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[en] NUMERICAL ANALYSIS OF THERMO-HYDRAULIC PROBLEMS IN POROUS MEDIA / [pt] ANÁLISE NUMÉRICA DE PROBLEMAS TERMO-HIDRÁULICOS EM MEIOS POROSOSFREDERICO COUTINHO LEAL 31 July 2003 (has links)
[pt] A dissertação apresenta um estudo da resolução de problemas
de acoplamento termo-hidráulico através do uso técnicas
numéricas. O estudo tem por objetivo a validação de
implementações de efeitos de gradientes de temperatura no
fluxo de umidade. Para isto utiliza-se o programa UNSATCHEM-
2D que simula o fluxo bidimensional de umidade em meios de
saturação variável, transporte de calor, transporte de CO2
e transporte de solutos. O programa desenvolvido por Simunek
e Suarez (1993), possui código aberto (escrito em Fortran
77), onde as equações governantes de fluxo e transporte de
calor são resolvidas por elementos finitos. A partir do
programa UNSATCHEM-2D, foram realizadas implementações no
código a fim de permitir o acoplamento parcial (staggered)
do fluxo de umidade e o fluxo de calor que reproduz o
fenômeno descrito por de Vries (1958). Paralelamente,
desenvolveram-se mudanças no programa MTool(Tecgraf/PUC-
Rio), utilizado como pré- e pós-processador.
Posteriormente, foram validadas as implementações
realizadas no programa comparando-se os resultados da
solução numérica com resultados experimentais a partir de
um ensaio de coluna (Bach, 1989), com resultados
considerados satisfatórios. Finalizando, são apresentadas
simulações com fontes de calor interna e externa
paralelamente com o emprego de condições de contorno
atmosféricas que simulam coberturas de resíduos de minério. / [en] The dissertation presents a study of the resolution of
thermo-hydraulic coupling problems, through the use of
numerical techniques. The study has the objective the
implementations validation of the temperature gradients
effects in the moisture flux. For this, the program
UNSATCHEM-2D is used to simulate the flow of water in
mediums of variable saturation to two dimensions, transport
of heat, transport of CO2 and solute transport. The program
developed by Simunek and Suarez (1993), has open code
(written in Fortran 77), where the governing equations of
flow and transport of heat are solved for the method of the
finite elements. Starting from the original program
UNSATCHEM-2D, alterations were carried out in the code in
order to allow the partial coupling (staggered) of moisture
flow and heat flow as described by de Vries (1958). In
parallel, changes were developed in the software MTool
(Tecgraf/PUC-Rio), used as pre- and posprocessor.
Later, the modifications carried out in the program were
validated by the comparison of the numeric solution results
with experimental results starting from a column test
(Bach, 1989), with acceptable results. Concluding,
simulations are presented with internal and external
sources of heat together with the use of atmospheric
boundary conditions, one that simulates covers for mining
wastes.
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Modelos lineares parciais aditivos generalizados com suavização por meio de P-splines / Generalized additive partial linear models with P-splines smoothingHolanda, Amanda Amorim 03 May 2018 (has links)
Neste trabalho apresentamos os modelos lineares parciais generalizados com uma variável explicativa contínua tratada de forma não paramétrica e os modelos lineares parciais aditivos generalizados com no mínimo duas variáveis explicativas contínuas tratadas de tal forma. São utilizados os P-splines para descrever a relação da variável resposta com as variáveis explicativas contínuas. Sendo assim, as funções de verossimilhança penalizadas, as funções escore penalizadas e as matrizes de informação de Fisher penalizadas são desenvolvidas para a obtenção das estimativas de máxima verossimilhança penalizadas por meio da combinação do algoritmo backfitting (Gauss-Seidel) e do processo iterativo escore de Fisher para os dois tipos de modelo. Em seguida, são apresentados procedimentos para a estimação do parâmetro de suavização, bem como dos graus de liberdade efetivos. Por fim, com o objetivo de ilustração, os modelos propostos são ajustados à conjuntos de dados reais. / In this work we present the generalized partial linear models with one continuous explanatory variable treated nonparametrically and the generalized additive partial linear models with at least two continuous explanatory variables treated in such a way. The P-splines are used to describe the relationship among the response and the continuous explanatory variables. Then, the penalized likelihood functions, penalized score functions and penalized Fisher information matrices are derived to obtain the penalized maximum likelihood estimators by the combination of the backfitting (Gauss-Seidel) algorithm and the Fisher escoring iterative method for the two types of model. In addition, we present ways to estimate the smoothing parameter as well as the effective degrees of freedom. Finally, for the purpose of illustration, the proposed models are fitted to real data sets.
