O trabalho proposto tem por objetivo a redução e uniformização de esforços em grelhas em função do posicionamento dos apoios, através de técnicas de otimização matemática. Busca-se, pela mudança nas posições inicialmente idealizadas para os apoios, a redistribuição dos esforços em edificações devido à alteração na rigidez relativa dos elementos, de modo a possibilitar maior economia no consumo dos materiais componentes. Objetiva-se ainda, com base na análise de estruturas correntes, verificar a eficiência do procedimento proposto, ainda que consideradas as limitações à livre mudança de posição dos apoios. Com as finalidades descritas, foi desenvolvido um programa de computador que pretende se constituir em uma ferramenta auxiliar ao projetista na fase de concepção da estrutura portante de edifícios. Apesar de direcionada a estruturas de concreto armado, a formulação proposta pode ser adotada para o emprego de outros materiais. / The aim of this work is to reduce and to balance the internal forces on grillages based on the support positions, by the application of optimization techniques. By changing the initial position of the supports, a better redistribution of internal forces on the building due to the changes on the relative rigidity of the elements is achieved, consequently reducing the material consumption. Also, the objective is to verify, by means of several examples, the usefulness of the proposed procedure, even considering the limitations to the free displacements of the supports in the plane of the structure. To achieve these objectives, a software was developed, which intends to constitute an auxiliar tool to designers during the process of idealization of the structure. Initially developed to be applied to reinforced concrete structures, the presented formulation can be adopted to the use of other structural materials.

Dissertação de mestrado integrado. Mestrado Integrado em Engenharia Civil - Especialização em Construções. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

O trabalho proposto tem por objetivo a redução e uniformização de esforços em grelhas em função do posicionamento dos apoios, através de técnicas de otimização matemática. Busca-se, pela mudança nas posições inicialmente idealizadas para os apoios, a redistribuição dos esforços em edificações devido à alteração na rigidez relativa dos elementos, de modo a possibilitar maior economia no consumo dos materiais componentes. Objetiva-se ainda, com base na análise de estruturas correntes, verificar a eficiência do procedimento proposto, ainda que consideradas as limitações à livre mudança de posição dos apoios. Com as finalidades descritas, foi desenvolvido um programa de computador que pretende se constituir em uma ferramenta auxiliar ao projetista na fase de concepção da estrutura portante de edifícios. Apesar de direcionada a estruturas de concreto armado, a formulação proposta pode ser adotada para o emprego de outros materiais. / The aim of this work is to reduce and to balance the internal forces on grillages based on the support positions, by the application of optimization techniques. By changing the initial position of the supports, a better redistribution of internal forces on the building due to the changes on the relative rigidity of the elements is achieved, consequently reducing the material consumption. Also, the objective is to verify, by means of several examples, the usefulness of the proposed procedure, even considering the limitations to the free displacements of the supports in the plane of the structure. To achieve these objectives, a software was developed, which intends to constitute an auxiliar tool to designers during the process of idealization of the structure. Initially developed to be applied to reinforced concrete structures, the presented formulation can be adopted to the use of other structural materials.

[pt] Arcos abatidos são usados com frequência para vencer grandes vãos. Exemplos incluem pontes em arco e coberturas de grandes espaços como galpões industriais e estádios. Em muitos casos empregam-se arcos atirantados ou apoiados em estruturas flexíveis, fazendo com que os apoios se movam quando o arco é carregado. Isto aumenta a flexibilidade do sistema e a probabilidade de perda de estabilidade na presença de cargas estáticas e dinâmicas. Em muitos casos estas estruturas podem ser modeladas como arcos com apoios elásticos. No presente trabalho resolve-se o problema de estabilidade estática de forma analítica e através de uma aproximação usando o método de Ritz, servindo a solução analítica para aferir a precisão do modelo numérico. A seguir, com base neste estudo, desenvolve-se, usando o método de Ritz, a formulação para análise das vibrações não lineares do arco com apoios elásticos, assunto inédito na literatura. Os resultados mostram a grande influência dos apoios nas vibrações não lineares e na estabilidade do arco sob cargas estáticas e dinâmicas. / [en] Shallow arches are often used to overcome large spans, for example, arch bridges or steel roofs to cover large spaces such as industrial sheds and stadiums. In many cases the arches are tied or are supported by a flexibility structure, causing that supports to move when the arch has been loaded. This increases the flexibility of the system and the probability of loss of stability in the presence of static and dynamic loads. In many cases, these structures can be modeled as arches with elastic supports. In the present work the static stability has been solved analytically and through the Ritz method, serving the analytical solution to assess the accuracy of the numerical model. Then, based on this study, the analysis of nonlinear vibrations of shallow arches with elastic supports is developed, using the Ritz method, a subject not yet studied in the literature. The results show the noticeable influence of the supports on the nonlinear vibration and stability of shallow arches under static and dynamic loads.

