[pt] Neste trabalho são apresentados os efeitos do processo de curvamento a quente por indução na microestrutura e nas propriedades mecânicas do tubo API 5L X80, fabricado pelo processo UOE, com chapa produzida através do processo de laminação controlada sem resfriamento acelerado. O curvamento foi realizado com aquecimento localizado, provocado por uma bobina de alta freqüência, seguido de resfriamento por jatos de água. O tubo curvado foi avaliado e comparado com o tubo reto. Adicionalmente, foi realizado um tratamento térmico de revenido em parte da região curvada. Foram realizados ensaios mecânicos de tração, microdureza e impacto Charpy-V, análises dimensionais e avaliação microestrutural. Verificou-se uma alteração significativa na microestrutura da região curvada, resultando em uma curva com menores valores de temperatura de transição e limite de escoamento inferior ao do tubo original e ao requerido por norma. O tratamento térmico aplicado na região curvada, mostrou-se eficiente para elevar o limite de escoamento para valores acima do mínimo especificado pela norma API 5L para o X80. / [en] The present work discusses the effect of the induction bending process on the microstructure and the mechanical properties of an API 5L X80, 20 pipe produced by the UOE process. The key characteristic of the pipe was the manufacturing process of the steel plate, involving thermomechanical controlled rolling without accelerated cooling. The pipe bending was carried out applying local induction heating followed by water quenching and a further temper heat treatment was applied to the curved section. The methodology of analysis compared the curved section with the original body pipe, taking into account dimensional analysis, microstructural evaluation and mechanical tests which included Charpy-V impact, tensile and microhardness. A significant microstructural change and decrease, not only in the transition temperature, but also in the yield strength ocurred after induction bending, this reduction was below the standard requirements. The subsequent tempering heat treatment applied to the curved section produced an increase in the yield strength to achieve the API 5L requirements for this class of steel.

[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] As cargas concentradas em vigas de aço são freqüentemente encontradas na prática da engenharia civil. Nas situações onde o local de aplicação da carga é fixo, enrijecedores transversais de alma podem ser usados para aumentar a resistência, mas devem ser evitados sempre que possível por razões econômicas. Para cargas móveis, é fundamental conhecer a resistência última das almas não enrijecidas. Diversas teorias foram desenvolvidas para uma melhor formulação deste problema mas, ainda assim, o erro das fórmulas de previsão é superior a 20%. Duas são as causas desta dificuldade de se encontrar uma equação mais precisa: o grande número de parâmetros que influenciam o comportamento de uma viga sujeita a cargas concentradas, e o número insuficiente de dados experimentais presentes na literatura para o desenvolvimento de uma análise paramétrica completa. Se por um lado a criação de novos resultados experimentais é um processo que envolve tempo e dinheiro, os métodos numéricos utilizados para gerar novos dados ainda apresentam diferenças significativas. As redes neurais foram inspiradas na estrutura do cérebro, a fim de apresentarem características humanas como o aprendizado por experiência e a generalização de novos exemplos a partir dos apresentados. Estas características mostram a possibilidade da utilização das redes neurais no estudo de problemas complexos, de difícil resolução por programas convencionais, como a previsão da carga última de vigas de aço sujeitas a cargas concentradas. Este trabalho tem o objetivo de avaliar e investigar o comportamento estrutural de cargas concentradas, através de uma análise paramétrica que permita identificar a influência dos diversos parâmetros que controlam o problema. Para viabilizar esta análise, torna-se necessária a geração de novos dados. Desta forma, será investigada a possibilidade da aplicação das redes neurais na previsão da carga crítica de vigas sujeitas a cargas concentradas, a partir de um treinamento destas redes utilizando os resultados experimentais existentes na literatura. Uma revisão bibliográfica do problema foi feita, bem como uma avaliação criteriosa dos resultados a serem utilizados no treinamento das redes. Para a avaliação e/ou novo treinamento do modelo de redes neurais, também foi estudada a utilização de resultados numéricos gerados através do método de elementos finitos. Estas simulações numéricas foram executadas utilizando um sistema de interface desenvolvido neste trabalho para integrar programas de pré-processamento, análise e pós- processamento. As simulações numéricas encontradas na literatura também foram analisadas para avaliar sua incorporação ao conjunto de dados de treinamento de redes neurais. A partir da validação do modelo de