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Time and Spatial Damping of Magnetohydrodynamic Waves in Partially Ionised Prominence PlasmasForteza Ferrer, Pep 11 February 2013 (has links)
Inici de l’estudi de l’efecte de les col•lisions entre ions i neutres en l’esmorteïment d’ones magnetohidrodinàmiques.
Es considera un plasma parcialment ionitzat, infinit i homogeni, i s’analitza l’esmorteïment temporal i espacial de les ones magnetoacústiques i les ones d’Alfvén tan en el cas de plasmes adiabàtics com en el de no adiabàtics. Mentre l’esmorteïment temporal de les ones MHD en plasmes adiabàtics parcialment ionitzats és degut a les col•lisions entre ions i neutres, en el cas no adiabàtic és possible estudiar la importància de cada mecanisme d’esmorteïment involucrat. Per altre banda, en el cas de l’esmorteïment espacial s‘han estudiat també ones MHD adiabàtiques i no adiabàtiques en plasmes resistius totalment ionitzats així com en plasmes parcialment ionitzats, i hem inclòs la presència de fluxes.
S’inicia l’estudi amb el desenvolupament de les equacions magnetohidrodinàmiques per un fluid considerant ionització parcial i s’aplica aquest conjunt d’equacions a diferents configuracions de plasmes. / The study of the effect of ion-neutral collisions on the damping of magnetohydrodynamic waves is started. We develop a set of one-fluid equations for a partially ionised plasma and use it in different plasma configurations.
As a first step, the simplest plasma configuration is considered, an unbounded homogeneous partially ionised plasma. We study the temporal and spatial damping of magnetoacoustic and Alfvén waves in the case of adiabatic and non-adiabatic plasmas. While the time damping of MHD waves in adiabatic partially ionized plasmas is due to ion-neutral collisions, in the non-adiabatic case it is possible to study the importance of each of the different damping mechanisms involved.
In the case of spatial damping we have considered adiabatic and non-adiabatic MHD waves in fully ionized resistive and partially ionised plasmas, and we have also included flows.
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EFEITO DO DESGASTE COM INSTRUMENTOS DIAMANTADOS E DA DEGRADAÇÃO A BAIXAS TEMPERATURAS NO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE UMA CERÂMICA Y-TZP / EFFECT OF GRINDING WITH DIAMOND INSTRUMENTS AND LOWTEMPERATURE DEGRADATION ON THE MECHANICAL BEHAVIOR OF A Y-TZP CERAMIC.Pereira, Gabriel Kalil Rocha 05 August 2014 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Objectives: (1) Compare the effects of grinding on a Y-TZP ceramic executed by
diamond discs and diamond burs (with similar grit sizes) in the micromorphology of
surface, phase transformation (t®m), flexural strength and structural reliability
(Weibull analysis), (2) evaluate the effect of LTD (low-temperature degradation) in the
outcomes mentioned above. Methods: Three hundred and sixty discs (15mm x 1,2 mm)
of Y-TZP were made according to ISO 6872 2008 for flexural strength determination
on ceramic materials and sintered according to the manufacturer`s instructions, than
they were divided into groups according to two factors in study: surface treatment - 5
levels (without treatment, extra-fine diamond bur, 600-grit diamond disc, coarse
diamond bur and 120-grit diamond disc) and LTD on 2 levels (with and without). For
grinding with diamond discs a polishing machine was employed, while for grinding
with diamond burs a device was employed to assure the perpendicularity between
diamond tip and abrading surface, that way the abrasion movements and the applied
pressure were standardized. The LTD was induced in an autoclave at 134ºC under 2 bar
for 20 hours. Results: Our findings support that LTD although promoted increase in mphase
content and micromorphological alterations did not promoted decrease in
zirconia s mechanical properties, grinding at a first moment did not affected too, but
when ground Y-TZP was submitted to the LTD effects, the defects introduced by
grinding could be detrimental to the material`s resistance. From a methodological point
of view, diamond discs should not be employed to simulate clinical abrasion performed
with diamond burs on Y-TZP ceramics. Conclusion: Thus grinding of zirconia should
be avoided and when it was really necessary tools with low grit sizes should be
employed. / Objetivos: (1) Comparar os efeitos do desgaste da cerâmica Y-TZP gerados por lixas e
pontas diamantadas (com granulações semelhantes) na micromorfologia da superfície,
na transformação de fase (t®m), na resistência à flexão biaxial e confiabilidade
estrutural (análise de Weibull), (2) Avaliar o efeito da LTD nos desfechos citados acima.
