[pt] Tradicionalmente, os equipamentos de elevação e transporte assumem uma posição de destaque na indústria, sendo as pontes rolantes os equipamentos mais utilizados. No caso da ThyssenKrupp Fundições Ltda., as pontes rolantes são responsáveis pelas principais paralisações dos negócios, trazendo prejuízos financeiros e operacionais. O emprego da IBR - Inspeção Baseada em Risco é bastante indicado para este tipo de equipamento, pois permite identificar as pontes rolantes que são críticas e deste modo estabelecer uma metodologia de inspeção eficiente, visando concentrar esforços nestes equipamentos de modo a reduzir seu risco de falha e garantir a manutenção dos negócios. Neste trabalho analisou-se um conjunto de pontes rolantes e componentes críticos da empresa ThyssenKrupp Fundições Ltda.. Para se cumprir este objetivo, foi aplicada a metodologia de IBR qualitativa para a análise do banco de dados de manutenção e inspeção. A teoria de IBR qualitativa usou uma matriz de risco COF x FOF (Conseqüência de Ocorrência de Falhas X Freqüência de Ocorrência de Falhas) onde cada uma das 20 pontes teve sua classe de risco estabelecida. Também foi feita a análise da freqüência de falhas dos componentes de todas as 20 pontes através dos registros de inspeção e manutenção localizados dentro do período de janeiro de 1995 a junho de 2002. Após a determinação das pontes rolantes críticas (risco alto e muito alto) e componentes críticos, foi elaborado um programa de inspeção para o gerenciamento dos mesmos, através de tabelas e fichas de inspeção onde a nova freqüência de inspeção foi calculada através da distribuição de probabilidade semi-empírica de Weibull. Além do programa de inspeção, foi proposta uma metodologia para análise dos resultados futuros obtidos com a aplicação do programa de inspeção e para proporcionar, através da realimentação do banco de dados, o contínuo aumento de sua eficiência. / [en] Traditionally, the transportation and elevation equipments assume a highlight position in the industry, being the overhead crane one of the mostly used equipments. As to the ThyssenKrupp Fundições Ltda, the overhead cranes are responsible for main causes for stopping of business, leading financial and operational lost. The use of RBI - Risk Based Inspection is very well indicated for this type of equipment since it allows the identification of which overhead cranes are critical and in this way the establish a mean of efficient inspection methodology, aiming to concentrate efforts on these equipments so as to reduce their failure risk and to guarantee the maintenance of the business. In this dissertation, a sub-set of overhead cranes and critical components of ThyssenKrupp Fundições Ltda was analyzed. In order to reach this objective, the RBI qualitative methodology was applied to the analysis of the maintenance and inspection database. The theory of the qualitative RBI used a risk matrix FOF x COF (Probability of Failure X Consequence of Failure) where each one of the 20 overhead crane had its class of risk established. Also, the components failure analysis frequency of all the 20 overhead cranes was made through the inspection registries situated in the period between January 1995 and June 2002. After determining the critical overhead crane (high and very high risk) and the critical components, an inspection program for their management was elaborated through means of table and inspection cards where the new inspection frequencies were determined through the Weibull distribution semi-empiric probability. Besides the inspection program, a methodology to analyze the future results obtained by the application of the inspection program was propose to offer suggestions for this continuous efficience raise.

