[pt] A utilização de estruturas espaciais metálicas como solução estrutural para cobertura de edificações no Brasil tem sido cada vez mais difundida.Esses sistemas são basicamente compostos pela união de barras através de nós de ligação, formando uma malha tridimensional de barras no espaço. A principal diferença existente entre os vários sistemas espaciais metálicos até hoje desenvolvidos corresponde principalmente aos diferentes tipos de nós de ligação adotados. A complexidade dos diferentes tipos de nós de ligação tem sido o principal fator diferencial de custo entre cada sistema. No Brasil, por motivos econômicos o tipo de nó de ligação mais utilizado é o de ponta amassada.O nó de ligação de ponta amassada é o mais simples e mais barato para ser fabricado, porém, possui duas desvantagens principais: este tipo de nó gera o aparecimento de excentricidades na aplicação dos esforços e provoca a redução de inércia nas extremidades das barras, devido ao processo de amassamento. As normas geralmente adotadas para o dimensionamento de estruturas espaciais metálicas [2, 11, 20] ainda não consideram adequadamente os efeitos da redução de inércia e das excentricidades. Tem sido cada vez mais freqüente a constatação de problemas de instabilidade estrutural em obras recentes, que podem causar colapsos parciais ou até mesmo totais. Estes fatos motivaram o estudo do comportamento estrutural dos nós de ligação com pontas amassadas, observando a influência da redução de inércia nas extremidades das barras e das excentricidades na resistência global das estruturas. Inicialmente apresenta-se um breve histórico dos sistemas estruturais espaciais metálicos, seguido de uma descrição dos principais nós de ligação existentes. A seguir são apresentadas informações gerais sobre a classificação dos diferentes tipos de treliças espaciais mais utilizados. Em seguida são descritos e apresentados três séries de ensaios, realizados em escala real, visando o estudo do comportamento estrutural e a avaliação de reforços estruturais com o objetivo de aumentar a capacidade de carga,diminuir os deslocamentos ou recuperar uma estrutura que apresente subdimensionamento.Finalmente os resultados são comparados com valores de projeto recomendados pelas normas de projeto de estruturas de aço. / [en] The use of spatial structures as a natural structural system for long spans is becoming more frequent in Brazil. These structural systems, basically composed of bars and nodes, enable the development of a very efficient tri- dimensional mesh. The main difference between the major spatial systems is associated with the adopted structural connections being the node complexity the main factor for the cost difference between each system.In Brazil, by economic reasons, the most adopted connections uses the end- flattened bar converging into the node connected with a single bolt. This type of joint is the simplest and cheaper to be manufactured, but it has two main disadvantages, the generated eccentricity force and the bar`s inertia reduction due to the flattening process.Nowadays the structural design codes still do not properly tackles the inertia reduction and eccentricities effects previously mentioned. On the other hand, structural instability problems that can cause local or even global collapses have being more frequently noticed in recently executed structures. This was the main motivation for the investigation of the structural behaviour of spatial structures with flattened edges connections.A brief history of spatial structural systems is initially presented, followed by a description of the more usual splice joints. This is followed by a general description of the spatial trusses use and classification. This work continues with a depiction of an experimental program, consisting of three series of full-scale tests was performed to enlighten the structural behaviour. This work also presents a study of the structural reinforcements; created to improve the structural load capacity, minimize deflections or recuperate structures under-designed. Finally the experimental results are compared with design codes provisions.

[pt] Os coeficientes de troca e perda de carga de trocadores de calor do tipo bi-tubular pinado foram experimentalmente determinados. Medidas do coeficiente global de troca de calor do permitiriam avaliar o coeficiente de troca do lado do ar como função do número de Reyonolds do escoamento. Os resultados foram comparados com aqueles para trocadores de calor de duto anular, sem pinos, e a comparação revelou uma grande vantagem em relação à troca de calor para os trocadores pinados. Por outro lado, a comparação mostrou sua queda de pressão é consideravelmente mais alta. Não obstante, para a mesma taxa de transferência de calor, o trocador de calor pinado seria muito mais compacto. / [en] Experiments have been performed to determine the heat transfer characteristics and pressure drop of a pinned double-pipe heat exchangers. Measurements of the overall heat transfer coefficient as function of the air-side transfer coefficients as function of the flow Reynolds number. The results were compared with those for annular duct heat exchangers, without pins, and the comparison revealed a great advantage respect to the heat transfer for the pinned exchanger. On the other hand, the comparison showed that its pressure drop is considerably higher. Nevertheless, for the same heat transfer rate, the pinned exchanger would be much more compact.