Métodos: Trezentos e sessenta discos (15 mm x 1,2 mm) de Y-TZP foram
confeccionados segundo as instruções da ISO 6872 2008 para ensaios de flexão em
material cerâmico e sinterizados de acordo com as recomendações do fabricante,
posteriormente foram divididos em grupos, de acordo com dois fatores em estudo:
tratamento de superfície da cerâmica - 5 níveis (sem tratamento, disco de granulação
120, ponta diamantada de granulação super grossa, disco de granulação 600, ponta
diamantada extra fina) e LTD - 2 níveis (sem e com). Para abrasão com lixas de
diferentes granulações foi utilizada uma politriz, enquanto que para a abrasão com as
pontas diamantadas foi utilizado um dispositivo que garantiu a perpendicularidade da
ponta diamantada à superfície da amostra, padronizando os movimentos de abrasão e a
pressão aplicada. A LTD foi realizada em autoclave sob 134° C à 2 bar por 20 horas.
Resultados: Nossos achados suportam que a LTD embora promovesse aumento de fase
monoclínica e alterações micromorfológicas não causou perda de propriedades
mecânicas da zircônia, o desgaste em primeiro momento também não promoveu, mas
quando esta superfície foi submetida aos efeitos da LTD, os defeitos introduzidos pelo
desgaste podem ser prejudiciais a resistência do material. Sob um ponto de vista
metodológico o uso de discos diamantados não deve ser empregado para simular o
desgaste executado clinicamente com pontas diamantadas. Conclusão: Dessa forma o
desgaste da superfície da zircônia deve ser evitado e quando necessário deve ser
realizado com instrumentos de menor granulação.