redes neurais adotado, através de uma comparação dos resultados fornecidos pelas redes com os valores fornecidos pelas fórmulas de previsão existentes, uma análise paramétrica poderá ser executada dentro dos limites do treinamento das redes neurais. Estas redes poderão então ser utilizadas como uma nova ferramenta na previsão da carga crítica de vigas de aço submetidas a cargas concentradas. Os resultados obtidos neste trabalho poderão permitir, no futuro, o desenvolvimento de uma fórmula de projeto mais precisa. De posse desta nova fórmula, uma sugestão para sua incorporação em normas de projeto de estruturas de aço poderá ser feita, garantindo desta forma um dimensionamento mais seguro e econômico. / [en] Concentrated loads on steel beams are frequently found in structural engineering practice. In situations where the location of the load is fixed, traverse web stiffeners can be used to provide an adequate increased resistance, but for economic reasons should be avoided whenever possible. For moving loads, the knowledge of the unstiffened web resistance becomes imperative. Many theories were developed for a better understanding of the problem, however, a 20% error is still present in the current design formulas. A more accurate design formula for this structural problem is very difficult to be obtained, due to the influence of several interdependent parameters. On the other hand, creating new experimental results is very expensive and time consuming. As an alternative, numerical methods were used to generate new data but they still present significant differences. The neural networks were inspired in brain structure, to present human characteristics such as: learning from experience; and generalization of new data from a current set of standards. These characteristics demonstrate the possibility of using the neural networks to investigate complex problems which could not be solved by conventional programs, such as the forecasting of the ultimate strength of steel beams subjected to concentrated loads. The main objective of this work is to investigate the structural behavior of concentrated loads, by means of a parametrical analysis. This analysis can surely help to identify the influence of the several interdependent parameters. Thus, the possibility of using neural networks to generate new data is investigated. A literature survey of the problem is presented, as well as a critical evaluation of the experimental results to be used as the training data set of the neural networks. In order to evaluate or train the neural networks, the use of finite element simulations will be analyzed. These numerical simulations will be performed using a finite element method interface system which was developed to integrate the preprocessing, analysis and post-processing programs. The use of numerical results present in the literature is also analyzed and discussed. In order to validate the neural networks model, the results are compared with existing design formulas enabling the parametrical analysis to be executed. The neural networks model can also be used as a new tool to forecast the ultimate load of steel beams subjected to concentrated loads. / [es] Las cargas concentradas en vigas de acero son frecuentemente encontradas en la práctica de la ingeniería civil. En las situaciones donde el local de aplicación de la carga es fijo, enrijecedores transversales de alma pueden ser usados para aumentar la resistencia, mas deben ser evitados siempre que sea posible por razones económicas. Para cargas móviles, es fundamental conocer la resistencia de las almas no enrijecidas. Aunque diversas teorías han sido desarrolladas para obtener una mejor formulación de este problema, todavía el error de las fórmulas de previsión es superior al 20%. La dificuldad de encontrar una ecuación más precisa tiene dos causas: el gran número de parámetros que influyen en el comportamiento de una viga sujeta a cargas concentradas, y el número insuficiente de datos experimentales presentes en la literatura para el desarrollo de un análisis paramétrico completo. Si por un lado la creación de nuevos resultados experimentales es un proceso que lleva tiempo y dinero, los métodos numéricos utilizados para generar nuevos datos presentan diferencias significativas. Las redes neurales fueron inspiradas en la extructura del cerebro, con el objetivo de representar características humanas como el aprendizaje por experiencia y la generalización de nuevos ejemplos a partir de los presentados. Estas características indican la posibilidad de utilizar las redes neurales en el estudio de problemas complejos, de difícil resolución por programas convencionales, como la previsión de la carga de vigas de acero sujetas a cargas concentradas. Este trabajo tiene como objetivo evaluar e investigar el comportamiento extructural de cargas concentradas, a través de un análisis paramétrico que permita identificar la influencia de los diversos parámetros que controlan el problema. Para realizar este análisis, se hace