PROGRAMA DE ENGEHARIA CIVIL ESTRUTURA ACADÊMICA

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1 DADOS GLOBAIS PROGRAMA DE ENGEHARIA CIVIL ESTRUTURA ACADÊMICA Áreas de Concentração: 7 Estruturas e Materiais Geotecnia Mecânica Computacional Meio Ambiente Petróleo e Gás Recursos Hídricos e Saneamento Sistemas Computacionais Laboratórios: 11 Laboratório de Estruturas - LABEST Laboratório de Geotecnia - LABGEO Laboratório de Hidrologia - LABHID Laboratório de Análise e Confiabilidade de Est. Offshore - LACEO Laboratório de Métodos Computacionais em Engenharia - LAMCE Laboratório de Métodos Computacionais. e Sistemas Offshore - LAMCSO Laboratório de Mecânica Computacional - LAMEC Laboratório de Hidráulica Computacional - LHC Laboratório de Traçadores - LT Núcleo de Geofísica Computacional e Métodos Sísmicos - NGC Núcleo de Transferência de Tecnologia - NTT Linhas de Pesquisa: 38 Disciplinas: 164 Corpo Docente: Permanentes: 38 Colaboradores: 14 Convidados: 2 Eméritos: 2 Pesquisadores: 6

2 ÁREAS DE CONCENTRAÇÃO E LINHAS DE PESQUISA I. ESTRUTURAS E MATERIAIS 1. Estruturas de Concreto, de Aço, Mistas Aço-Concreto e em Compósitos Esta Linha de Pesquisa está endereçada à análise, ao dimensionamento e à verificação da estabilidade e da segurança de sistemas e elementos estruturais em concreto, em aço, em compostos aço-concreto e em resinas reforçadas com fibras. Incluem-se nessas pesquisas concepções inovadoras para projetos estruturais, assim como a recuperação de estruturas com uso de materiais novos ou convencionais. 2. Estabilidade de Sistemas Estruturais Esta Linha de Pesquisa é direcionada para o desenvolvimento de modelos matemáticos e soluções numéricas e computacionais para análise da estabilidade, do comportamento não-linear e das características de sensibilidade a imperfeições e condições iniciais de sistemas estruturais sujeitos a ações pseudo-estáticas e/ou dinâmicas. 3. Dinâmica Estrutural e Controle de Vibrações Esta Linha de Pesquisa visa o desenvolvimento teórico e numérico de ferramentas que permitam realizar a análise e o projeto de estruturas civis submetidas a carregamentos dinâmicos. Esta linha, também, envolve o desenvolvimento de estratégias para o controle das vibrações dentro de limites aceitáveis de segurança estrutural e de utilização, principalmente no que concerne ao conforto humano. Esta linha de pesquisa tem forte interação com a de Identificação Estrutural, uma vez que as metodologias desenvolvidas são avaliadas através de ensaios experimentais. 4. Modelagem Numérica de Estruturas e Materiais Esta Linha de Pesquisa consiste no estudo e desenvolvimento de métodos numéricos clássicos como o método dos elementos finitos, elementos de contorno e diferenças finitas. Neste escopo incluem-se análises dinâmicas, lineares e não-lineares, necessárias para os crescentes desafios da engenharia moderna, tanto no que diz respeito à concepção estrutural como na consideração de novos materiais. 5. Identificação de Estruturas e Modelagem Física Esta Linha de Pesquisa compreende o desenvolvimento e aplicação de metodologias que buscam inferir o comportamento dinâmico do sistema estrutural analisado. Abrange o estudo dos métodos de análise experimental estática e dinâmica de estruturas, as técnicas de processamento de sinais digitais e de imagens, as técnicas de análise modal das vibrações, as metodologias de ajuste de modelos numéricos (model updating), a verificação da integridade estrutural (structural health monitoring), até a identificação de eventuais danos.

