Optimization of reinforced concrete polygonal sections under biaxial bending with axial force.

Concrete is the world?s most utilized material for production of the structural elements employed in civil construction. Due to its low tensile strength and brittle nature it is reinforced with steel bars forming the reinforced concrete (RC structure). Linear elements of reinforced concrete are commonly employed in multi-story buildings, bridges, industrial sheds, among others. In this study an optimization algorithm is presented to define the amount of steel and its location within a concrete polygonal section subjected to biaxial bending with axial force, so that the amount of steel would be the minimum needed to resist the soliciting forces. Therefore, the project variables are: location, diameter and number of steel bars to be distributed within the concrete polygonal section. The sequential linear programming method is used to determine the optimized section. In this method, the non-linear problem of determining the resistance forces of the section in relation to the project variables is approximated by a sequence of linear problems, which would have its optimal point defined for each step using the Simplex method. Formulation validation is done through results of examples found in literature, and also by means of analytical solutions of simple problems, such as rectangular sections under axial force and moment in only one axis of symmetry. The results show the efficiency of the algorithm implemented in the optimized determination of the quantity and position of the bars of a given diameter in the polygonal section of reinforced concrete under biaxial bending with axial force

Presumed Normal Hemodynamic Values of the Arteries in the Final Third Period of Gestation in Bitches

Background: Doppler ultrasonography enables the investigation of vascular blood flow indexes in gestational assessment, being able to detect vascular resistances that can affect fetal and maternal circulation, such as cases of placental insufficiency, associated with fetal cerebral oxygenation deficit and fetal distress. The study aims to assume hemodynamically normal values in the final third of gestation in bitches, of the umbilical, uteroplacental, middle cerebral and internal carotid arteries, correlating the obtained Doppler velocimetric indexes, for the assessment of the feto-placental circulation, and prediction of fetal viability indexes, fetal centralization and probable date of delivery.Materials, Methods & Results: Thirty healthy bitches were examined in the final third of gestation (40-60 days). These were evaluated by Doppler ultrasonography at 2 times (T): T1: between 40-50 days; T2: between 51-60 of gestation. At each time point, the peak systolic velocities (PSV) and end-diastolic velocities (EDV) used to obtain the pulsatility (IP) and resistivity (IR) indexes of the umbilical, uteroplacental, middle cerebral and internal carotid arteries of fetuses were evaluated. Also, the systole/diastole (S/D) ratio of these vessels was evaluated. The data obtained were subjected to analysis of variance and Tukey test, using a P value equal to 5%. A significant difference was observed between velocities and Doppler velocimetric indexes between the 2 phases of the gestational final third in all studied vessels. There was an increase in the values of PSV and EDV and a decrease in the indexes, as the probable date of delivery approached. The analysis of the umbilical cord IR showed an increase from P1 to P2 (P < 0.05), while the IP decreased at the same time. For all studied variables there was a statistically significant difference (P < 0.05). In the uteroplacental artery, similarly to the umbilical artery, the PSV and EDV values showed an increase between P1 and P2, while the S/D ratio decreased up to 60 days of gestation (P2). The IR and IP of these vessels decreased during the study interval in pregnant bitches. The studied variables showed a statistically significant difference when analyzed comparatively between P1 and P2 (P < 0.05). As for the middle cerebral artery and internal carotid artery, the PSV and EDV values increased until the end of pregnancy. Likewise, the Doppler velocimetric values and the S/D ratio decreased until the end of pregnancy (P2).Discussion: The hemodynamic values obtained for the umbilical artery and uterine artery were significantly different between 40 and 50 days of gestation (P1) and 50 and 60 days of gestation (P2), with a decrease in vascular resistance and an increase in velocities. It can be related to a greater association of maternal-fetal blood perfusion, due to the increased demand for the development of the fetus. The Middle Cerebral Artery (MCA) also showed changes between P1 and P2, with an increase in PSV and EDV in the final third of pregnancy, and the S/D ratio was reduced, differing significantly between P1 and P2. The systolic (PSV) and diastolic (EDV) flow velocities of the internal carotid artery increased progressively, while the IR, IP and the S/D ratio decreased, between the evaluated periods (P1 and P2), providing greater flow in canine fetuses, maintaining normal heart rate, indicating positive fetal viability. Keywords: Doppler, gestational ultrasound, bitches, fetal circulation, umbilical artery, internal carotid, fetal middle cerebral artery

