induzidas por pedestres em passarelas de madeira simplesmente apoiadas, no tocante ao cálculo de frequências e acelerações, a ser inserida na futura revisão da norma brasileira de projeto de estruturas de madeira. / In Brazil, studies about pedestrian-induced vibrations on footbridges have been carried out since the early 1990s, for concrete and steel footbridges. However, there is no record of such studies and the brazilian standard NBR 7190 (1997) for the design of timber structures only presents design requirements for static loads, in the case of timber footbridges. Therefore, this paper aims to general theoretical analysis, numerical and experimental simply-supported beams timber footbridges, with a view to proposing recommendations for projects related to human comfort in these structures. This study was developed from the study of standards guidelines and criteria suggested by several authors, the theoretical analysis of footbridges design according to the criteria of the NBR 7190 (1997), numerical models using finite element and experimental tests on reduced model. Among the conclusions reached, it is emphasized that the formulation of Euler-Bernoulli is suitable for calculating the first natural frequency in vertical and lateral directions simply-supported beams timber footbridges; however, special attention should be given to the evaluation of lateral bending stiffness. Finally, we have suggested a proposal serviceability limit state verification due to pedestrian-induced vibrations on simply-supported beams timber footbridges, concerning the calculation of frequencies and accelerations to be included in a future review of the brazilian standard for the design of timber structures.

[pt] O desenvolvimento de modelos computacionais para simulação de escoamentos reativos operando em regime de turbulencia requer a soluçao das equações diferenciais parciais que representam os balanços de massa, quantidade de movimento linear, espécies químicas e energia. Além disso, as reações químicas do modelo necessitam de um mecanismo cinético detalhado para descrição dos fenomenos físico-químicos associados. Um dos maiores desafios encontrados é a rigidez da simulação numérica desses modelos e a natureza não linear do termo de produção das espécies químicas. Esta dissertação apresenta uma revisão das principais técnicas disponíveis na literatura para o desenvolvimento de modelos reduzidos de cinética química, em particular para a combustão, bem como de técnicas para solução eficiente dos modelos de escoamentos reativos. Após uma apresentação da formulação matemática associada, a metodologia denominada tabulação adaptativa in situ (ISAT) é implementada e avaliada quanto a sua acurácia, eficiencia e uso de memória na simulação de alguns modelos de reator homogeneo agitado. Avalia-se a combustão de misturas de monóxido de carbono/oxigenio e metano/ar cujos mecanismos cinéticos tem 4 e 53 espécies, 3 and 325 reações respectivamente. Os resultados destassimulações indicam que a presente implementação da técnica ISAT tem erro relativo global inferior a 1%. Além disso, a técnica ISAT propiciou ganhos, em termos de tempo computacional, de at´e 80% quando comparado a simulação direta da cinética detalhada. Entretanto, em termos de utilização da memória, a implementação desenvolvida da técnica ISAT se mostrou excessivamente exigente. / [en] The development of computational models for the numerical simulation of chemically reacting flows operating in the turbulent regime requires the solution of partial differential equations that represent the balance of mass, linear momentum, chemical species and energy. Moreover, the chemical reactions of the model may require a detailed reaction mechanism for the description of the physicochemical phenomena involved. One of the biggest challenges is the stiffness of the numerical simulation of these models and the nonlinear nature of species rate of reaction. This dissertation presents an overview of the main techniques available in the literature for the development of reduced models of chemical kinetics, particularly for the combustion, as well as the techniques for efficient computation of the chemically reacting flows models. After a presentation of the associated mathematical formulation, the methodology dubbed in situ adaptive tabulation (ISAT) is implemented and its accuracy, efficiency and memory usage are evaluated in the simulation of homogeneous stirred reactor models. The combustion of carbon monoxide with oxygen and methane with air mixtures is considered, which detailed reaction mechanisms involve 4 and 53 species, 3 and 325 reactions respectively. The results of these simulations indicate that the development implementation of the ISAT technique has a absolute global error of less than 1%. Moreover, the ISAT technique provided gains, in terms of computational time, of up to 80% when compared to the direct integration of the full chemical kinetics. However, in terms of memory usage the present implementation of ISAT technique was found to be excessively demanding.

Um dos aspectos fundamentais do projeto estrutural de plataformas flutuantes para produção de petróleo no mar é a determinação dos carregamentos externos globais provenientes da ação das ondas sobre a estrutura da plataforma. A presente dissertação de mestrado apresenta uma proposta de procedimento destinado à determinação experimental, em tanque de provas, dos carregamentos estruturais globais atuantes em uma plataforma de exploração e produção de petróleo do tipo semi-submersível. O procedimento proposto envolve as seguintes etapas: especificação do tipo de esforço que se pretende medir; definição das condições de ensaio; definição da escala dos modelos; escolha do processo construtivo dos modelos; especificação do processo de medida dos esforços; definição dos equipamentos e instrumentos de medida experimental; especificação da matriz de ensaios; definição dos procedimentos de análise de resultados. Como exemplo de aplicação, o procedimento proposto foi empregado na avaliação dos esforços de Momento Fletor no Convés e Força de Separação nos Flutuadores de uma Plataforma Semi-submersível padrão, empregada para validação de resultados em tanques de prova. Os resultados obtidos foram comparados com os da literatura, mostrando uma boa aderência qualitativa e quantitativa. / One of the fundamental aspects in the structural design of floating platforms for oil production in the sea is the determination of the global structural loads induced by the wave-platform structure interaction. This master degree thesis proposes a procedure destined to the experimental determination, in a wave tank, of the global structural loads acting in an exploration and production semi-submersible oil platform. The proposed procedure involve the following stages: Specifying the kind of stress to be measured; definition of the test conditions; model scale definition; choosing the model building process; stress measurement process specification; definition of resources and instrumentation for experimental measurement; test matrix specification; results analysis procedure definition. As an application example, the proposed procedure was used in the bending moment stress evaluation on deck and split force on the pontoons of a standard semi-submersible oil platform, used for the results evaluation in wave tanks. The results obtained were compared with the literature, showing a good qualitative and quantitative adhesion.