Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Estrutural, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Rogério Martins

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-01-14T17:01:05Z No. of bitstreams: 1 2015_AurélioAugustoCunha.pdf: 8962557 bytes, checksum: 74c9be9c495c7a5c9a9a27b3ed9c2b6e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-02-25T13:29:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_AurélioAugustoCunha.pdf: 8962557 bytes, checksum: 74c9be9c495c7a5c9a9a27b3ed9c2b6e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-25T13:29:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_AurélioAugustoCunha.pdf: 8962557 bytes, checksum: 74c9be9c495c7a5c9a9a27b3ed9c2b6e (MD5) / O objetivo deste trabalho é realizar uma análise não linear geométrica de pórticos planos utilizando a formulação co-rotacional como descrição cinemática. Discretizam-se os pórticos planos com elementos de viga que unificam as teorias de Bernoulli e Timoshenko, denominados elementos de viga unificados. Inicialmente, obtém-se a matriz de rigidez para um elemento de viga unificado linear através do princípio dos trabalhos virtuais complementares com o propósito de verificar a ocorrência do fenômeno de travamento por cisalhamento. Conclui-se que a matriz de rigidez obtida apresenta fatores de correção de rigidez que não permitem a ocorrência do fenômeno de travamento por cisalhamento para elementos de viga formulados através de interpolação linear para deslocamentos e rotações. Aplicando a formulação co-rotacional para a análise não linear, a matriz de rigidez tangente do elemento de viga unificado é obtida através do princípio dos trabalhos virtuais complementares e da adoção dos modos naturais de deslocamento. As trajetórias de equilíbrio são fornecidas através de uma análise incremental-iterativa baseada no método de Newton-Raphson combinado com uma técnica de comprimento de arco. As soluções numéricas obtidas neste trabalho são comparadas com as encontradas por outros autores na literatura, comprovando-se o bom desempenho da formulação implementada. / The purpose of this work is to perform a geometric nonlinear analysis of plane frames using the co-rotational formulation as a kinematic description. The plane frames are discretized with beam elements that unify the Bernoulli and Timoshenko’s theory, known as unified beam elements. Initially, the stiffness matrix of a linear unified beam element is obtained by the principle of complementary virtual work to verify the occurrence of shear locking phenomenon. From this analysis, the results show that the stiffness matrix have stiffness correction factors that do not allow the shear locking phenomenon for those beam elements formulated by linear interpolation of displacements and rotations. Applying the co-rotational formulation to perform the nonlinear analysis, the tangent stiffness matrix to the unified beam element is obtained by the application of the principle of complementary virtual work and by the adoption of the natural modes of displacements. Newton- Raphson’s method is combined with some arch-length technique to provide the equilibrium paths of the examples by the iterative-incremental analysis. The numerical solutions obtained by this work are compared with the results published by other authors in literature, proving the good performance of the implemented formulation.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-08-04T12:13:43Z No. of bitstreams: 1 137164.pdf: 1880313 bytes, checksum: 378297a924c3eee8ba94f3701e4a1d73 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-04T12:13:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 137164.pdf: 1880313 bytes, checksum: 378297a924c3eee8ba94f3701e4a1d73 (MD5) Previous issue date: 1974-12 / O processo semi-analítico em elementos finitos é aqui utilizado na análise estática linear de estruturas tridimensionais particulares. É dada ênfase à análise de estruturas de pontes, de seções transversais arbitrárias e de eixos reto, circular ou oblíquo, tendo ou não transversinas intermediárias e com extremos apoiados. As variações, tanto das características dos materiais quanto da geometria do sólido, segundo o eixo da estrutura, são conseguidas representando por séries as variações das propriedades mecânicas dos materiais. Além das propriedades dos materiais, também são representadas por expansões em séries de FOURIER da coordenada segundo o eixo da estrutura, todas as demais variáveis dependentes. Devido ao desenvolvimento em série das variações das propriedades mecânicas, o sistema de equações resultante torna-se completamente acoplado e necessita ser resolvido simultaneamente. Grupando todos os coeficientes de FOURIER em cada ponto nodal, consegue-se tornar com características de faixa, a matriz de rigidez acoplada da estrutura. A solução do sistema é obtida pelo Método de Gauss, em blocos. Apresenta-se um programa automático e sua aplicação a alguns exemplos. / In this dissertation it is presented a numerical analysis of tridimensional structures, using the semi-analytical finite element process. The analysis is focused on simple supported, curved, skew or retangular bridges with arbitrary cross section. The analysis allows the consideration of diaphragms. The mechanical properties are expanded into FOURIER series, allowing for variations in the material and geometric characteristics of the structure. Besides the mechanical properties, all the other dependent variables are also expanded into FOURIER series. As a consequence of the series expansion of the mechanical properties, the system of equations becomes fully coupled and must be solved simultaneously. By grouping all FOURIER coefficients together at each nodal point the structural stiffness matrix, that results from the coupling between the harmonics, can be banded. The solution of the system of linear equations is obtained by the Gaussian elimination method, employing a block solver. A computer program is presented and applied to some examples.