[pt] A disseminação de programas computacionais que implementam o Método dos Elementos Finitos (MEF) influenciou a forma como os projetos estruturais são executados. Em projetos de pontes, onde os métodos simplificados de cálculo foram por muitos anos as principais formas de análise, o MEF se tornou uma ferramenta importante no processo. Atualmente os métodos simplificados complementam a utilização do MEF de diversas formas, desde o pré-dimensionamento dos elementos estruturais e fornecendo uma estimativa dos esforços cortantes e momentos fletores a serem encontrados, reduzindo a possibilidade de erros durante o projeto. Nos Estados Unidos a AASHTO LRFD (2012) apresenta um método simplificado de distribuição transversal de solicitações em suas especificações normativas que exige apenas o cálculo de um fator de distribuição. O objetivo deste trabalho é avaliar se este método pode ser usado como uma alternativa racional para o dimensionamento de pontes no Brasil. Para isso, foi necessário entender a diferença entre as normas brasileiras e americanas, sugerir um modelo de cálculo baseado na norma americana e que atenda às recomendações normativas brasileiras e validar este modelo com análises por elementos finitos e outros métodos simplificados. Os modelos de elementos finitos utilizados foram validados por meio da comparação dos resultados de suas análises com os resultados de testes de cargas em pontes realizados por outros autores. O modelo de cálculo proposto obteve para todas as situações analisadas resultados seguros, se mostrando capaz de determinar a distribuição transversal das solicitações e o deslocamento máximo das longarinas de pontes de vão único com vigas de concreto. Em pontes com vigas metálicas o método também obteve resultados seguros nas análises das solicitações, porém assim como os outros métodos simplificados, não é capaz de determinar de maneira confiável os deslocamentos máximos sofridos. Conclui-se, portanto, que a metodologia proposta pode ser utilizada no dimensionamento de pontes de um único vão no Brasil, desde que considerados os limites de aplicabilidade especificados. / [en] The dissemination of softwares that implement the Finite Element Method (FEM) influences the way the structural projects are made. For bridge projects, where the simplified methods have been for many years the main type of analysis, the FEM has become an important tool in the process. Currently the simplified methods complement the use of FEM in different ways, in the pre-dimensioning of the structural elements and providing an estimate of the shear and bending moments, reducing the possibility of errors during the design process. In the United States, AASHTO LRFD (2012) provides a simplified method for transverse wheel load distribution into their regulatory specifications that requires only the calculation of a load distribution factor. The objective of this work is to evaluate if this method can be used as a rational alternative for the design of bridges in Brazil. For this purpose, it was necessary to understand the difference between Brazilian and American standards, suggest a calculation model based on the American standard that meets Brazilian regulation and validate this model with FEM analysis and other simplified methods. The finite element models were validated by the comparison of the results of its analysis with the results of actual load tests on bridges performed by other authors. Safe results are obtained for all analyzed cases when using the proposed calculation model, therefore it was able to determine the transverse wheel load distribution and the maximum displacement of the stringers of bridges with only one span and concrete beams. In bridges with steel beams, the method also obtained safe results in the analysis of transverse wheel load distribution, but just as the others simplified methods, it is not able to determine the maximum displacements with high reliability. It follows, therefore, that the proposed methodology can be used in the design of bridges with one span in Brazil, if the applicability limits are specified.

[pt] Neste trabalho, apresenta-se um estudo numérico e experimental sobre o comportamento estrutural de um módulo de ponte tensegrity para pedestres com materiais naturais. Inicialmente é apresentado o conceito de estruturas tensegrity, destacando-se seu surgimento e atual contexto, aplicações e estudos relacionados a este sistema estrutural. Também é apresentada a importância e os benefícios da utlização de materiais naturais na construção civil. Um projeto de ponte tensegrity para pedestres realizado previamente é selecionado como objeto de estudo. Com base em suas principais características, realiza-se um protótipo do módulo da ponte em escala 1:25. Propõe-se um método construtivo considerando técnicas ajustáveis para montagem e desmontagem. Posteriormente, um protótipo em escala de aproximadamente 1:6 é construído utilizando colmos de bambu da família Phyllostachys aurea para as estroncas e cordas de sisal para os cabos. O módulo é instrumentado e ensaiado estatica e dinamicamente