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COMPORTAMENTO MECÂNICO DE UMA CERÂMICA Y-TZP APÓS DESGASTE COM BROCA DIAMANTADA E DEGRADAÇÃO HIDROTÉRMICA / MECHANICAL BEHAVIOR OF A Y-TZP CERAMIC AFTER GRINDING WITH DIAMOND BUR AND HYDROTHERMAL DEGRADATIONGuilardi, Luís Felipe 26 July 2016 (has links)
This study aimed to determine the effects of grinding and low temperature aging on the surface micromorphology (roughness measurement, Scanning Electron Microscopy and Atomic Force Microscopy), phase transformation (t→m), biaxial flexural strength and structural reliability (Weibull analysis) of an yttrium-stabilized tetragonal zirconia polycrystalline ceramic. One hundred and eighty ceramic discs (15.0 × 1.2 ± 0.2 mm, VITA In-Ceram YZ) were prepared and randomly assigned into six groups according to 2 factors (n = 30): grinding (Ctrl without treatment, as-sintered; Xfine grinding with extra fine diamond bur - 30 μm; Coarse grinding by coarse diamond bur - 151 μm), and aging (without or with aging: CtrlLTD; XfineLTD; CoarseLTD). Grinding was performed in an oscillatory motion with a contra-angle handpiece under constant water-cooling. Low temperature degradation (LTD) was simulated in an autoclave at 134 °C, under 2 bar pressure, for 20 h. The roughness (Ra and Rz parameters) significantly increased after grinding in accordance with bur grit-size (Coarse > Xfine > Ctrl), and aging promoted distinct effects (Ctrl = CtrlLTD; Xfine > XfineLTD; Coarse = CoarseLTD). Grinding increased the m-phase, and aging led to an increase in the m-phase in all groups. However, different susceptibilities to LTD were observed. Weibull analysis showed a significant increase in the characteristic strength after grinding (Coarse = Xfine > Ctrl), while aging did not lead to any deleterious impact. Neither grinding nor aging resulted in any deleterious impact (no statistical decrease in the Weibull moduli) on material reliability. Thus, neither grinding nor aging led to a deleterious effect on the mechanical properties of the evaluated Y-TZP ceramic although a high m-phase content and roughness were observed. / Este estudo avaliou o efeito do desgaste com brocas diamantadas de diferentes granulações (Grossa G e Extrafina FF), associado ou não ao envelhecimento em autoclave (LTD) na micromorfologia superficial, na transformação de fase (tetragonal para monoclínica, t→m), e nas propriedades mecânicas de uma zircônia policristalina parcialmente estabilizada por óxido de ítrio. Foram confeccionados 180 discos (15,0 Ø x 1,2 mm de espessura) conforme a ISO 6872-2008, que foram divididos em 6 grupos (n=30) de acordo com dois fatores em estudo: desgaste da superfície (controle C - sem desgaste; desgaste com broca G ou FF); e envelhecimento em autoclave (CLTD, GLTD FFLTD); Os desgastes foram executados por um operador treinado sob refrigeração constante; e a LTD em autoclave a 134ºC, sob 2 bar de pressão, por 20 horas. Os resultados indicam que o envelhecimento em autoclave associado ou não ao desgaste não foram prejudiciais às propriedades mecânicas da zircônia. Entretanto cabe ressaltar que estes estímulos promoveram grande aumento de fase monoclínica, o que pode ser um indício de degradação do material. A análise de Weibull (Módulo de Weibull) demonstrou que os tratamentos avaliados (desgaste, envelhecimento em autoclave) não promoveram efeitos deletérios, não resultando em maior variabilidade da resistência mecânica. Logo, não há indícios de que os diferentes tratamentos realizados impactem negativamente na resistência à flexão biaxial da Y-TZP. Adicionalmente, nota-se que as superfícies desgastadas com brocas diamantadas têm uma menor susceptibilidade à LTD (menor aumento de fase m).
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Modelos lineares parciais aditivos generalizados com suavização por meio de P-splines / Generalized additive partial linear models with P-splines smoothingAmanda Amorim Holanda 03 May 2018 (has links)
Neste trabalho apresentamos os modelos lineares parciais generalizados com uma variável explicativa contínua tratada de forma não paramétrica e os modelos lineares parciais aditivos generalizados com no mínimo duas variáveis explicativas contínuas tratadas de tal forma. São utilizados os P-splines para descrever a relação da variável resposta com as variáveis explicativas contínuas. Sendo assim, as funções de verossimilhança penalizadas, as funções escore penalizadas e as matrizes de informação de Fisher penalizadas são desenvolvidas para a obtenção das estimativas de máxima verossimilhança penalizadas por meio da combinação do algoritmo backfitting (Gauss-Seidel) e do processo iterativo escore de Fisher para os dois tipos de modelo. Em seguida, são apresentados procedimentos para a estimação do parâmetro de suavização, bem como dos graus de liberdade efetivos. Por fim, com o objetivo de ilustração, os modelos propostos são ajustados à conjuntos de dados reais. / In this work we present the generalized partial linear models with one continuous explanatory variable treated nonparametrically and the generalized additive partial linear models with at least two continuous explanatory variables treated in such a way. The P-splines are used to describe the relationship among the response and the continuous explanatory variables. Then, the penalized likelihood functions, penalized score functions and penalized Fisher information matrices are derived to obtain the penalized maximum likelihood estimators by the combination of the backfitting (Gauss-Seidel) algorithm and the Fisher escoring iterative method for the two types of model. In addition, we present ways to estimate the smoothing parameter as well as the effective degrees of freedom. Finally, for the purpose of illustration, the proposed models are fitted to real data sets.