[pt] A presente pesquisa trata da determinação experimental das eficiências e da simulação de desempenho de turbinas eólicas de eixo vertical do tipo Darrieus. Os testes foram efetuados usando-se modelos reduzidos num túnel. Um novo método para a obtenção da potência da turbina foi desenvolvido. O método clássico requereria grandes modelos e um grande túnel de vento para facilitar a medida do torque. Uma vez que as curvas características dos modelos reduzidos foram determinadas, numa forma adimensional, uma simulação de desempenho de turbinas em tamanho real foi desenvolvida. Tal simulação envolveu duas regiões brasileiras (Fortaleza e Fernando de Noronha) e o conhecimento da distribuição de ventos horária. / [en] The present research is concerned with the experimental determination of the efficiencies and performance simulation of Darrieus vertical-axis wind turbines. The tests were performed using reduced models in a wind tunnel. A new method for obtaining the turbine power was developed. The classical approach would require large models and a huge wind tunnel to facilitate the torque measurement. Once the characteristic curves of reduced models were determined, in a dimensionless form, a performance simulation of real size turbines was developed. Such a simulation involved two Brazilian regions (Fortaleza and Fernando de Noronha) and the knowledge of the hourly wind distribution.

[pt] Desde o surgimento da ferrovia, por suas características físicas, a madeira foi o material de comportamento mais satisfatório, cumprindo as funções principais do dormente de ser o elemento de transferência de carga do trilho para o lastro. Visando a substituição da madeira, tanto por razões econômicas como ambientais, tem-se adotado e pesquisado dormentes de outros materiais, tais como concreto, aço, e polímero. O objetivo deste trabalho é conhecer as características mecânicas dos dormentes de madeira plástica composta de um polímero reforçado com fibras. A fim de verificar e avaliar os resultados, o dormente foi submetido a ensaios de fluência, flexão e de impacto, segundo as especificações dos relatórios do Instituto de Engenheira Civil de vias Férreas da Índia PUNE feitos por Gupta(2003), o relatório TRL Limit proposto por R W Jordan e G Morris, e os resultados obtidos pelo professor Ney Augusto Dumont 2006 no seu relatório de instrumentação de laboratório de um Protótipo de Dormente de Polímero. Todos os ensaios foram feitos com dormentes da empresa Wisewood Soluções Ecológicas S.A. apresentando resultados que descrevem que os dormentes atuam como vigas que suportam cargas de cisalhamento muito grandes, e uma resistência muito menor à flexão em um material não homogêneo com um comportamento viscoelástico. Uma propriedade muito importante para um dormente é a capacidade de absorção de energia. Em um carregamento de impacto a resposta estrutural depende não somente da energia de impacto, mas também da rigidez da estrutura, da rigidez do contato, e das propriedades mecânicas dos materiais. / [en] Since the beginning of railroad constructions, wood has been the most useful material to fulfil the sleeper s main function of transfering actions from the rail to the track ballast. Aiming to replace the wood for both economic and environmental reasons, sleepers of other materials such as concrete, steel, and polymer have also been adopted. The objective of this study is to understand the mechanical properties of a plastic sleeper prototype. In order to verify and evaluate the results, the sleepers were subjected to creep, bending, and impact tests, according to specifications of reports from the Indian Railway Institute of Civil Engineering in Pune, the TRL Limit report proposed by R. W. Jordan and G. Morris, and the results obtained by Professor N. A. Dumont in his 2006 Laboratory Instrumentation of a Polymer Rail Sleeper Prototype report. All tests were conducted in sleepers delivered by the company Wisewood Ecological Solutions S.A. and the results describe that the sleepers act as beams that support very large shear loads. However, they present a much lower resistance to bending, high inhomogeneity and remarkable viscoelastic behavior. A very important property of a sleeper is the ability to absorb energy. In a loading impact, the structural response depends not only on the shock absorption, but also on the rigidity of the structure, the contact stiffness, and the mechanical properties of the materials.