a fim de avaliar a influência das perdas de pretensão por fluência e relaxação sobre o comportamento da estrutura. Os resultados obtidos dos ensaios experimentais são comparados com as previsões numéricas obtidas com auxílio de modelo computacional quanto às tensões atuantes e os modos de vibração. Através do cruzamento dos dados foi possível determinar indiretamente o nível de pretensão aplicado no módulo tensegrity e avaliar a perda de pretensão ao longo do tempo. As investigações estática e dinâmica apresentaram considerável afinidade. / [en] In this work, a theoretical and practical study of the behavior of a tensegrity based pedestrian bridge constructed with natural materials is presented. Initially it is shown the concept of tensegrity structures, highlighting its emergence and current context, applications within civil engineering and studies related to this structural system. The importance and benefits of using natural materials in civil construction are also presented. A pedestrian bridge design made using tensegrity structure is designated as study object and a prototype of the bridge s module is built in 1:25 scale. A constructive method is proposed considering deployable techniques for assembly and disassembly. Subsequently, a prototype on a 1: 6 scale is built using Phyllostachys aurea bamboo culms for the struts and sisal ropes for the cables. The module is instrumented and tested statically and dynamically in order to understand the processes of loss of prestress and creep on the structure s behavior. The results obtained from the experimental tests are compared with the numerical predictions obtained with the aid of a computational model regarding the stresses and the vibration modes. Through the crossing of the data it was possible to indirectly determine the level of prestress applied in the tensegrity module and to evaluate the loss of prestress over time. The static and dynamic investigations showed considerable affinity.

[pt] As interações fluido-estrutura são muito comuns na engenharia mecânica e civil porque muitas estruturas, como pontes, plataformas de petróleo, linhas de transmissão ou turbinas eólicas, estão diretamente em contato com um fluido, que pode ser o ar, no caso de vento, ou água, que irá perturbar a estrutura através de ondas. Um papel importante do engenheiro é prevenir a falha da estrutura devido às instabilidades criadas pelas interações fluidoestrutura. Este trabalho apresentará em primeiro lugar todos os conceitos básicos necessários para o estudo de problemas de interação fluido-estrutura. Assim, é realizada uma análise dimensional visando classificar os problemas de fluido-estrutura. A classificação é baseada na velocidade reduzida, e algumas conclusões sobre as conseqüências das interações fluido-estrutura podem ser feitas em termos de estabilidade ou, o que é mais interessante, de instabilidade. De fato, usando modelos simplificados, pode-se mostrar instabilidades estáticas e dinâmicas, induzidas por fluxo, que podem ser críticas para a estrutura. As partes finais do trabalho apresentarão uma estrutura não-linear específica, uma ponte suspensa. Primeiro, a formulação de um modelo simplificado unidimensional é explicada e, em seguida, através de uma discretização por elementos finitos, é realizado um estudo dinâmico. Além disso, algumas conclusões são apresentadas sobre a dinâmica das pontes suspensas. A última parte deste trabalho apresenta um método que foi uma importante fonte de publicação para nós, o método de decomposição regular. / [en] Fluid-structure interactions are very common in mechanical and civil engineering because many structures, as bridges, offshore risers, transmission lines or wind turbines are directly in contact with a fluid, which can be air, which will be source of wind, or water, which will perturb the structure through waves. An important role of the engineer is to prevent structure failure due to instabilities created by the fluid-structure interactions. This work will first present all the basic concepts needed for the study of fluid-structure interaction problems. Thus, a dimensional analysis of those problems is performed and also all the equations governing such cases are presented. Then, thanks to the dimensional analysis made, a classification of problems, namely based on the reduced velocity, can be done and some conclusions concerning the consequences of the fluid-structure interactions can be drawn in terms of stability or, which is more interesting, instability. Indeed, using simplified models one can show static and dynamic flow-induced instabilities that may be critical for the structure. The final parts of the work will present a specific non-linear structure, a suspension bridge. First the formulation of a simplified one-dimensional model is explained and then, through a finite element discretization, a dynamical study is performed. Also, some conclusions are made concerning the dynamic of suspension bridges. The last part of this work presents a method that was an important source of publication for us, the Smooth Decomposition method.