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Análise de textura em imagens baseado em medidas de complexidade / Image Texture Analysis based on complex measuresRayner Harold Montes Condori 30 November 2015 (has links)
A análise de textura é uma das mais básicas e famosas áreas de pesquisa em visão computacional. Ela é também de grande importância em muitas outras disciplinas, tais como ciências médicas e biológicas. Por exemplo, uma tarefa comum de análise de textura é a detecção de tecidos não saudáveis em imagens de Ressonância Magnética do pulmão. Nesta dissertação, nós propomos um método novo de caracterização de textura baseado nas medidas de complexidade tais como o expoente de Hurst, o expoente de Lyapunov e a complexidade de Lempel-Ziv. Estas medidas foram aplicadas sobre amostras de imagens no espaço de frequência. Três métodos de amostragem foram propostas, amostragem: radial, circular e por caminhadas determinísticas parcialmente auto- repulsivas (amostragem CDPA). Cada método de amostragem produz um vetor de características por medida de complexidade aplicada. Esse vetor contem um conjunto de descritores que descrevem a imagem processada. Portanto, cada imagem será representada por nove vetores de características (três medidas de complexidade e três métodos de amostragem), os quais serão comparados na tarefa de classificação de texturas. No final, concatenamos cada vetor de características conseguido calculando a complexidade de Lempel-Ziv em amostras radiais e circulares com os descritores obtidos através de técnicas de análise de textura tradicionais, tais como padrões binários locais (LBP), wavelets de Gabor (GW), matrizes de co-ocorrência en níveis de cinza (GLCM) e caminhadas determinísticas parcialmente auto-repulsivas em grafos (CDPAg). Este enfoque foi testado sobre três bancos de imagens: Brodatz, USPtex e UIUC, cada um com seus próprios desafios conhecidos. As taxas de acerto de todos os métodos tradicionais foram incrementadas com a concatenação de relativamente poucos descritores de Lempel-Ziv. Por exemplo, no caso do método LBP, o incremento foi de 84.25% a 89.09% com a concatenação de somente cinco descritores. De fato, simplesmente concatenando cinco descritores são suficientes para ver um incremento na taxa de acerto de todos os métodos tradicionais estudados. Por outro lado, a concatenação de un número excessivo de descritores de Lempel-Ziv (por exemplo mais de 40) geralmente não leva a melhora. Neste sentido, vendo os resultados semelhantes obtidos nos três bancos de imagens analisados, podemos concluir que o método proposto pode ser usado para incrementar as taxas de acerto em outras tarefas que envolvam classificação de texturas. Finalmente, com a amostragem CDPA também se obtém resultados significativos, que podem ser melhorados em trabalhos futuros. / Texture analysis is one of the basic and most popular computer vision research areas. It is also of importance in many other disciplines, such as medical sciences and biology. For example, non-healthy tissue detection in lung Magnetic Resonance images is a common texture analysis task. We proposed a novel method for texture characterization based on complexity measures such as Lyapunov exponent, Hurst exponent and Lempel-Ziv complexity. This measurements were applied over samples taken from images in the frequency domain. Three types of sampling methods were proposed: radial sampling, circular sampling and sampling by using partially self-avoiding deterministic walks (CDPA sampling). Each sampling method produce a feature vector which contains a set of descriptors that characterize the processed image. Then, each image will be represented by nine feature vectors which are means to be compared in texture classification tasks (three complexity measures over samples from three sampling methods). In the end, we combine each Lempel-Ziv feature vector from the circular and radial sampling with descriptors obtained through traditional image analysis techniques, such as Local Binary Patterns (LBP), Gabor Wavelets (GW), Gray Level Co-occurrence Matrix (GLCM) and Self-avoiding Deterministic Walks in graphs (CDPAg). This approach were tested in three datasets: Brodatz, USPtex and UIUC, each one with its own well-known challenges. All traditional methods success rates were increased by adding relatively few Lempel-Ziv descriptors. For example in the LBP case the increment went from 84.25% to 89.09% with the addition of only five descriptors. In fact, just adding five Lempel-Ziv descriptors are enough to see an increment in the success rate of every traditional method. However, adding too many Lempel-Ziv descriptors (for example more than 40) generally doesnt produce better results. In this sense, seeing the similar results we obtain in all three databases, we conclude that this approach may be used to increment the success rate in a lot of others texture classification tasks. Finally, the CDPA sampling also obtain very promising results that we can improve further on future works.