[pt] A tendência atual na segurança de reatores nucleares é adotar sistemas passivos, que são aqueles que independem de mecanismos complexos ou interferência humana para funcionarem. Um exemplo de sistema passivo é a utilização do princípio da circulação natural para remoção do calor residual, gerado pelos produtos de fissão em um reator nuclear. Foi projetado, construído e testado um circuito termohidráulico, fechado (loop), formado essencialmente por uma tubulação de cobre, contendo uma fonte quente e uma fonte fria. A influência de diversos parâmetros operacionais no comportamento da vazão de água através do mesmo (obtida em regime permanente), é amplamente discutida, assim como a distribuição de temperaturas nos regimes permanente e transitório. / [en] The recent tendency in the nuclear reactors safety is the adopting of passive systems, which are those that work without complex mechanisms or human interference. A good example of a passive system is one using the principle of natural circulation for removing the residual heat, generated by the fission products in nuclear reactors. A closed thermal-hydraulic loop was designed, assembled and tested. It is constituted mainly by a copper pipe system, including a heat source and a heat sink. The influence of many operating parameters in the water flow behavior through the system (attained in steady-state) is largely discussed, as well as the behavior of the temperatures in the steady and transient states.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo de um novo sistema de laje mista com o uso de perfis metálicos de chapa dobrada e isopor seqüencialmente dispostos lado a lado e preenchidos com concreto de armado. A principal motivação para este estudo foi o desenvolvimento de um eficiente sistema de laje fácil e rápida de ser construído, e que fosse econômica. O sistema de laje desenvolvido maximiza o espaço livre útil da construção, eliminando a necessidade de formas e escoras tendo assim como conseqüência direta a minimização das perdas construtivas. Os resultados obtidos indicaram que os custos do novo sistema de laje são equivalentes aos outros métodos de construção de lajes, mas que outras características como o tempo e as perdas economizadas na fase construtiva viabilizam a utilização do novo sistema.O trabalho foi consta de três fases principais: primeiramente uma otimização do estudo dos perfis de chapa dobrada foi conduzida analisando as suas características estáticas e dinâmicas para o sistema de laje. Variáveis como peso, altura, espessura,tensão de escoamento, vão máximo, carga suportada por vão e por espessura da chapa metálica, momento máximo, capacidade de carga, minimização dos custos de fabricação e possibilidades de uso de vãos múltiplos foram validados. Quando a seção do perfil metálico estava definida e otimizada, foi estabelecido um estudo com uma série de 5 (cinco) testes em escala real. O propósito principal dos testes foi obter os estados limites último da seção do perfil adotado associado ao sistema de laje para validação do sistema estrutural. Os testes avaliaram a real aderência entre concreto e perfil metálico e sua influência no estado limite último de flexão, cisalhamento e deslizamento. Outra solução além da aderência química natural do concreto com o perfil metálico envolveram o uso de parafusos auto atarrachantes como conectores de cisalhamento. A fase final compreendeu a comparação dos resultados experimentais com as normas de aço para averiguar a validade dos resultados do sistema de laje mista. / [en] This work presents an investigation of an innovative composite slab system made of a steel deck and a styrofoam plate, side by side, filled with reinforced concrete. The objective of the present study was the development of an efficient composite slab system that is easy to manufacture, erect and also economic.The investigation started with a parametric design study of the steel deck profile.When an optimum steel deck profile was established the investigation proceeded with a series of full-scale- experiments. The tests enable the establishment of the ultimate and serviceability limit states associated with the investigated system.Another aim of the experiments was to investigate