necesario generar nuevos datos. De esta forma, se investigará la posibilidad de aplicar redes neurales en la previsión de la carga crítica de vigas sujetas a cargas concentradas, utilizando los resultados experimentales existentes en la literatura como conjunto de entrenamiento. Fue realizada una revisión bibliográfica del problema, así como una evaluación de los resultados a utilizar en el entrenamiento de las redes. Para la evaluación y/o nuevo entrenamiento del modelo de redes neurales, se estudió la utilización de resultados numéricos generados a través del método de elementos finitos. Estas simulaciones numéricas se ejecutaron utilizando un sistema de interface desarrollado en este trabajo para integrar programas de preprocesamiento, análisis y posprocesamiento. Las simulaciones numéricas encontradas en la literatura también fueron analizadas para evaluar su incorporación al conjunto de datos de entrenamiento de la red neural. A partir de la evaluación del modelo de redes neurales adoptado, se comparan los resultados obtenidos a través de la red neural con los resultados que arrojan las fórmulas de previsión existentes. Estas redes podrán ser utilizadas como una nueva herramienta en la previsión de la carga crítica de vigas de acero sometidas a cargas concentradas. Los resultados obtenidos en este trabajo podrán permitir, en el futuro, el desarrollo de una fórmula de proyecto más precisa. Ya con esta nueva fórmula, se podrá sugerir su incorporación en normas de proyecto de extructurasde acero, garantizando de esta forma un dimensionamento más seguro y económico.

[pt] Atualmente, o intercâmbio eletrônico de dados é uma importante ferramenta para as parcerias entre empresas de setores competitivos do mercado global. A indústria da construção civil também necessita usufruir os benefícios oferecidos pelo trabalho colaborativo, através de ferramentas desenvolvidas segundo os conceitos da Engenharia Simultânea, como sistemas integrados para planejamento e projeto em CAD. Este trabalho propõe um ambiente de integração de sistemas de planejamento e de projeto na construção de estruturas de aço. O princípio básico deste ambiente é facilitar a relação entre as diversas atividades, como o planejamento da construção, o projeto e a montagem da estrutura e a análise de custos. Uma das premissas adotadas é que as tarefas básicas do sistema integrado são executadas por programas já existentes e utilizados normalmente pelo mercado, com o objetivo de minimizar o impacto do uso deste padrão de desenvolvimento. A integração entre os diversos módulos é feita através dos recursos disponibilizados pela Internet. Tendo em vista a consolidação da Internet como um padrão de comunicação e um banco de dados como ponto central de toda a integração proposta, as principais tarefas deste trabalho consistem na definição de um modelo de dados utilizando um padrão estabelecido para a comunicação entre os diversos programas e o desenvolvimento de um protótipo da arquitetura proposta para a integração dos diversos módulos. Estudos amplos têm sido feitos para o desenvolvimento de um padrão completo para representação de dados de um projeto de estruturas de aço. Este trabalho utiliza o padrão CIS/2, publicado para o projeto CIMsteel, e que envolve o trabalho de diversas organizações representativas de várias áreas da indústria da construção civil. / [en] Nowadays, electronic data interchange is an important tool for the partnership between companies from global market competitive sectors. The steel construction industry can also benefit from the collaborative work, through tools developed according to the concepts of the Concurrent Engineering, such as CAD design integrated systems. This work proposes an environment for integration of steel construction design and building planning systems. The basic principle of this environment is to facilitate the relationship amongst the several activities involved, such as the construction planning, the structure project, structural assembly and the cost evaluation. One of the adopted proposition is that the basic tasks of the integrated system are executed by software already available in the market and used in current professional ativities, with the objective of minimizing the impact of the use of this development standard. System modules are integrated by the Internet resources. With the consolidation of the Internet as means of communication and a database as the central point of all the proposed integration, the main task of this work consists on the definition of a data model using an established procedure for the inter-programs communication. Another task is the development of a prototype of the proposed architecture for the several modules integration. Worldwide studies have been made for the development of a complete standard for representation of steel structures data. This work uses the CIS/2 pattern, published for the CIMsteel project, with involvement of several representative organizations of many construction industry areas.