[pt] Dentro do campo dos controladores passivos, um dos dispositivos usados pelas suas propriedades de amortecimento são os Apoios Elásticos, que constituem uma solução econômica e efetiva na supressão ou atenuação das vibrações em sistemas dinâmicos com problemas de ressonância ou instabilidade, freqüentemente pela falta de amortecimento suficiente. Este trabalho envolve o estudo de um rotor horizontal com apoios elásticos (silicone), adaptado a partir de um rotor existente, o estudo de diversos efeitos sobre a sua operação, a medição de seu movimento, a identificação dos parâmetros do problema, a medição e validação a partir de resultados simulados em um modelo numérico. Os fenômenos incluídos no estudo são o efeito giroscópio (rotor descentrado com respeito do vão), desbalanceamento do rotor e empenamento do eixo. Neste trabalho os parâmetros do sistema foram determinados usando técnicas de identificação, análise modal e otimização não linear devido à anisotropia do sistema. / [en] Viscoelastic Passive Controllers are an important field of technological research due to the development of new materials and design techniques. Damping properties allow an easy retrofit of existing machines with excessive vibration problems, developing Elastomeric Bearing Supports. They are an economic and effective solution in the suppression or attenuation of vibrations in dynamic systems suffering from instability or resonance problems, which often lack of sufficient damping. This work involves the study of an horizontal rotor with elastomeric bearing supports, adapted of another one, the study of several effects on his operation, the measurement of his motion, the identification of the problems parameters, the measurement and validation from the simulated results in a numeric model. Phenomena included in the study are the gyroscopic effect (rotor out of the middle), rotor unbalance and shaft bow. In this work the systems parameters were determined using identification, modal analysis and nonlinear optimization techniques due to the anisotropy of the system.