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Estudo experimental de uma ligação viga-pilar de concreto pré-moldado parcialmente resistente a momento fletor / Experimental study of a partial moment resistant beam-to-column connection in precast concreteAlice Baldissera 25 May 2006 (has links)
Neste trabalho estudou-se o comportamento de uma ligação viga-pilar de estrutura pré-moldada parcialmente resistente a momento fletor quando submetida a momentos negativos e positivos. A ligação estudada é composta por dois chumbadores inclinados presos à viga através de chapa metálica, porcas e arruelas e uma capa de concreto com armadura longitudinal passando por dentro do pilar. No programa experimental foram elaborados dois modelos submetidos a carregamentos alternados, em ciclos e de curta duração. Em seguida foi desenvolvido um modelo analítico para cálculo dos momentos resistentes e feita uma simulação numérica para avaliar a influência da semi-rigidez da ligação em estruturas típicas de concreto pré-moldado. Os resultados experimentais indicaram que a ligação apresenta uma boa capacidade de transmissão a momento fletor negativo e a momento fletor positivo com um comportamento bastante dúctil. Sem a necessidade de grandes alterações de custos e de execução, a ligação proposta promoveu uma redução significativa dos momentos na base dos pilares (aproximadamente 50%) quando comparada à ligação articulada. Quando comparada à ligação similar, porém com os chumbadores retilíneos, há um aumento superior a 2,5 vezes no momento de plastificação e de 3 vezes na rigidez no sentido do momento fletor positivo / In this research the behavior of a partial moment resistant beam-to-column connection in precast concrete subjected to negative and positive moments was studied. This connection has two inclined dowels fixed to the beam with steel plate, washer and nut and a concrete cap with longitudinal reinforced bars passing trough the column. In the experimental program two prototypes was made and subjected to an alternative cyclic e short duration load. Afterwards it was develop an analytical model and a numerical simulation to analyze the influence of the semi-rigid connection in a typical precast structure. The experimental results shown that the connection has a good capacity of transmitte the bending moments and has a ductile behave. Without any significative difference of cost and manufacture, the connection studied promoted a reduction on the column base bending moment (approximately 50%) when compared to pinned connection. When compared to similar structures but with a vertical dowel, the connection presents strength over 2.5 times and over 3 times the stiffens for positive bending moments
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Análise numérica do comportamento de blocos sobre quatro estacas com cálice parcialmente embutido : estudos de casos reais / Numerical analysis of the behavior of four-pile caps of partially embedded socket : studies of real casesRodrigo Pagnussat 06 December 2011 (has links)
Entre os diversos elementos estruturais, um que apresenta certas carências de conhecimento é o bloco de fundação. Os poucos estudos referentes a este elemento se limitam ao caso de blocos com força centrada e blocos sem elementos de ligação. Assim este trabalho tem como objetivo esclarecer algumas dúvidas a respeito do comportamento de blocos de fundação sobre quatro estacas, com cálice parcialmente embutido e solicitado por momentos nas duas direções. Estudou-se por meio de análise numérica não linear o comportamento de dois blocos que fazem parte de edifícios industriais e comerciais tomados como modelos. Para verificar a representatividade do modelo numérico adotado, foi simulado um bloco sobre quatro estacas submetido à força centrada e dois modelos de colarinho, um com ligação rugosa e outro com ligação lisa; os resultados da análise numérica foram comparados com resultados experimentais obtidos por outros pesquisadores. As variações realizadas nos dois modelos foram relacionadas às armaduras adotadas e ao tipo de ligação entre pilar e colarinho. A análise dos resultados teve como norteadoras a verificação da força última, as tensões no concreto e nas barras de aço, a fissuração e as reações nas