Philosophiae Doctor - PhD / Wireless sensor networks (WSNs) have become a popular research area that is widely gaining the attraction from both the research and the practitioner communities due to their wide area of applications. These applications include real-time sensing for audio delivery, imaging, video streaming, and remote monitoring with positive impact in many fields such as precision agriculture, ubiquitous healthcare, environment protection, smart cities and many other fields. While WSNs are aimed to constantly handle more intricate functions such as intelligent computation, automatic transmissions, and in-network processing, such capabilities are constrained by their limited processing capability and memory footprint as well as the need for the sensor batteries to be cautiously consumed in order to extend their lifetime. This thesis revisits the issue of the energy efficiency in sensor networks by proposing a novel clustering approach for routing the sensor readings in wireless sensor networks. The main contribution of this dissertation is to 1) propose corrective measures to the traditional energy model adopted in current sensor networks simulations that erroneously discount both the role played by each node, the sensor node capability and fabric and 2) apply these measures to a novel hierarchical routing architecture aiming at maximizing sensor networks lifetime. We propose three energy models for sensor network: a) a service-aware model that account for the specific role played by each node in a sensor network b) a sensor-aware model and c) load-balancing energy model that accounts for the sensor node fabric and its energy footprint. These three models are complemented by a load-balancing model structured to balance energy consumption on the network of cluster heads that forms the backbone for any cluster-based hierarchical sensor network. We present two novel approaches for clustering the nodes of a hierarchical sensor network: a) a distance-aware clustering where nodes are clustered based on their distance and the residual energy and b) a service-aware clustering where the nodes of a sensor network are clustered according to their service offered to the network and their residual energy. These approaches are implemented into a family of routing protocols referred to as EOCIT (Energy Optimization using Clustering Techniques) which combines sensor node energy location and service awareness to achieve good network performance. Finally, building upon the Ant Colony Optimization System (ACS), Multipath Routing protocol based on Ant Colony Optimization approach for Wireless Sensor Networks (MRACO) is proposed as a novel multipath routing protocol that finds energy efficient routing paths for sensor readings dissemination from the cluster heads to the sink/base station of a hierarchical sensor network. Our simulation results reveal the relative efficiency of the newly proposed approaches compared to selected related routing protocols in terms of sensor network lifetime maximization.

In einer von Vernetzung und Globalisierung geprägten Umwelt wächst der Wettbewerbsdruck auf die Unternehmen am Markt stetig. Die effektive Nutzung der Ressourcen einerseits und die enge Zusammenarbeit mit Lieferanten und Kunden andererseits führen für nicht wenige Unternehmen des industriellen Sektors zu entscheidenden Wettbewerbsvorteilen, die das Fortbestehen jener Unternehmen am Markt sichern. Viele Unternehmen verstehen sich aus diesem Grund als Bestandteil so genannter Supply Chains. Die unternehmensübergreifende Steuerung und Optimierung des Wertschöpfungsprozesses stellt ein charakteristisches Problem des Supply Chain Managements dar und besitzt zur Erzielung von Wettbewerbsvorteilen hohes Potential. Produktionsnetzwerke sind ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt der Professur für Produktionswirtschaft und Industriebetriebslehre an der TU Chemnitz. Das Extended Value Chain Management (EVCM) stellt ein kompetenzorientiertes Konzept für die Bildung und zum Betrieb hierarchieloser temporärer regionaler Produktionsnetzwerke im Sinne virtueller Unternehmen dar. Gegenstand dieser Arbeit ist ein diskretes Optimierungsproblem, dass einen mehrstufigen Entscheidungsprozesses unter Berücksichtigung mehrerer Ziele abbildet, der sich bei der Auswahl möglicher Partner in einem Produktionsnetzwerk nach dem Betreiberkonzept des EVCM ergibt. Da mehrere Zielstellungen bestehen, werden grundlegende Methoden der mehrkriteriellen Optimierung und Entscheidung erörtert. Neben der Vorstellung des Problems sollen mehrzielorientierte Ansätze im Sinne einer Pareto-Optimierung auf Basis des Dynamic Programmings als Verfahren zur Bestimmung von Optimallösungen sowie Ant Colony Optimization zur näherungsweisen Lösung vorgestellt werden. Darauf aufbauend werden verschiedene Möglichkeiten der Hybridisierung beider Methoden diskutiert. Die entwickelten Ansätze werden auf ihre Eignung im Rahmen der informationstechnischen Umsetzung des EVCM-Konzepts untersucht und einer Evaluierung unterzogen. Hierzu werden verschiedene Kennzahlen zur Beurteilung der Verfahren entwickelt. Die modellierten Algorithmen und entwickelten Konzepte beschränken sich nicht ausschließlich auf das betrachtete Problem, sondern können leicht auf Probleme mit ähnlichen Eigenschaften übertragen werden. Insbesondere das NP-vollständige mehrkriterielle Kürzeste-Wege-Problem stellt einen Spezialfall des behandelten Optimierungsproblems dar.