3 6. Mecânica do Contínuo Esta linha de pesquisa visa o estudo das tensões e deformações ou fluxos que se manifestam no interior dos sólidos, líquidos e gases. Propõe o desenvolvimento de formulações baseadas nas descrições materiais (referenciais) ou espaciais da cinemática do meio contínuo, visando análises de problemas em diversos campos da engenharia. Estas análises podem ser teóricas, ou numéricas através de métodos discretos. II. GEOTECNIA 1. Encostas e sistemas de contenção Estudam-se encostas e cortes em solos e rochas. Os movimentos mais agressivos são os rápidos, chamados corridas de detritos, além de quedas de blocos rochosos, e os erosivos que dão origem as vossorocas. Outro que afeta particularmente as obras de engenharia é o movimento lento, geralmente em massas coluviais de espessura maior que 5m, em encostas com inclinação inferior a 20 graus. Pesquisam-se também técnicas de análise e projeto de estruturas de contenção em geral. As pesquisas envolvem muros e taludes de solo reforçado, incluindo terrenos naturais (solo grampeado) e aterros. 2. Fundações e interação solo estrutura Nessa linha de pesquisa são abordados diversos tópicos como: previsão de recalques de fundações superficiais por métodos semi-empíricos; previsão da capacidade de carga de fundações profundas por métodos teóricos e semi-empíricos; comportamento estático e dinâmico de estacas; estudo dos efeitos do tempo (fluência e relaxação) em fundações; comportamento de fundações mistas (associações entre estacas e sapatas ou radiers); capacidade de carga de estacas à tração; interação solo-estrutura: estudo do comportamento combinado estrutura-fundação; comportamento de escavações a céu aberto e túneis. 3. Investigação geotécnica e obras de terra Nesta linha de pesquisa são estudadas as técnicas de investigação de laboratório e de campo em geral objetivando a determinação das características dos materiais terrosos e rochosos em geral e seus parâmetros geotécnicos usados nas análises de deformações e de estabilidade de obras geotécnicas em geral. As obras de terra estudadas incluem barragens em geral e aterros e sobre solos moles, da concepção à avaliação do desempenho através do monitoramento com instrumentação geotécnica. Os estudos incluem modelagem física em centrífuga geotécnica e modelagem numérica por elemento finito de dutos em solos onshore ou offshore. 4. Pavimentos e estabilização dos solos Mecânica dos Pavimentos aplicada a rodovias, aeroportos, pavimentos urbanos e

4 pavimentos ferroviários. Métodos de dimensionamento teórico experimentais. Materiais de pavimentação: MCT, módulo de resiliência, comportamento à fadiga e deformação permanente. Avaliação de pavimentos. Projeto de manutenção e reabilitação sob critérios de desempenho definidos a partir de análise de tensões deformações. Retroanálise de bacias de deflexão. Reciclagem com uso de agentes rejuvenescedores e asfalto - espuma. Físico-química de solos, Ki e Kr. Estabilização química de solos e uso de rejeitos industriais para pavimentação e para produção de tijolos para habitação popular. III. MECÂNICA COMPUTACIONAL 1. Computação de alto desempenho A linha de computação de alto desempenho compreende o estudo e desenvolvimento de técnicas de paralelização visando a otimização do uso de clusters e máquinas com arquiteturas de memória distribuída e/ou compartilhada. Estruturas de dados e otimização de algoritmos para computação em larga escala são também objetos de estudo nesta linha. 2. Técnicas e algoritmos computacionais Esta linha engloba algoritmos específicos para solução de sistemas lineares e nãolineares de equações algébricas, integração numérica, cálculo de autovalores e autovetores, algoritmos de integração no tempo e procedimentos iterativos em geral. 3. Geração de malhas Fundamental para a modelagem numérica, esta linha trata de métodos de geração de malhas estruturadas e não-estruturadas através de métodos de mapeamento, avanço de fronteiras e algoritmos de Delaunay, em duas e três dimensões. 4. Métodos discretos para solução de equações diferenciais Esta linha de pesquisa contempla os métodos numéricos clássicos como elementos finitos, elementos de contorno, diferenças finitas e suas variantes mais recentes, como volumes finitos, métodos sem malhas e outros. IV. MEIO AMBIENTE 1. Gestão Ambiental de Bacias Hidrográficas Discutem-se instrumentos e técnicas de gestão ambiental com impactos na avaliação da quantidade e da qualidade da água da rede hidrográfica na escala da bacia hidrográfica. 2. Ciências Atmosféricas em Engenharia