the concrete versus steel deck connection. Solutions using only the natural concrete versus steel adherence and others utilising shear connectors made of self-drilling bolts in the steel deck were considered. Finally current steel design codes were used to compare the experimental results and access the accuracy of the composite slab system In this paper a composite slab system developed for low-cost building construction is presented. Results and conclusions from a theoretical and experimental study were summarized below the work. Finally these composite slab systems can be implemented in large scale construction, just by the development of portable rolling equipment that can produce very long and continuous profiles, as required by the construction teamwork.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo experimental de vigas curtas de concreto com fibras de aço sujeitas à flexão. Foram ensaiadas no LEM-DEC da PUC-Rio 24 vigas de concreto com fibras de aço com variação do comprimento dos vãos e do consumo de fibras. As vigas foram divididas em dois grupos, sendo o grupo I composto de 12 vigas com consumo de fibras de 40 kg/m3 e o grupo II por 12 vigas com consumo de fibras de 60 kg/m3. Para cada grupo foram executadas quatro vigas com vão de 300 mm, quatro com vão de 500 mm e quatro com vão de 800 mm, com seção transversal de 15 cm x 15 cm para estudo do efeito escala. As vigas foram submetidas à flexão e, através de gráficos, foram avaliados o comportamento da tensão tangencial, momento de flexão, energia de deformação, tenacidade, efeito escala e energia de fratura. Os gráficos obtidos permitem avaliar a influência das fibras para cada parâmetro supracitado. O grupo II apresentou maior resistência, sendo essa diferença pouco significativa. Entretanto, observa-se que, quanto menor o vão maior a influência das fibras, sendo esse acréscimo de 35 porcento para o vão de 300 mm, 30 porcento para o vão de 500 mm e 24 porcento para o vão de 800 mm. O maior consumo de fibras conferiu à matriz maior resistência à flexão e ao cisalhamento, mostrando sempre maior influência para os vãos menores. A energia de deformação e a energia de fratura apresentam diferença considerável para os vãos menores, chegando quase a se igualar nos dois grupos para o vão de 800 mm. Um aumento de desempenho foi observado na análise da tenacidade para o maior vão e houve uma diminuição desse desempenho para o vão de 300 mm. O efeito escala está presente no estudo, mostrando diminuição na resistência à tração com o aumento do vão. / [en] This paper presents an experimental study on short concrete beams reinforced with steel fibers in bending stress. A total of 24 reinforced concrete beams with steel fibers was tested at the LEM-DEC PUC-Rio with variations of length and fiber volume fraction. Two groups were created, group I, consisting of 12 beams with 40 kg/m3 of steel fibers and group II with 12 beams with 60 kg/m3 of steel fibers. In each group four beams with a length of 300 mm, four beams with a length of 500 mm and four beams with a length of 800 mm with cross section of 15 cm x 15 cm were tested with the purpose of investigating the scale effect in this case. The beams were submitted to bending aiming at investigating shear stresses, bending stresses, strain energy, toughness, scale effect and fracture energy. Comparative graphics were made to analyze the influence of the fibers on the reinforced concrete behavior regarding each parameter selected. Group II showed higher resistance, but not significantly. However the smaller the length the larger the influence of the fibers; 35 percent for the length of 300 mm, 30 percent for the length of 500 mm and 24 percent for the length of 800 mm. The largest fiber volume fraction gave the concrete higher resistance when submitted to bending and shear, even more noticeable for the smaller lengths. The strain and fracture energy, however, shows considerable difference for smaller lengths, being almost the same in the two groups for the 800 mm beam. Toughness shows improvement in the longer beam and a decline in the shorter one from group II. The traction resistance shows decline as the length rises, presenting the scale effect in the study.