[pt] O presente trabalho investigou o comportamento mecânico de compósitos cimentícios do tipo SHCC (Strain Hardening Cementitious Composites) de resistência comum e alta resistência, reforçados com fibras de PVA, UHMWPE (polietileno de peso molecular ultra-elevado), aço e reforços híbridos. Para o estudo, o volume total de fibras foi mantido constante em 2,0 por cento, com objetivo de manter a trabalhabilidade dos compósitos. As fibras de PVA e polietileno foram parcialmente substituídas por fibras de aço na proporção de 0,5 por cento e 1,0 por cento e a resposta mecânica foi estudada a partir de ensaios de tração direta, flexão de quatro pontos em placas e ensaios de flexão de três pontos em prismas com entalhe. O padrão de fissuração foi analisado utilizando imagens de alta resolução. O efeito escala dos compósitos reforçados com fibras de PVA e polietileno também foi investigado através de ensaios de tração direta e de flexão de quatro pontos utilizando dois tamanhos de corpos de prova. Os resultados mostraram que as fibras de PVA têm melhor desempenho que as fibras de polietileno para matrizes de resistência comum e que para ambas as matrízes, a substituição parcial das fibras de polietileno e PVA por fibras de aço tem o benefício de aumentar a resistência, mas promove redução na capacidade de deformação dos compósitos. O estudo sobre o efeito-escala também mostrou que a resposta mecânica destes materiais muda com a geometria dos corpos de prova. Por último, os compósitos foram utilizados como materiais de reparo estrutural em vigas submetidas a dano prévio e os resultados mostraram a viabilidade da utilização do SHCC como material de reparo. / [en] The present work investigated the mechanical behavior of normal and highstrength Strain Hardening Cementitious Composites (SHCC) reinforced with PVA, UHMWPE (ultra-high molecular weight polyethylene), steel and hybrid fibers. For the study, the total volume of fibers was kept constant at 2.0 percent in order to maintain the workability of the composite system. PVA and polyethylene were partially replaced by steel fibers in 0.5 percent and 1.0 percent. The mechanical response was measured under direct tension tests, four-point bending tests on plates and three point-bending tests on notched specimens. The crack pattern was investigated using high resolution image capturing procedure. The size-effect of the composites reinforced with PVA and polyethylene fibers was also investigated under direct tension test and four-point bending tests using two sizes of specimens. The results have shown that PVA fibers have a better performance than polyethylene fibers for normal strength matrices and that for both normal and high strength matrices the partial replacement of polyethylene and PVA fibers by steel fibers has the benefit of increasing the strength, but it reduces the strain capacity of the composites. The investigation about the size-effect also have shown that mechanical response of these composites changes with the geometry of the specimens. Finally, the composites were used as structural repair in beams subjected to previous damage and the results verified the feasibility of SHCC as a repair material.

