[pt] O presente trabalho apresenta aplicações das técnicas de Relaxação Dinâmica e Análise Limite ao estudo da estabilidade de maciços rochosos fraturados. O maciço é modelado como um meio descontínuo formado por blocos rígidos com deformação concentrada nas juntas. A técnica de Relaxação Dinâmica é usada para a solução do problema de equilíbrio resultante, através do programa BLOCO. As expressões desenvolvidas para a matriz de rigidez tangente, usando o modelo de Barton & Bandis, foram implementadas no programa BLOCO. Exemplos para a validação do algoritmo são apresentados. A partir do trabalho de Faria (1992), foi implementado um procedimento automatizado e otimizado para a solução do problema de Análise Limite em um meio formado por blocos rígidos. O procedimento desenvolvido permitiu a solução de problemas de porte relatados na literatura. / [en] This work presents some applications of the Dynamic Relaxation and Limit Analysis techniques, to the study of the stability of fractured rock masses. Rock mass is modeled as a discontinuum formed by rigid blocks with deformable joints. Dynamic Relaxation was applied to solve the resulting equilibrium problem, using the program BLOCO. Expressions obtained for tangent stiffness matrix, derived from Barton & Bandis model, were implemented into the BLOCO program. In order to extend Faria`s (1992) work, an automatic and optimized procedure, to solve the Limit Analysis problem of a media formed by rigid blocks was implemented. The developed procedure was applied to the study of relatively large dimensions problems, reported in the literature. / [es] Este trabajo presenta aplicaciones de las técnicas de Relajación Dinámica y Análisis Límite al estudio de la estabilidad de macizos rocosos fracturados. EL macizo es modelado como un medio discontinuo formado por bloques rígidos con deformación concentrada en las juntas. La técnica de Relajación Dinámica se utiliza para resolver el problema de equilíbrio resultante, a través del programa BLOQUE. Las expresiones desarrolladas para la matriz de rígidez tangente, usando el modelo de Barton & Bandis, se implementaron en el programa BLOQUE. Se presentan algunos ejemplos para la evaluación del algoritmo. A partir del trabajo de Faria (1992), fue implementado un procedimiento automatizado y optimizado para la solución del problema de Análisis Límite en un medio formado por bloques rígidos. El procedimiento desarrollado permitió resolver problemas de porte relatados en la literatura.

[pt] Materiais não Newtonianos reagem de maneira diferente quando expostos a esforços cisalhantes ou extensionais. Uma equação constitutiva em que a tensão é função não só da taxa de deformação, mas também do tipo de escoamento é proposta e analisada teoricamente. Ela combina as informações obtidas em cisalhamento, extensão e movimento de corpo rígido em todas as regiões de um escoamento complexo. Esta equação é testada em códigos numéricos para duas geométricas axissimétricas diferentes: a contração abrupta 4:1 e o canal convergente R (2) z = C. Ambas as geometrias têm sido usadas para efetuar medições da viscosidade extensional. Para validação do modelo, foi construída uma seção de testes com uma contração abrupta 4:1. Foram feitos experimentos com fluidos Newtonianos e viscoelásticos utilizando a técnica de Velocimetria por Imagens de Partículas para determinação do campo de velocidade. / [en] Non-Newtonian materials exhibit different behavior if submitted to shear or extension. A constitutive equation in wich the stress is a function not only of the rate of deformation, but also of the type of the flow is proposed and analyzed theorecticaly. It combines information obtained in shear, extension and rigid body motion in all regions of a complex flow. This equation is tested with numerical codes for two different axissymmetrical geometries, namely, the 4:1 abrupt contraction and the R(2)z=C convergent channel. Both geometries have been employed to measure the extensional viscosity. In order to validate the model, a test section was buit with a 4:1 contraction. Newtonian and viscoelastic fluids were tested using the Particle Image Velocimetry technique to determine the velocity field.