[pt] Estruturas mistas de aço e concreto estão se tornando cada vez mais viáveis do ponto de vista de execução com custos mais competitivos. Graças às pesquisas e aos estudos desenvolvidos que visam aproveitar ao máximo as vantagens oferecidas pelos materiais concreto e aço, as estruturas mistas vêm sendo cada vez mais utilizadas na construção civil. Neste estudo são apresentadas as configurações estruturais dos pilares mistos e recomendações de projeto de normas vigentes. O objetivo dessa dissertação é avaliar o comportamento experimental de pilares mistos com perfis de aço de alta resistência submetidos a ensaios em escala real. Para tal avaliação, levou-se em consideração as características e propriedades dos materiais que compõem as peças: concreto, aço das armaduras e aço de alta resistência dos perfis U de chapa dobrada. Para atingir o objetivo deste trabalho, foram testados seis elementos mistos com seção transversal formada por dois perfis U de chapa dobrada e concreto armado, formando uma seção retangular. Inicialmente duas colunas foram submetidas à compressão centrada e duas vigas foram testadas à flexão. Posteriormente os dois pilares mistos foram ensaiados com excentricidade de 40 mm no carregamento. Os resultados experimentais foram, então, analisados e comparados com os resultados teóricos calculados com as recomendações da norma brasileira ABNT NBR 8800:2008 e do Eurocode 4, 2004. E os resultados experimentais foram em média coerentes com os teóricos calculados. / [en] Composite structures of steel and concrete are becoming increasingly feasible from the execution point of view, with more competitive costs. Thanks to the work and studies developed that aim to make the most of the advantages offered by both materials, they have been increasingly used in building construction. This study presents the structural configurations of the composite beam-columns and design recommendations using current codes. The objective of this dissertation is to evaluate the experimental behavior of composite beam-columns with high strength steel profiles tested in real scale specimens. For this analysis, the characteristics and properties of the materials that compose the structure were taken into consideration: concrete, reinforcing steel and high strength steel of the cold formed sections. To reach the aims of this work, six composite elements with cross section formed by two channel profiles of folded sheet and reinforced concrete were tested. Initially two columns were subjected to centered compression and two beams were subjected to flexural tests. Subsequently, the composite beam-columns were tested with a 40 mm eccentricity at loading. The experimental results were then analyzed and compared with the theoretical ones, which were calculated with the recommendations of the Brazilian standard ABNT NBR 8800:2008 and the Eurocode 4, 2004. The experimental results, obtained were consistent with the theoretical predictions.

[pt] As estruturas espaciais tubulares padronizadas vem sendo cada vez mais utilizadas na construção civil brasileira; observa-se porém, que o tipo das ligações que comumente estão presentes nestas construções são as do tipo excêntrica com ponta amassada, decorrentes do baixo custo econômico que estas oferecem. Pouco se sabe sobre o comportamento estrutural destas ligações, já que as normas que geralmente são adotadas para o cálculo das resistências das barras componentes do reticulado não levam em consideração a redução de inércia que é feita nas extremidades destas para a formação deste tipo de ligação. A não consideração da redução da inércia nas extremidades das barras tem levado à constatação de que é cada vez mais freqüente a presença de problemas de instabilidade estrutural que pode levar ao colapso parcial ou até mesmo total da estrutura. Por outro lado ainda existem estudos que comprovem a veracidade das hipóteses de cálculo que foram assumidas para este tipo de ligação. Com o objetivo de melhor compreender este comportamento, são abordados neste trabalho alguns aspectos estruturais e construtivos das estruturas metálicas espaciais, através de uma série de ensaios experimentais. Inicialmente apresenta-se um breve histórico dos sistemas estruturais. Isto é seguido de informações gerais a respeito da classificação das estruturas espaciais e do tipo de ligação mais usadas. A seguir é feito um estudo dos programas existentes na PUC-RIO e que foram utilizados para à análise estrutural da treliça espacial a ser ensaiada. Apresenta-se também um breve roteiro de cálculo para uma cobertura em treliça espacial. Finalmente são apresentados resultados experimentais de testes em escala real de uma estrutura de 12,0 x 12,0 m, avaliando os modos de ruínas presentes. Estes resultados são confrontados com os valores das resistências nominais de projeto seguindo as recomendações de norma. / [en] This work presents an investigation of the structural behaviour of tubular space trusses composed of continuous end flattened members stacked above each other and joined together by a single bolt. One of the main motivations for this work comes from the fact that this structural