[pt] O efeito da protensão pode ser introduzido sobre estruturas de aço em forma de arco, de tal modo que é adicionado um estado de tensões oposto ao estado proveniente da ação de sucção do vento. Dentro deste escopo, o presente trabalho de pesquisa visa apresentar os resultados obtidos com a modelagem numérica, através do Método dos Elementos Finitos (MEF), sobre o comportamento estrutural de treliças de aço utilizadas no projeto de coberturas protendidas. Para tal, a modelagem numérica é realizada com base em formulações não lineares, com o uso do programa computacional ANSYS, avaliando-se o comportamento estrutural de modelos de treliças de aço em forma de arco até o regime de ruptura. Considerando-se a complexidade do comportamento das treliças em estudo, foram feitas análises com inclusão do efeito da não linearidade física. Com base nos resultados obtidos por meio de uma análise paramétrica, no que tange a comparações entre os valores de resistência das treliças protendidas investigadas, são estabelecidas conclusões e recomendações de projeto. Cabe ressaltar que a economia de material obtida na solução estrutural com base no uso da protensão é resultante do aumento dos níveis de forças de tração nas barras da estrutura, diminuindo-se os de compressão que são menos eficientes. Assim, as soluções estruturais com protensão apresentam diversas vantagens que compensam o seu custo adicional. / [en] Prestressing forces can be introduced on arched steel structures in such a way that a state of tensile stresses is added which to the existing state counteract the state introduced by the wind negative pressures. Within this scope, the present research aims to present the results obtained with the numerical modeling through the Finite Element Method (FEM) on the structural behavior of steel trusses used in the design of prestressed roof structures. For this purpose, the numerical modeling is performed based on non-linear formulations using the ANSYS software in order to evaluate the structural behavior of arched steel trusses modelled up to failure. Considering the complexity of the behavior of the trusses studied, some structural analysis were carried out including the effects of physical nonlinearities. Based on the results obtained through an extensive parametric analysis, with respect to comparisons between the resistance values of the investigated prestressed trusses, conclusions and design recommendations are established. It should be noted that the material savings achieved by the use of prestressing is the resultant from the increase of tensile state of stresses in the bars of the structure, thus reducing the compression stresses, which are less efficient. In this sense, the structural solutions with prestressed trusses have several advantages that compensate for the additional cost of prestressing.

[pt] Pontes rodoviárias são estruturas sujeitas à ação conjunta de fadiga e corrosão. Nesse sentido, este trabalho propõe um protótipo de sistema para auxiliar na tomada de decisão sobre a manutenção de pontes de viga de aço, no qual apenas pontes simplesmente apoiadas são consideradas. O sistema considera os efeitos da corrosão-fadiga e estima o tempo de vida útil dessas estruturas a partir de uma análise de confiabilidade estrutural. Tal análise é baseada nas curvas S-N para fadiga da norma americana AASHTO e na regra do acúmulo de dano de Miner. Para considerar a perda de material e a perda de resistência causadas pela corrosão, são realizados ajustes nos parâmetros de fadiga do modelo de confiabilidade utilizado. Além disso, algumas alternativas de manutenção que reduzem a taxa de degradação são consideradas no sistema com a correção dos parâmetros de corrosão do material. O sistema utiliza uma rede neural artificial para estimar as tensões nas vigas de aço com a passagem de um veículo de fadiga da AASHTO a partir de dados geométricos e de material da ponte. A base de dados utilizada para o desenvolvimento da rede neural foi criada a partir de resultados de simulações por elementos finitos. O ciclo de vida de uma ponte de aço projetada conforme a norma americana é simulado usando o sistema proposto. Através dessa simulação, conclui-se que o tempo de vida útil da mesma está relacionado com a combinação dos parâmetros de tráfego e da agressividade do ambiente. Conclui-se também que o aumento no volume de tráfego médio diário de caminhões (ADTT) pode causar uma redução de 48 por cento a 76 por cento na vida útil e dependendo do aumento na sua taxa de crescimento anual a redução pode ser de até 80 por cento. As alternativas de lavagem da superestrutura proporcionam ganho de vida útil para todos os ambientes, sobretudo no ambiente marinho (podendo chegar até 30 por cento). No entanto, em alguns dos cenários de tráfego testados nas simulações esse ganho não é suficiente para garantir o tempo de vida útil mínimo recomendado pela AASHTO. / [en] Highway bridges are structures subjected to the both action of fatigue and corrosion. In this sense, this research proposes the prototype of a system to assist in the maintenance decision making process of steel beam bridges, in which only simply supported steel girder bridges are considered. The system contemplates the effects of corrosion-fatigue and estimates the lifetime of these structures based on a structural reliability analysis. Such analysis is based on AASHTO S-N fatigue curves and Miner s damage accumulation rule. In order to account for material and resistance loss caused by corrosion, adjustments are made to the fatigue parameters of the reliability model used. In addition, some maintenance strategies that reduce the rate of corrosion are considered in the system by correcting the corrosion parameters of the material. The system uses an artificial neural network model to estimate the stresses in steel beams under the passage of an AASHTO fatigue vehicle using geometric and material data from the bridge. The database used for the development of the neural network was created from finite element simulations results. The life cycle of a steel bridge, designed according to the AASHTO American standard, is simulated using the proposed system. Through this simulation, it is concluded that the structure s lifetime is related to the combination of traffic parameters and the environment corrosivity. It is also observed that the increase in the average daily truck traffic (ADTT) can cause a reduction from 48 percent to 76 percent in the bridge s lifetime and depending on its annual growth increase rate the reduction can go up to 80 percent. Maintenance alternatives for the superstructure such as washing provide a lifetime gain for all environments, especially in the marine environment (up to 30 percent). However, in some of the tested traffic scenarios this gain is not sufficient to guarantee the minimum service life recommended by AASHTO.