[pt] A obtenção de estruturas mais resistentes e rígidas, e economicamente viáveis, é uma preocupação cada vez maior na construção civil. Sob essa ótica, este trabalho tem o objetivo de avaliar o comportamento de pilares mistos de seção composta através de uma modelagem numérica. Foram estudados dois tipos de seções, uma composta por dois perfis I laminados, e outra por dois perfis U enrijecidos, em ambos os casos conectados por perfis I e preenchidos com concreto armado. Com o uso do software ABAQUS, foi avaliado o comportamento estrutural dos elementos submetidos a carregamentos de flexão, compressão e flexo-compressão. O modelo foi validado através da comparação com dados experimentais de estudos anteriores e resultados previstos pela norma técnica brasileira, conseguindo representar adequadamente o comportamento das curvas momento-deslocamento e força-deslocamento. As resistências obtidas a partir dos modelos numéricos foram superiores aos valores esperados pela solução teórica, principalmente no carregamento de compressão. De modo a avaliar a viabilidade econômica do sistema misto proposto, foi realizado o dimensionamento de um galpão industrial, que evidenciou ganho significativo de inércia em relação a um sistema composto apenas por perfis de aço, resultando em uma economia de até 11 por cento na massa equivalente em aço. Por fim, desenvolveu-se um estudo paramétrico para investigar a influência do número de conectores, da sua disposição, da resistência do concreto e do diâmetro da armadura na resistência do pilar. / [en] A growing concern in civil construction is to obtain structures that are more resistant, rigid and economically feasible. This study aims to evaluate the behavior of steel-concrete columns of composite section, through numerical modeling. The studied cross-sections were composed of two rolled I profiles, and other with C-lip channels, connected by I profiles, and filled with reinforced concrete. The ABAQUS software was used to evaluate the structural behavior of the columns subjected to flexural, compression and eccentric compression loads. The model was calibrated through experimentally obtained data from previous studies, and results provided by the Brazilian National Standards, and it was able to properly reproduce the moment-displacement and load-displacement curves. The obtained resistances from the numerical models were greater than the ones expected by the theoretical solution, especially under compression load. In order to evaluate the economic feasibility of the proposed composite model, a design example of an industrial shed was conducted, and it showed a significant increase in moment of inertia when compared to steel-only box sections, which resulted in savings of up to 11 percent in equivalent mass of steel. Finally, a parametric study was made to investigate the influence of the number and disposition of the connectors, and the contribution of the concrete resistance and reinforcement s diameter in the strength of the columns.

[pt] Essa dissertação realiza uma análise do escoamento reativo e turbulento no interior do combustor de um estato reator a combustível sólido. Investiga-se diferentes modelos para prever a pirólise do combustível sólido. O modelo matemático é baseado na solução numérica das equações de conservação de massa, quantidade de movimento linear, energia e equações de transporte para quantidades escalares. O modelo de turbulência empregado é o (constante de Von Kármán -taxa de dissipação da energia cinética turbulenta) para altos Reynolds e na modelagem da combustão emprega-se o formalismo da fração de mistura/função densidade de probabilidade prescrita. Próximo às paredes, a lei da parede é usada, sendo a camada limite dividida em duas regiões, uma subcamada laminar e uma região totalmente turbulenta. As transferências de calor e massa para as paredes são calculadas utilizando-se a lei da parede modificada com uso de um parâmetro de transferência de massa. Os resultados obtidos através do modelo proposto foram comparados com os resultados obtidos anteriormente com outros modelos e com dados experimentais, verificando-se que os mesmos apresentam um boa concordância com os dados existentes na literatura, concluindo-se que o modelo é satisfatório para o problema proposto. / [en] This dissertation presents an analysis of reactive and turbulent flow field in a solid fuel ramjet combustor. The ability of different models to predict solid fuel pyrolysis is investigated. The mathematical model is based on the numerical solution of the conservation equations of mass, momentum, energy and transport equations for scalar quantities. The energia cinética turbulenta - taxa de dissipação da energia cinética turbulenta for high Reynolds turbulence model is employed and the combustion is modeled with the mixture fraction/prescribed probability density function formalism. Close to the walls the law-of-the-wall is specified, with the boundary layer divided into two regions, a viscous sublayer and a fully turbulent region. Heat and mass transfer at the walls are calculated using a modified law-of-the-wall based on a blowing parameter. The results obtained using the proposed model were compared with other earlier models predictions and with empirical data. It was verified that the results are in good agreement with literature data, allowing to conclude that the model presented is suitable for the prediction of the mas s transfer and flow field in a solid fuel ramjet combustor.