solution is very commonly used in Brazil. The main reasons for that are the economy achieved in fabrication and the simplicity of erection associated with that structural solution. This solution also proves to be competitive when compared to other commercial systems. On the other hand, the structural design of these trusses are still subjected to some criticism since the loss of stiffness in the bars´ extremities is not taken into account. To enlighten this problem a full-scale experimental programme was performed in a 12m x 12m space structure. The adopted structure consisted of a diagonal on square mesh with top and bottom chord members of 2000mm and 1414mm and a 1500mm mesh height. The aim of the this programme was to investigate the ultimate compression resistance of the structural members taking into account the effect of the flattened ends and the type of connection used. The experiments ranged from tests where all the structural nodes used a single eccentric bolt to others where plated connectors were used in the supports to eliminate second- order moments. The experimental results demonstrated that the ultimate resistance of the structure with the eccentric connections only presented a small reduction when compared to other non-eccentric systems. The tests also confirmed that the flattened end of the members and the geometric characteristics of plated connectors are very significant parameters in the structure´s ultimate behaviour. / [es] Las extructuras espaciales tubulares padronizadas han ganado mayor espacio en la construcción civil brasilera. No obstante, se observa que en estas construcciones, conmúnmente se utilizan uniones tipo excéntrica con punta suavizada, debido a su bajo costo. Poco se sabe sobre el comportamiento extructural de estas uniones, ya que las normas que generalmente se adoptan para el cálculo de las resistencias de las barras que componen el reticulado no consideran la reducción de inercia en las extremidades de las barras para la formación de este tipo de unión. Se ha constantado que al no considerar la reducción de la inercia en las extremidades de las barras aparecen com mayor frecuencia problemas de inestabilidad extructural que pueden llevar al colapso parcial o incluso total de la extructura. Por otro lado, existen estudios que comprueban la veracidad de las hipótesis de cálculo que fueron asumidas para este tipo de unión. Con el objetivo de comprender mejor este comportamiento, se abordan en este trabajo algunos aspectos extructurales y constructivos de las extructuras metálicas espaciales, a través de una serie de ensayos experimentales. Inicialmente se presenta un breve histórico de los sistemas extructurales, con informaciones generales sobre clasificación de las extructuras espaciales y los tipos de unión más usadas. Seguidamente se presentan los programas existentes en la PUC-RIO que fueron utilizados para el análisis extructural de la celosía espacial que sería ensayada. Se presenta también un breve algoritmo para el cálculo para una cobertura en celosía espacial. Finalmente se presentan los resultados experimentales de pruebas en escala real de una extructura de 12,0 x 12,0 n, evaluando los modos de ruínas presentes. Estes resultados se comparan con los valores de las resistencias nominales del proyecto siguiendo las recomendaciones de la norma.

[pt] Este trabalho procura apresentar e discutir, através do estudo de um caso especifico, alguns aspectos da análise de tensões em tubulações compostas por curvas em gomos. O problema estudado corresponde às condições de operação de um sistema que liga o reator a um vaso de pressão de uma planta de produção de ácido fosfórico. A elevada relação diâmetro/espessura deste duto impede que os procedimentos usuais do cálculo de flexibilidade de tubulações, baseados na teoria de vigas, sejam aplicados. Assim, foi utilizado o método dos elementos finitos através de elementos tipo casca. Esta análise numérica foi validada através de modelagens experimentais - extensometros elétricos e medidas de ovalização num modelo reduzido - e analitica - solução de Kitching. Foram também examinados os efeitos sobre o comportamento da tubulação devido aos flanges e diferentes condições de contorno impostas às suas extremidades. Alem disso, o procedimento de calculo sugerido pela norma ANSI/ASME foi discutido. / [en] The aim of this work is to present and discuss the structural behaviour of piping systems containning mitred bends. A duct that joins a reactor to a catch-all vessel of a phosporic acid production unit was studied under the thermal loads (in-plane) imposed during its operation. The pipe high diameter to thichness ratio makes unsuitable the approach of usual flexibility analysis (beam theory) so the finite element method was applied using shell elements. The finite element model was verified by an experimental analysis and by comparing results with those obtainned from a theoretical solution proposed by Kitching. The end effects due to flanges and the piping behaviour when different boundary conditions are imposed at its ends were studied. Also the ANSI/ASME standards for flexibility analysis were discussed.