[pt] O objetivo deste trabalho é contribuir para um melhor entendimento do comportamento à força cortante de vigas de concreto armado sem e com fibras de aço via seus mecanismos resistentes. Para isto, foi feita ampla revisão do estado da arte e, com base nesta revisão, planejado o estudo experimental realizado. Este estudo contemplou quatro composições de concretos que visaram resistência à compressão em torno de 40MPa, variando-se o teor em volume (Vf = 0,0 por cento, 0,5 por cento ou 1,0 por cento) e o fator de forma das fibras (lf/df = 45 ou 80). Além dos ensaios de caracterização dos materiais, realizaram-se ensaios para estudo dos efeitos de pino e de engrenamento dos agregados, além de ensaios de vigas sem estribos com relação entre vão de cisalhamento e altura útil igual a 2,55. Constatou-se influência de Vf(lf/df) nos efeitos de pino e de engrenamento dos agregados, bem como no comportamento das vigas. O emprego da Correlação de Imagem Digital (CID) permitiu acompanhar a fissuração dos espécimes ensaiados e a obtenção de informações para a proposição de modelos teóricos para análise dos efeitos de pino e de engrenamento dos agregados. Os dados de fotogrametria obtidos nos ensaios das vigas permitiram avaliar a formação e a cinemática da fissura diagonal crítica e, com base nesses dados e nos modelos aqui propostos e em outros apresentados na literatura, buscou-se analisar a contribuição dos mecanismos resistentes em diferentes estágios de carregamento. Foi possível observar que vigas semelhantes podem apresentar posição, forma e cinemática da fissura crítica diferenciadas, embora com respostas globais próximas. Em decorrência disso, as contribuições dos mecanismos resistentes também resultam diferentes. / [en] The objective of this work is to contribute to a better understanding of the shear behavior of reinforced concrete beams without and with steel fibers via their resistant mechanisms. For this, a comprehensive review of the state of the art was made and, based on this review, the experimental study carried out was planned. This study contemplated four concrete compositions that aimed a concrete compressive strength around 40MPa, varying the volume content (Vf = 0.0 percent, 0.5 percent or 1.0 percent) and the aspect ratio of the fibers (lf /df = 45 or 80). In addition to the materials characterization tests, tests were carried out to study the dowel action and the aggregate interlock effects and also tests of beams without stirrups with span to effective depth ratio of 2.55. Influence of Vf(lf/df) in the dowel action and the aggregate interlock effects, as well as in the behavior of the beams was observed. The use of Digital Image Correlation (DIC) allowed monitoring the cracking of the tested specimens and to obtain information that led to theoretical models to analyze the dowel action and the aggregate interlock effects. The obtained photogrammetry data during the beams tests made it possible to follow the formation and kinematics of the critical diagonal crack and, based on these data and on the models proposed here and on others presented in the literature, the contribution of the resistant mechanisms in different loading stages was analyzed. It was possible to observe that similar beams may present differentiated position, shape and kinematics of the critical diagonal crack, although with similar global responses. As a result, the contributions of the resistant mechanisms are also different.