estacas. Os resultados indicaram que para o caso de ligação rugosa, ocorreu a formação de bielas que se formam a partir do topo do colarinho. Entretanto o modelo espacial e o método das bielas não descrevem com precisão o seu comportamento, pois há uma tendência das bielas se formarem com grandes ângulos de inclinações e, assim, as forças são transmitidas diretamente para as estacas. Já para o caso de ligação lisa, observou-se que a transferência das ações atuantes no pilar para o bloco ocorre por meio da força de atrito das paredes do pilar com o colarinho e principalmente pelo contato da base do pilar com o bloco. / There is a lack of knowledge about pile caps. Studies concerning these elements are limited to the case of pile-caps subjected to centered forces without connection elements. In this context this research aims to clarify some doubts about the behavior of pile caps under centered forces and bending moment. The behavior of four pile-caps with partially embedded socket subjected to moment in two directions was studied. A nonlinear numerical study was conducted to analyze two pile-caps models designed as part of industrial and commercial buildings. To verify the representativeness of the numerical model adopted, comparative analyze were performed using numerical and experimental data found in previous researches. The reinforcement and connection type were the variable parameters in the analysis of the two pile-caps. The results have shown that in the case of rough connection there occurs the formation of struts from the top of the socket wall. In the case of smooth connection, the transfer of forces from the column to pile-cap occurs through friction forces in the socket/column connection.
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Tratamento de água residuária parcialmente solúvel em reator anaeróbio em batelada seqüencial contendo biomassa imobilizada e agitação mecânica: análise da influência da intensidade de agitação e do tamanho de biopartícula / Treatment of partially soluble wastewater in an anaerobic sequencing batch reactor with immobilized biomass and mechanical stirring: analysis of the influence of agitation rate and bioparticle sizeSamantha Cristina de Pinho 09 June 2004 (has links)
Neste trabalho de doutorado utilizou-se um reator anaeróbio em batelada seqüencial contendo biomassa imobilizada em matrizes cúbicas de espuma de poliuretano e agitação mecânica, com volume total de 5.5 L e volume útil de 4.5 L. A agitação do meio líquido foi realizada com quatro tipos de impelidores (turbina tipo hélice, lâminas planas, lâminas planas inclinadas e lâminas curvas, testados individualmente, sempre em número de 3), com 6 cm de diâmetro. A pesquisa foi realizada em quatro etapas experimentais. A etapa 1 objetivou determinar o tempo de mistura no reator para cada tipo de impelidor, ou seja, o tempo necessário para que o meio líquido ficasse totalmente homogêneo. A etapa 2 objetivou selecionar o tipo de impelidor e a respectiva intensidade de agitação que garantisse a minimização da resistência à transferência de massa externa no sistema. As intensidades de agitação testadas variaram de 200 a 1100 rpm, dependendo do tipo de impelidor. A etapa 3 foi realizada com tipo de impelidor e intensidade de agitação definidos na etapa 2, mas variando-se o tamanho da biopartícula (0,5, 1,0, 2,0 e 3,0 cm de aresta). O objetivo desta etapa foi selecionar o tamanho de biopartícula que minimizasse a resistência à transferência de massa interna. De posse das condições operacionais otimizadas (tipo de impelidor, intensidade de agitação e tamanho de partícula de suporte), a etapa 4 constituiu na aplicação das mesmas para o tratamento de um resíduo real, sendo escolhida água residuária de suinocultura. Na etapa 1, os resultados mostraram que os tempos de mistura para todos os tipos de impelidores foram desprezíveis em relação ao tempo total de ciclo. A etapa 2 revelou tempos de partida muito curtos (cerca de 20 dias), em todas as condições testadas, sendo atingidas remoções de DQO próximas de 70%. Além disso, o tipo de impelidor exerceu grande influência na qualidade final do efluente, fato este claramente constatado quando as frações de DQO foram consideradas separadamente (filtrada e suspensa). De