5 Aborda-se a solução de questões e problemas ambientais especialmente relacionados a fenômenos atmosféricos, permitindo avaliar a interação e impacto em diversos setores tecnológicos como, por exemplo, água, energia, transportes e saúde. 3. Acústica Ambiental Desenvolvem-se pesquisas e programas computacionais baseados nos métodos dos elementos finitos, diferenças finitas e elementos de contorno com vistas a modelar a acústica urbana e a acústica submarina. 4. Investigação e Monitoramento Ambiental Concebe-se a construção de bases de dados e de ferramentas de análise, com base na implementação de áreas especialmente monitoradas, integráveis a um sistema de apoio à decisão voltado à gestão ambiental e à gestão de recursos hídricos. 5. Materiais Sustentáveis Estudam-se diversos materiais ambientalmente sustentáveis, enfocando a durabilidade dos materiais e estruturas com vistas ao aumento da vida útil das construções. 6. Modelagem Computacional de Problemas Ambientais Desenvolvem-se modelos computacionais com o objetivo de representar processos naturais ou processos decorrentes de intervenções antrópicas no meio ambiente. 7. Geotecnia Ambiental Desenvolvem-se pesquisas sobre assuntos relacionados ao impacto no solo, na água e no ar, incluindo transporte de contaminante e interação solo-contaminante, investigação e remediação de áreas drenadas, gestão, tratamento e disposição de resíduos. V. PETRÓLEO E GÁS 1. Estruturas e Sistemas Offshore As atividades relacionadas à linha de Estruturas e Sistemas Offshore tratam do desenvolvimento e aplicação de técnicas para a análise e projeto de sistemas estruturais complexos para exploração e produção em águas rasas e profundas. Consideram-se sistemas estruturais fixos, rígidos ou complacentes; sistemas flutuantes ancorados, tais como plataformas semi-submersíveis ou unidades baseadas em navios; sistemas de risers e dutos. O projeto de tais sistemas exige conhecimentos mais aprofundados em diversos tópicos, tais como: análise estrutural, técnicas computacionais, hidrodinâmica, oceanografia, geotecnia, fundações, materiais, estatística, probabilidade, confiabilidade, análise espectral, tratamento, de sinais e otimização.