Control system for continuous positive airway pressure

Introduction: Continuous Positive Airway Pressure (CPAP) is a mode of non-invasive mechanical ventilation commonly used in neonatology. The incorporation of new therapeutic and technological advances may impact the survival of very low birth weight preterm infants. However, one of the difficulties faced is the high cost of this device and its numerous add-on functions, such as Apnea Hypopnea Index (AHI), flow limitation, among others. Thus, in this study, we aim to address the design and construction of a CPAP device prototype to be used in a Neonatal Intensive Care Unit (NICU). Methods: In order to design the experimental CPAP device with sensory instrumentation for providing data to a micro-controlled system, electro-pneumatic circuits and signal conditioning boards of sensors have been fitted to achieve optimized CPAP function with low energy consumption. While running this setup, a metrological study was carried out to evaluate the sensors’ performance. The methodology employed for the study was the IDOV (Identify, Design, Optimize, and Validate) method, a variant of six sigma, to minimize the failure rates. It is expected that it works under valve activation to maintain positive pressure in the airways of the patient (neonate). Results: The whole system performs satisfactorily (low noise level) for each assessed module. Additionally, it is emphasized that software development for application control has resulted in a significant improvement of hardware functions. Conclusion: In this work, a system that performs the CPAP function was obtained; the research has shown that, by adopting a specific purpose, it may create a better understanding of Assistive Technology

ESPORTE CLUBE SÃO JOSÉ DE PORTO ALEGRE (RS): A BUSCA PELA SUA SEDE DEFINITIVA (1913-1940)

O Esporte Clube São José foi fundado em 1913, pela iniciativa de estudantes do Colégio São José de Porto Alegre visando à prática do futebol. O clube migrou por diversos locais em Porto Alegre até adquirir em 1939 o terreno de sua atual sede. O objetivo da pesquisa é reconstruir as memórias do Esporte Clube São José, especificamente no que diz respeito a sua mobilidade espacial, desde sua fundação em 1913 até 1940, quando inaugurou o estádio próprio. As fontes analisadas foram o livro comemorativo do clube, reportagens de jornais e revistas. Percebeu-se que as trocas constantes de sede do clube estão relacionadas com o processo de urbanização de Porto Alegre. A expansão da cidade influenciou na troca de sedes e na própria organização do clube, já que ficaram cada vez mais disputados espaços com grande área, como campos de futebol, pela construção civil

Questão agrária e políticas públicas em Minas Gerais : conflitos sociais e alternativas populares

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Análise numérica de vigas mistas com interação parcial.

O aumento da utilização de estruturas de aço em obras de engenharia na construção civil, a presença do concreto garantida pelo preenchimento das lajes de piso e o ganho nas propriedades mecânicas das vigas mistas em relação às vigas comuns, incidem em um relativo aumento deste tipo de elemento estrutural na prática da construção. Um indicativo deste crescimento é o projeto de revisão da norma brasileira de dimensionamento de estruturas em aço, onde além da revisão do seu texto original, tratará o conceito de novas técnicas construtivas como os elementos estruturais de seção mista. O objetivo deste trabalho é estabelecer um tratamento mais adequado em relação à análise de vigas mistas com interação parcial, ou seja, considerando o deslizamento relativo na interface de contato entre os materiais. Para isto utiliza-se o Método dos Elementos Finitos. Para solução deste tipo de problema usando o método dos elementos finitos será desenvolvido um elemento unidimensional de viga que consiga simular o deslizamento na interface de contato entre os materiais da seção mista considerando a não-linearidade física destes materiais e a possibilidade de seções transversais genéricas. Em uma segunda estratégia de solução do problema utilizando o método dos elementos finitos desenvolve-se um elemento de interface retangular de espessura nula capaz de simular o deslizamento ao longo da interface, sendo o comportamento das seções acima e abaixo da interface de deslizamento simulado por dois elementos unidimensionais de viga. A ação em conjunto destes elementos garante uma solução satisfatória para os problemas de vigas mistas com interação parcial. Os elementos implementados neste trabalho serão comparados com elementos desenvolvidos por outros autores através dos resultados numéricos de alguns exemplos específicos encontrados na literatura. Também será utilizado, na validação dos elementos implementados e, para o caso de comportamento linear, a solução exata do problema de viga mista com interação parcial dada pela equação diferencial de Newmark.The increase use of steel structures in engineering design in civil building, the presence of the concrete guaranteed by floor slab completion and bettering in the mechanical properties composite beams in relation to common beams, happen in a relative increase of this structural element type in construction practice. A growth indicative is revision project Brazilian Code for Steel Structures, where besides revision of your original text, it will treat concept of new constructive techniques as composite section structural elements. The Objective of this works is to establish a more appropriate treatment in relation to composite beams analysis with partial interaction, in other words, considering relative slip in contact interface between materials. For this Finite Elements Method is used. For solution of this problem type using finite element method will be developed unidimensional beam element that gets to simulate contact interface slip between composite section materials considering non-linear behaviour of materials and possibility cross sections any. In a second solution strategy of problem using finite element method is developed a null thickness rectangular interface element with capability to simulate the slip along the interface, being the section behavior above and below of slip interface simulate by means of two uni-dimensional beam elements. The action together of these elements guarantee a satisfactory solution of composite beams problems with partial interaction. The elements implemented in this work will be compared with elements developed by other authors through numeric results of some specific examples found in the literature. It will also be used, in the validation of the implemented elements and, for the case of lineal behavior, the exact solution of composite beam with partial interaction given by Newmark’s diferencial equation

Análise numérica de elementos estruturais com interação parcial.