[pt] Este estudo tem por objetivo avaliar o comportamento estrutural de um sistema de vigamento de piso tipo stub-girder, modificado para melhor aproveitamento dos perfis em sua fabricação. O estudo é baseado em formulações não lineares a partir do método dos elementos finitos (MEF), com uso do software ANSYS. Através do software FTOOL foi criado um modelo simplificado para a análise estrutural e o cálculo das resistências nominais foi feito com base na norma canadense CAN-S16-10 da Canadian Standards Association. Além disso, foram avaliadas as cargas de máximas e de serviço do sistema, bem como os deslocamentos associados a estes carregamentos. Com base nos resultados obtidos, foram feitas recomendações de projeto do sistema e foram avaliadas as condições de economia de material e possibilidade de utilização na prática de construção de edificações de andares múltiplos. Com vistas à fase de construção, é feita a discussão sobre a possibilidade de obtenção de um método construtivo industrializado, já que o sistema de fabricação é caracterizado pela rapidez de produção e montagem, que são facilitadas pelo fato deste sistema permitir a reutilização de pequenos comprimentos de perfis que sobram no processo normal de fabricação. / [en] This study s purpose was to evaluate the structural behavior of a stub-girder floor-system, which was modified to better utilize the steel profiles in its manufacturing process. The study is based on nonlinear analysis through the use of the finit element method (FEM), employing the software ANSYS. For the structural analysis, a simplified model was created through the use of the software FTOOL and the nominal resistances was obtained based on the canadian CAN-S16-10 Standard, by the Canadian Standards Association. Furthermore, the working and tensile loads were evaluated, as were the displacements associated to them. Based on the results, designs recommendations were made and the conditions of economy of material, as well the possibility of the system s practical use in multi-storey buildings were discussed. With regards to the construction phase, a discussion was made on the possibility of obtaining an industrialized construction method, since the manufacturing process is characterized by the fast production and assembly, which are facilitade by the fact that this system allows the reuse of small lenghts of remaining profiles from the normal manufacturing process.

[pt] Esta dissertação tem como objetivo avaliar o comportamento estrutural de um sistema misto pré-fabricado através de um estudo teórico-experimental. O modelo estrutural é composto por dois perfis I laminados que são ligados através de conectores localizados na alma do perfil I e preenchidos por concreto armado. Foi realizado um estudo teórico baseado na análise linear elástica e formulações não lineares através do Método dos Elementos Finitos (MEF) com o uso do software ABAQUS avaliando o comportamento estrutural submetido à flexão no eixo não-múltiplo. Foi analisado o comportamento carga x deslocamento, bem como a carga última do sistema. Foi desenvolvido um programa experimental no Laboratório de Estruturas e Materiais da PUC-Rio, para avaliar o comportamento estrutural do sistema proposto, quando submetido à flexão, a fim de validar os resultados obtidos na análise numérica. Os resultados experimentais foram comparados com os resultados obtidos computacionalmente e os teóricos calculados com base na norma ABNT NBR 8800:2008. Por fim, foram avaliadas as condições econômicas para implementação do sistema e analisada a eficiência estrutural visando um método construtivo industrializado. / [en] This study aims to evaluate the structural behavior of a pre-fabricated composite system by developing a theoretical and experimental study. The structural model consists of a rolled double I section connected by its webs and filled with reinforced concrete. A theoretical study, based on linear and nonlinear static analysis considering the Finite Element Method (FEM), was done using ABAQUS software. Based on this study, an experimental programme was developed at the Structure and Materials Laboratory of PUC-Rio, to evaluate the structural behavior of the proposed system submitted to a bending test, in order to validate the numerical results obtained in the numerical analysis. The experimental results were compared to the numerical results and the design recommendations of the Brazilian standards ABNT NBR 8800:2008. Finally, the economic conditions for the implementation of the system and its structural efficiency were evaluated, aiming to industrialization of construction.