6 2. Integridade Estrutural aplicada à indústria do petróleo e gás As atividades relacionadas à Integridade Estrutural nas instalações da indústria do petróleo e gás visam à formação de recursos humanos qualificados para tratar de problemas de engenharia relacionados à segurança e integridade física de estruturas e equipamentos utilizados nas diferentes instalações físicas da indústria petrolífera. São abordados assuntos como: propriedades e caracterização de materiais, análise de tensões em estruturas marítimas e terrestres, fadiga e mecânica da fratura, ensaios não-destrutivos e inspeção baseada em confiabilidade. 3. Sistemas Petrolíferos Nas atividades relacionadas a Sistemas Petrolíferos, efetuam-se pesquisas indispensáveis ao processo exploratório de bacias sedimentares, contribuindo para a diminuição dos riscos na exploração de petróleo através da construção e da interpretação de modelos integrados e dinâmicos. O foco está na formação de profissionais capazes de analisar essas bacias, estimar potenciais, configurar oportunidades exploratórias, planejar e executar projetos de exploração a partir da caracterização dos elementos-rocha geradora, rocha reservatório, rocha selo e sobrecarga - e dos processos dos sistemas petrolíferos, ou seja, a formação da trapa e o trinômio geração-migração-acumulação de petróleo. 4. Sistemas Computacionais e Modelagem Computacional em Engenharia Ambiental orientados à Indústria do Petróleo As linhas de pesquisa em Sistemas Computacionais e Modelagem Computacional em Engenharia Ambiental orientados à Indústria do Petróleo atuam na integração de banco de dados, algoritmos e bases de conhecimento para análise e diagnóstico ambientais e de estruturas; extração de conhecimento de bases de dados; reconhecimento de padrões; tomada de decisão e informação. Estudam e implementam também simuladores numéricos voltados aos processos de recuperação secundária e terciária em reservatórios de petróleo; estabilidade de poços horizontais ou com alta inclinação; modelagem bi e tridimensional de bacias sedimentares, simulação de dispersão de poluentes e modelagem sísmica bi e tridimensional. 5. Sensoriamento Remoto por Radar orientado à Indústria do Petróleo As atividades relacionadas a Sensoriamento Remoto por Radar são focadas em promover a detecção de exsudações de óleo em regiões oceânicas, indicativas da presença de sistemas petrolíferos ativos, assim como estabelecer sua contextualização tectônica, ambiental e de repetitividade no tempo. Tal atividade é fundamental como condição de contorno à modelagem computacional de processos de geração e migração de óleo, agregando valor a projetos da Indústria Petrolífera desenvolvidos em fronteiras exploratórias. A pesquisa compreende as seguintes áreas tecnológicas: (i) processamento digital e interpretação de imagens obtidas por radares de abertura sintética (SAR), (ii) geoprocessamento, (iii) banco de dados, (iv) Knowlege Discovery in Databases (KDD), com ênfase em Data Mining. 6. Migração e imageamento na geofísica do petróleo e gás

7 As atividades relacionadas a Migração e imageamento na geofísica do petróleo e gás tratam do desenvolvimento de ferramentas essenciais para obter informações da subsuperfície, em termos de imagens confiáveis, reduzindo assim o risco exploratório. Neste contexto, os métodos geofísicos, em especial o método sísmico, são de fundamental importância. A pesquisa em métodos sísmicos na COPPE-UFRJ iniciouse com a aplicação em migração dos métodos e algoritmos de modelagem sísmica desenvolvidos no PEC nos últimos 35 anos, utilizando o MDF, o MEF e equações integrais (MEC e equações de Kirchhoff). Mais recentemente, incluem-se também técnicas de tomografia e problemas inversos. VI. RECURSOS HÍDRICOS E SANEAMENTO 1. Modelagem em Recursos Hídricos/Meio Ambiente Pesquisas nesta linha: Modelos conceituais, matemáticos e computacionais visando representar processos naturais ou decorrentes de intervenções antrópicas envolvendo recursos hídricos/meio-ambiente. Dentre os fenômenos abordados, destacam-se escoamentos com superfície livre, escoamentos em condutos forçados, escoamentos em meios porosos, transporte e dispersão de sedimentos e poluentes, propagação de ondas de cheias, ruptura de barragens, modelagem de planícies de inundação, modelos de cheias urbanas, modelagem de problemas térmicos, hidráulica Fluvial e Transporte de sedimentos, Métodos numéricos e modelagem computacional em Recursos Hídricos e Meio Ambiente, Modelagem Hidrometeorológica, bem como Acústica submarina. 2. Monitoramento Ambiental em Recursos Hídricos Pesquisas nesta linha: Técnicas de monitoramento, planejamento e condução de ensaios de campo para estudos ambientais, bem como a organização das informações limnológicas, hidrometeorológicas e sedimentométricas obtidas em sistemas de informações visando sua aplicação na gestão de saneamento ambiental e de recursos hídricos. Esta linha de pesquisa envolve projetos em ensaios de campo com traçadores e sistemas de Informações hidrometeorológicas e sedimentométricas. Dentre as técnicas mais recentes de monitoramento estão o imageamento utilizando algoritmos de análise inversa e o uso de Indicadores biológicos de qualidade de água de rios. 3. Planejamento e Gestão de Recursos Hídricos Pesquisas nesta linha: Aperfeiçoamento dos instrumentos de gestão de recursos hídricos, incluindo o desenvolvimento de metodologias para o enquadramento de corpos d água; novas formulações para outorga e cobrança pelo uso da água bruta em bacias hidrográficas com múltiplos usos; gestão de bacias transfronteiriças, Integração de recursos hídricos com planejamento urbano e regional; desenvolvimento de planos de bacias e de Indicadores para gestão de recursos hídricos; sistemas de informação voltados para o planejamento e gestão de recursos hídricos.