Elementos estruturais compostos por dois ou mais membros, com diferentes materiais e seções, conectados entre si através de ligações deformáveis, aparecem em diversas situações práticas de Engenharia. O exemplo clássico na Engenharia Civil é o caso da viga mista de aço e concreto, na qual uma laje de concreto se combina a um perfil metálico. Os conectores de cisalhamento que fazem a ligação entre os dois elementos permitem um deslocamento relativo entre os componentes, gerando um comportamento estrutural diferente de um sistema composto por dois elementos rigidamente conectados. No contexto das estruturas mistas este fenômeno é conhecido como interação parcial. Outras estruturas, como vigas de madeira formadas por múltiplas chapas coladas, apresentam comportamento semelhante. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento, implementação e teste de ferramentas numéricas, baseadas no Método dos Elementos Finitos, para a simulação computacional de estruturas onde haja conexão deformável. Desta forma, foram formulados, implementados e testados em uma plataforma computacional diversos elementos finitos capazes de representar estruturas com este tipo de comportamento. Numa primeira etapa foram desenvolvidas formulações de elementos unidimensionais de interface, que acoplados a elementos de viga, permitem a solução do problema da conexão deformável, tanto no sentido longitudinal (deslizamento) como no sentido transversal (separação). Como extensão dos elementos tradicionais de Euler- Bernoulli, foram considerados diferentes alternativas de acordo com a Teoria de Timoshenko para vigas. Uma análise extensiva sobre as vantagens e desvantagens de cada elemento, incluindo eliminação de comportamentos espúrios (travamento) foi realizada. Aplicações a estruturas em múltiplas camadas foram desenvolvidas, incluindo o desenvolvimento de uma nova formulação analítica para a solução exata do problema no caso linear. Numa etapa posterior, com o objetivo de obter soluções mais precisas para o caso de vigas mistas de aço e concreto, desenvolveram-se elementos finitos de interface específicos para a conexão entre elementos de viga e elementos de placa. Para o elemento de viga de aço, uma formulação não-linear unidimensional foi desenvolvida com base na teoria de Timoshenko. Para o elemento de placa, baseado na Teoria de Reissner-Mindlin, com o objetivo de representar a não-linearidade física do concreto (fissuração e esmagamento), um modelo de camadas superpostas foi empregado. Em cada camada, um modelo constitutivo bidimensional baseado nas direções principais de deformação foi utilizado. A consideração de grandes deslocamentos foi feita através de hipóteses de Von Kárman. Com estas implementações tornou-se possível a simulação de pavimentos mistos de aço e concreto, com aplicações práticas relevantes, como a correta simulação do efeito de variação transversal das tensões cisalhantes, e a análise de larguras efetivas de vigas mistas.Structural elements assembled by two or more members, with different materials and cross-sections, connected by means of a continuous deformable connection are present in several Engineering applications. The classical example in Structural Engineering is the composite steel-concrete beam, where a concrete slab is associated with a steel girder. The shear connectors which link the elements allow for relative displacements, producing a structural behavior different from the rigid connection case. In this context, the term partial interaction is usually employed. Other structural elements such as wood beams composed of several glued layers present similar behavior. The purpose of this thesis is the development, implementation and test of numerical tools, based on the Finite Element Method, for the simulation of structures where deformable connections are present. Accordingly, a family of finite elements was developed and tested. In the first stage, FE formulations of one-dimensional interface elements were developed. These elements, coupled to suitable beam counterparts, are able to simulate the deformable connection problem, in both the longitudinal (slip) and transverse (uplift) directions. As an extension to previously known Euler-Bernoulli elements, a set of Timoshenko theory based finite elements was developed and extensively tested. A study on the shear and slip locking of each of these alternatives was carried out. Applications to multilayered beams were presented, along with a new analytical formulation for the solution of multilayered beam problems in the linear case. In the second stage, specific interface elements capable of connecting beam and plate elements were developed and tested. The main goal was to obtain a more precise and robust representation of the steel-concrete composite beam, with the possibility of representation of complete floors. For the steel beam element a nonlinear Timoshenko beam formulation was developed. The plate element was based on a Reissner-Mindlin theory, with a layered approach to account for material nonlinearity. In each plate layer a two-dimensional constitutive model based on principal strain was employed. Large displacements were taken into account in both formulations by means of von Kárman kinematical hypotheses. The final assemblage was able to robustly model composite floors, allowing for applications such as shear lag analysis and effective width prediction