acordo com os resultados obtidos na etapa 3, o tamanho da biopartícula teve influência decisiva no desempenho do sistema, nas condições testadas. As velocidades de dissolução foram aparentemente influenciadas pelo empacotamento do leito de espuma, enquanto que o consumo da fração de DQO correspondente às amostras filtradas foi provavelmente influenciado por fatores mais complexos. Finalmente, o teste realizado com resíduo diluído de suinocultura demonstrou que a operação do reator em estudo para o tratamento deste tipo de água residuária é possível. Os dados operacionais mostraram que o reator permaneceu estável durante o período testado. A agitação mecânica provou ser eficiente para melhorar a degradação da DQO suspensa, um dos maiores problemas no tratamento deste tipo de água residuária. Sendo assim, de acordo com os dados experimentais obtidos ao longo do trabalho, pode-se afirmar que a agitação em reatores em batelada mostrou-se importante não somente para proporcionar boas condições de mistura ou melhorar a transferência de massa na fase líquida, mas também para melhorar a solubilização da matéria orgânica particulada, melhorando as velocidades de consumo de matéria orgânica. / The bench-scale anaerobic sequencing batch reactor containing immobilized biomass and provided with mechanical stirring employed in this work had total and useful volumes of 5.5 and 4.5 L, respectively. The biomass was immobilized on cubic polyurethane foam matrices, and the agitation of the liquid medium was provided by four types of impellers (propeller, flat-blade, pitched-blade and curved-blade turbines, individually tested, always in a set of three), with 6 cm of diameter. The research was divided into 4 experimental steps. The first one aimed at determining the mixing time in the reactor for each sort of impeller, i.e., the time necessary for the system to be completely homogeneized. As for the second step, its objective was to choose the sort of impeller and the agitation rate suitable for minimizing the external mass-transfer resistance. The agitation rates tests ranged from 200 to 1100 rpm, depending on the impeller type. The step 3 was carried out utilizing the chosen impeller and agitation rate, but varying the bioparticle size (0.5, 1.0, 2.0 and 3.0 cm of side). The aim of these experiments was to determine the bioparticle size that minimized the solid-phase mass transfer. Using these optimized operational conditions (type of impeller and bioparticle size), the step 4 consisted of the utilization of them in the treatment of a real wastewater (diluted swine manure). As for the results, step 1 showed the mixing times were very low compared to the total cycle times employed in the experiments (8 and 24 h). Very short start-up periods were revealed by the second experimental part (about 20 days in average) for all conditions tested, and the removal efficiencies reached approximately 70%. Besides that, the impeller type exerted great influence on the final quality of the effluent, fact clearly observed when the COD fractions were analyzed separately (filtered and suspended). According to the data obtained in the step 3, the bioparticle size influenced decisively on the performance of the system, in the conditions tested. The bed packing apparently influenced the dissolution rates, whereas the consumption of the COD correspondent to the filtered samples was defined by more complex factors. Finally, the test with the diluted swine manure demonstrated that the operation of this reactor with this type of wastewater is feasible, as the operational data showed the reactor remained stable during all the period tested. The mechanical stirring proved to be efficient to improve the degradation of the suspended COD, one of the major problems in the treatment of this type of wastewater. In this sense, according to the experimental data obtained in this work, it can be affirmed the mechanical stirring in anaerobic sequencing batch reactors showed to be not only important to provide good mixing conditions and improve the liquid phase mass transfer, but also to improve the solubilization of the particulate organic matter and increase the overall organic matter consumption rates.
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