[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] 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 tem como objetivo principal a aplicação do método híbrido dos elementos de contorno a problemas da mecânica da fratura linearmente elástica. São apresentados os desenvolvimentos de várias formulações e os principais aspectos das implementações computacionais referentes a cada uma delas. A consistência mecânica do método híbrido dos elementos de contorno facilita sobremaneira a compreensão dos diversos fatores envolvidos em sua aplicação à mecânica da fratura. Isto ocorre porque o apelo físico do método garante a interpretação adequada dos problemas presentes na análise dos mais diversos fenômenos da mecânica do contínuo. A contribuição mais relevante deste trabalho consiste na determinação de maneira rápida e direta do fator de intensidade de tensão em estruturas bidimensionais da elasticidade plana. Os efeitos de abertura e deslizamento das faces da trinca são considerados a partir da introdução de uma solução fundamental hipersingular, cujo entendimento físico é facilitado devido à consistência variacional do método híbrido. É proposta a utilização de uma função de Green, referente à série de Williams, nos nós do modelo estrutural correspondentes às pontas das trincas. Esta sistemática introduz os fatores de intensidade de tensão, modos I e II, como incógnitas do problema, sendo obtidos a partir da resolução do sistema de equações provenientes do método. Durante todo o desenvolvimento, são mostrados vários exemplos que validam e comprovam a aplicabilidade das formulações propostas, demonstrando a potencialidade do método quando aplicado à mecânica da fratura. / [en] Aim of this work is the application of the hybrid boundary element method to problems of the linear elastic fracture mechanics. Several formulations are introduced and the most relevant aspects of computational implementation are discussed. The mechanical consistency of the hybrid boundary element method enables the adequate mathematical description of the stress field related to a cracked continuum. The main attempt of this dissertation is to develop a computationally simples and fast procedure for the determination of stress intensity factors in two- dimensional elasticity. The effects of opening and sliding of the crack surfaces are considered by means of a hipersingular stress function, which are dealt with adequately in the frame of the variational formulation. It is shown that the stress series proposed by Williams for the local field around a crack tip may be considered as a Green´s function. As a consequence, the stress intensity factors corresponding to both Modes I and II are obtained as primary unknowns of the problem. Several numerical examples are presented in order top validate the formulations proposed. This shows the potentiality of the hybrid boundary element method for dealing with problems of the fracture mechanics. / [es] Este trabajo tiene como objetivo principal la aplicación del método híbrido de los elementos de contorno a problemas de mecánica de fracturas linealmente elásticas. Se describen varias formulaciones y los principales aspectos de su implementación computacional. La consistencia mecánica del método híbrido de los elementos de contorno facilita la comprensión de los diversos factores involucrados en su aplicación a la mecánica de fracturas. Esto ocurre porque el caracter físico del método garantiza la interpretación adecuada de los problemas que se presentan en el análisis de los más diversos fenómenos de la mecánica del contínuo. La contribuición más relevante de este trabajo consiste en la determinación de manera rápida y directa del factor de intensidad de tensión en extructuras bidimensionales de elasticidad plana. Son considerados los efectos de abertura y deslizamiento de las caras de la trinca a partir de la introducción de una solución fundamental hipersingular, cuya comprensión física se facilita debido a la consistencia variacional del método híbrido. Se propone la utilización de una función de Green, de la serie de Williams, en los nodos del modelo extructural correspondiente a las puntas de las trincas. Esta sistemática introduce los factores de intensidad de tensión, modos I y II, como incógnitas del problema, y se obtienen a partir de la resolución del sistema de ecuaciones provenientes del método. Durante todo el desarrollo, se muestran varios ejemplos que evalúan y comprueban la aplicabilidad de las formulaciones propuestas, demostrando la potencialidad del método cuando se aplica a la mecánica de fracturas.