OTIMIZAÇÃO DE SEÇÕES POLIGONAIS DE ELEMENTOS LINEARES DE CONCRETO ARMADO SUJEITAS À FLEXÃO COMPOSTA

O concreto é o material mais utilizado na confecção de elementos estruturais para a construção civil no mundo. Devido à sua baixa resistência à tração ele é reforçado com barras de aço formando o concreto armado. Elementos lineares de concreto armado são comuns em edifícios de múltiplos pavimentos, pontes, galpões industriais, entre outros. O objetivo desse trabalho é utilizar um algoritmo de otimização para definir a quantidade de aço e sua posição dentro de uma seção poligonal qualquer de concreto sujeita a flexão composta, de forma que, a quantidade de aço seja a mínima necessária para resistir aos esforços solicitantes. Para isso, foi implementada uma rotina capaz de fornecer os esforços resistentes de uma seção poligonal de concreto reforçado com barras de aço utilizando formulações desenvolvidas em dissertações e teses do PROPEC-EM-UFOP. As variáveis contínuas de projetos são as áreas das barras e os parâmetros da deformada da seção. Através de um processo iterativo, controlando o tamanho do passo a cada iteração, o problema não linear de determinação dos esforços resistentes da seção em relação às variáveis de projeto será aproximado por um problema linear, o qual terá seu ponto ótimo definido a cada passo usando o método Simplex

An?lise num?rica do efeito da intera??o parcial na avalia??o da largura efetiva de vigas mistas.

Most of the engineering problems involving structural elements of steel-concrete composite beam type are approximations of the structural problem involving concrete plates connected by connectors to steel beams. Technical standards allow the replacement of the concrete plate element by a beam element by adopting a reduction in the width of the plate element known as effective width. The effective width is obtained, in most technical norms, taking into account only the parameters of beam span length and distance between adjacent beams. Numerical and experimental works found in the literature show that this effective width depends on several other parameters, such as the width and thickness of the concrete slab, and the type of loading. The objective of this work is to verify the influence of the partial interaction in the evaluation of the effective width of composite beams formed by a concrete slab connected to a steel beam with deformable connection, being used in numerical simulation three types of finite elements: a plate element for nonlinear analysis of the concrete slab; a bar element for non-linear analysis of beams with cross-section defined by a polygon; and an interface element which connects the plate and beam elements, simulating the deformation effect of the shear connectors. In the studied examples, it was found that the reduction of the shear connection stiffness at the interface between the concrete slab and the steel beam leads to a decrease in the shear lag effect and, consequently, makes the effective width of the concrete slab closer to the its real width. In another example, curves are constructed to define the effective width of a composite beam with medium stiffness. Considering maximum stresses and maximum displacements, these curves are obtained by forcing the equivalence of the approximate model with the model closest to the real problem.A maioria dos problemas de engenharia envolvendo elementos estruturais do tipo viga mista de a?o e concreto s?o aproxima??es do problema estrutural envolvendo placas de concreto ligadas por meio de conectores a vigas de a?o. Normas t?cnicas permitem a substitui??o do elemento de placa de concreto por um elemento de viga adotando uma redu??o na largura do elemento de placa, conhecida como largura efetiva. A largura efetiva ? obtida, na maioria das normas t?cnicas, levando em considera??o apenas os par?metros de comprimento do v?o da viga e dist?ncia entre vigas adjacentes, por?m alguns trabalhos num?ricos e experimentais encontrados na literatura mostram que essa largura efetiva depende de v?rios outros fatores como, por exemplo, a largura e espessura da laje de concreto, e o tipo de carregamento. O objetivo desse trabalho ? verificar a influ?ncia da intera??o parcial na determina??o da largura efetiva de vigas mistas formadas por uma laje de concreto ligada a viga de a?o com conex?o deform?vel, sendo usado na simula??o num?rica tr?s tipos de elementos finitos: um elemento de placa para an?lise n?o linear da laje de concreto; um elemento de barra para analise n?o linear de vigas com se??o transversal definida por um pol?gono qualquer; e um elemento de interface que faz a liga??o entre os elementos de placa e viga simulando o efeito de deforma??o dos conectores de cisalhamento. Nos exemplos analisados verificou-se que a redu??o da rigidez da conex?o na interface entre a laje de concreto e a viga de a?o leva a uma diminui??o do efeito ?shear lag? e, consequentemente, torna a largura efetiva da laje de concreto mais pr?xima da sua largura real. Em um dos exemplos s?o constru?das curvas para defini??o da largura efetiva de uma viga mista com rigidez m?dia. Considerando an?lises de tens?es e flechas m?ximas, essas curvas s?o obtidas for?ando a equival?ncia do modelo aproximado com o modelo mais pr?ximo do problema real