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-08-11T13:27:21Z No. of bitstreams: 1 137199.pdf: 2820509 bytes, checksum: 963716331a73ff97e1d6a4b34dff9ac6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-11T13:27:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 137199.pdf: 2820509 bytes, checksum: 963716331a73ff97e1d6a4b34dff9ac6 (MD5) Previous issue date: 1974-12 / Apresenta-se neste trabalho um programa para análise não-linear de pórticos planos de concreto armado. É utilizado um processo iterativo constituído por etapas lineares de cálculo. Admite-se não só a não-linearidade dos diagramas tensão-deformação dos materiais, como também consideram-se os efeitos de segunda ordem decorrentes da interação axial-flexão. O programa em questão limita-se ao estudo dos pórticos planos dotados de elementos de eixo reto, permitindo-se, indistintamente, a ocorrência de membros de seção circular e de seção retangular numa mesma estrutura. Acrescente-se ainda que para cada elemento, além de ser prevista uma subdivisão em trechos de características constantes, considera-se também a possibilidade de liberações nos extremos. Pode-se empregar o programa tanto na determinação de esforços e deslocamentos associados a diversas hipóteses de carregamento, como também na pesquisa da capacidade de carga da estrutura. No que diz respeito aos diagramas tensão-deformação dos materiais e no que se refere ao esgotamento da capacidade resistente da seção transversal, são adotadas as recomendações do CEB-FIP. Incluem-se alguns exemplos de aplicação, entre os quais destaca-se uma investigação visando comprovar a eficiência do método aproximado do CEB-FIP, indicado para o dimensionamento de peças longas (λ≥35) solicitadas simultaneamente a flexão e compressão. / In this dissertation a computer program for non-linear analysis of reinforced concrete plane frames is presented. An iterative technique consisting of breaking the solution into several linear steps is used. Both the non-linear relationship between stresses and strains for the materials, as well as the second-order effects due to the axial-flexural interaction, are considered in the analysis. The computer program is available for plane frames with straight members and alternatively members with circular and rectangular cross-section in the same structure are allowed. In addition, for each member it is possible to perform a subdivision into segments of constant characteristics, and also to allow for discontinuities at the ends. The computer program can be employed for calculating member forces and displacements associated with several loading hypotheses and also in the estimate of the bearing capacity of the structure. Refering to the stress-strain curves for the materials and to the ultimate strength of the cross-section, the CEB-FIP recommendations are used. Among the applications presented is an investigation in order to check the efficiency of he approximate method of the CEB-FIP, proposed for the design of slender members (λ≥35) subjected to combined bending and axial compression.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-08-11T17:28:19Z No. of bitstreams: 1 135349.pdf: 1219969 bytes, checksum: 50e8b1e7731fbd5a2f1ab6ee295c5a7b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-11T17:28:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 135349.pdf: 1219969 bytes, checksum: 50e8b1e7731fbd5a2f1ab6ee295c5a7b (MD5) Previous issue date: 1974-06 / Apresenta-se um método interativo para a determinação das cargas críticas de flambagem de estruturas reticuladas planas e espaciais. São levados em consideração na análise dois efeitos: as forças axiais afetando a matriz de rigidez dos elementos e as variações de geometria da estrutura, decorrentes de grandes deslocamentos. Elaborou-se um programa automático em linguagem FORTRAN II, ilustrando-se a sua aplicação com alguns exemplos numéricos. / An iteration procedure is presented to determine the buckling loads of plane and space framed structures taking into account non-linear behavior. Two effects are included in the analysis: the axial forces on the member stiffness matrix and the changes of geometry caused by large displacements. A computer program writed in FORTRAN II is presented and numerical examples are included to illustrate the application.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-09-06T13:37:47Z No. of bitstreams: 1 141780.pdf: 1801784 bytes, checksum: 9f0b536c7bc656f6741e3e62f2d72cc8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T13:37:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 141780.pdf: 1801784 bytes, checksum: 9f0b536c7bc656f6741e3e62f2d72cc8 (MD5) Previous issue date: 1976-02 / Representa um passo a mais dentro de um estudo mais teórico e aprofundado sobre estruturas planas de concreto armado. É apresentado um programa para análise de pórticos planos de concreto armado em que dois tipos de não linearidades são levados em conta: 1) Não linearidade geométrica: é tratada aqui, levando-se em consideração os efeitos de segunda ordem decorrentes da interação axial flexão; 2) Não linearidade física: consiste em considerar as características físicas dos materiais (concreto e aço), tendo em vista as recomendações CEB-FIP. O programa foi desenvolvido para barras de eixo reto de seção qualquer (simétricas em relação ao plano da estrutura) e com qualquer distribuição de armadura. Quanto as suas aplicações, podemos utilizá-lo para uma análise de esforços e deslocamentos mediante um carregamento definido, bem como, para uma pesquisa da capacidade de carga, na qual seu comportamento não linear é analisado para cada intensidade de carregamento, até que seja atingida a carga máxima admitida pela estrutura. Estão incluídos, ao final do trabalho, alguns exemplos e comparações com outros métodos do gênero, bem como algumas observações a respeito da consideração dos efeitos da fluência no concreto sob carga de longa duração. / This work is a further step into a more theoretical and profound study on reinforced concrete structures. A program is presented for analysis of reinforced concrete plane frames, where two different types of non linearities are dealt with: 1) Geometrical non linearity: considering the second-order effects, resulting from axial-flexural interaction; 2) Physical non linearity: considering the physical characteristics of materials (concrete and steel), through the approach adopted by the CEB-FIP recommendations. This program was developed for straight members, with any cross-section (symmetrical to the structure plane), and with any reinforcement distributions. As for its applicability, it may be employed for an analysis of forces and displacements for a definite loading, as well as for a research on load-bearing capacity, in which its non linear performance is analysed for each loading intensity, until the structure maximum load-bearing capacity is obtained. At the end of this study, a few examples and comparisons with other approaches of the sort are included, as well as some remarks on the effects of creep in concrete under sustained loads.