8 4. Saneamento e Gestão Ambiental Pesquisas nesta linha: Tecnologias para o controle da poluição e melhoria da qualidade da água, bem como aspectos legais e institucionais da gestão de saneamento ambiental. Esta linha de pesquisa envolve projetos em tecnologias de tratamento de águas de abastecimento, esgotos sanitários e efluentes; aproveitamento de águas pluviais; reuso de efluentes; drenagem urbana; avaliação da sustentabilidade de serviços de saneamento; gerenciamento de resíduos sólidos urbanos. VII. SISTEMAS COMPUTACIONAIS 1. Visualização Científica & Realidade Virtual Desenvolvimento de sistemas para visualização dos resultados de processos de modelagem numérica e de mineração de dados. 2. Complexidade e Cognição Esta linha de pesquisa investiga os diversos aspectos da complexidade em sistemas tecnológicos, biológicos e sociais. Aborda processos cognitivos para o aprendizado de determinados sistemas e soluções de problemas. Utiliza fractais em fenômenos físicos, sem se restingir a representações geométricas. Desenvolve modelos de transferência de conhecimento. Os projetos de pesquisa visam a integração de diversas tecnologias. 3. Otimização e Métodos Computacionais Inspirados na Natureza Nesta linha são desenvolvidos algoritmos de otimização baseados nos métodos clássicos (programação matemática) e nos métodos inspirados na natureza, tais como algoritmos genéticos, inteligência de enxames, sistemas imunológicos artificiais entre outros. Os projetos de pesquisa nesta linha visam o aprimoramento dos algoritmos em diversas aplicações, principalmente relacionada com a otimização de projetos de engenharia offshore e projetos de estruturas. 4. Modelos de Dados & Conhecimento Desenvolvimento de novos algoritmos de inteligência computacional para mineração de dados em diversas aplicações. Esta linha de pesquisa trata principalmente de modelos de dados que podem ser úteis para a extração de conhecimento em aplicações complexas de engenharia, bioinformática, negócios, entre outras. 5. Análise de Informação Não Estruturada Desenvolvimento de algoritmos e sistemas para a mineração de textos e da web. Os projetos de pesquisa nessa linha abordam todas as etapas do processo de mineração de textos: pré-processamento, adaptação de algoritmos de mineração de dados para

9 aplicações em mineração de textos, visualização, descoberta de conhecimento na internet (web mining: navegação, conteúdo e análise de links), entre outros. 6. Tomada de Decisão, Análise de Incertezas e Riscos Esta linha de pesquisa investiga métodos para a análise de incertezas e riscos em diversas aplicações. Os projetos de pesquisa nesta linha são voltados para o desenvolvimento de novas metodologias de análise de incertezas em aplicações do setor financeiro, petróleo e ecologia e processos de tomada de decisão. 7. Modelagem Computacional de Redes Complexas Aborda a teoria de redes complexas e o formalismo matemático da teoria dos grafos. Desenvolvimento de novos algoritmos de inteligência computacional para diversas aplicações. Os projetos de pesquisa visam a integração de tecnologias de modelagem de sistemas complexos.