[pt] Nesta dissertação estuda-se em detalhe o modelo de coluna submetido a carregamentos não conservativos dependentes do deslocamento. Analisa-se a influência da base elástica de Winkler e de apoios elásticos nos dois problemas clássicos de Beck e Leipholz. Apresenta-se uma metodologia para o método dinâmico de determinação da condição e carga crítica através de uma formulação matricial. A modelagem é desenvolvida para um elemento de viga esbelta através do método de Rayleigh-Ritz com o campo de deslocamentos descrito pela combinação de polinômios cúbicos e funções trigonométricas. Desenvolveu-se um programa em MATLAB de acordo com a metodologia apresentada. Os problemas clássicos foram utilizados para avaliar numericamente a eficácia desta abordagem. Apresentam-se as análises de influência de base elástica e apoios elásticos avaliados tanto separadamente como em conjunto. Isto permite mostrar que as cargas críticas e respectivos modos são afetados de forma distinta para cada tipo de apoio elástico e forma de carregamento. Finalmente, as análises são comparadas com resultados presentes na bibliografia, de modelos mais completos, considerando movimento de fluido ao longo do elemento, com o objetivo de avaliar a faixa de aplicabilidade do modelo de Beck para o caso de tubulações. / [en] In this dissertation, the model of column subjected to displacementdependent non-conservative loads is studied in detail. The influence of Winkler s elastic foundation and elastic supports is carried out for some classical problems such as Beck s and Leipholz s. A methodology based on a matrix formulation is presented for determining the critical condition and load in a dynamic approach. The model developed is based on Rayleigh-Ritz method, using a combination of cubic polynomials and trigonometric functions to describe the displacement field of slender beam elements. This methodology was implemented in a computer program developed in MATLAB. The classical problems were used as numerical tests to evaluate the accuracy of this approach. Later, the analysis of elastic foundation and elastic supports influence are presented separately and together. It was possible to show that both critical load and its respective modes are affected differently for each type of elastic support and load distribution. Finally, the influence analysis of Beck s problem is compared to results presented in in bibliography of a model which includes fluid movement within the element. This comparison has the purpose to estimate a range of applicability of the classical Beck s model to a pipe conveying fluid.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 INICIO1.pdf: 76456 bytes, checksum: 67582e2139003c6e0cbd33eceb443ce2 (MD5) Previous issue date: 2009-10-29 / The joined structure-foundation analysis of buildings is one of the studied themes of Soil- Structure Interaction (SSI). In this research, a numerical tool was developed using the Matlab program to evaluate the soil-structure interaction in buildings, where the problem has been studied in the last years, but has not became a current practice in civil engineering. The developed program, here named as AIEFE, predict the settlement using the Aoki and Lopes (1975) method, using as input data the reaction loads of building columns, calculated in any subroutine of spatial-portico analysis. The commercial program TQS was chosen as this subroutine in the present research. The found foundation settlements were converted in stiffness values and, then, inputted again in the structural analysis, predicting new settlements, but no more considering the foundations as fixed points . The method is iterative, aiming to reach the settlement (or load) convergence. Two examples of buildings supported by piled foundations were analyzed. The first one presented an almost square plant and the other one was typically rectangular. The SSI effects were analyzed in terms of column loads and also stiffness and foundations settlements during the constructive process of the 15-levels studied cases. During the construction of the first building levels, it was observed a greater load and settlement redistribution, due the lower structural stiffness. Using the foundation stiffness instead of settlement values was considered as an efficient process of convergence. It was also observed that the non-linear foundation behavior had a great influence in the structure load redistribution, even on advanced construction stages when the structure stiffness has a great value. / A análise conjunta da estrutura e da fundação de uma edificação é um dos temas estudados dentro do conceito interação solo-estrutura (ISE). Neste trabalho, desenvolveu-se uma rotina de cálculo no ambiente Matlab para avaliar a interação solo-estrutura em edifícios, onde o tema é estudado há algum tempo, mas que ainda não se tornou prática corrente na engenharia civil. O programa desenvolvido, denominado AIEFE, calcula os recalques das fundações utilizando o método de Aoki e Lopes (1975), utilizando como dados de entrada as reações de apoio dos pilares do edifício vindas de uma sub-rotina de cálculo de pórtico espacial, aqui empregando-se o programa TQS. Os recalques encontrados para as fundações são convertidos em rigidezes e então são inseridos na sub-rotina de cálculo estrutural, onde se processa a estrutura novamente, não mais com apoios indeslocáveis. A metodologia é iterativa de forma a buscar a convergência de recalques ou reações de apoio. Dois exemplos de edifícios apoiados sobre blocos de estacas foram analisados. Um possuía uma geometria em planta aproximadamente quadrangular e o outro retangular. Foram avaliados os efeitos da ISE nas reações de apoio, rigidezes e recalques dos pilares durante o processo construtivo dos 15 pavimentos dos exemplos estudados. Observou-se que nos primeiros pavimentos, devido a menor rigidez da estrutura, tem-se maior redistribuição de carga, recalques e rigidezes nos pilares, e que o processo iterativo em termos de rigidez é bastante eficaz. Verificou-se, também, que o comportamento carga-recalque não-linear das fundações influenciou bastante no comportamento de carga, rigidezes e recalques dos pilares, mesmo em estágios avançados da obra, quando a rigidez da estrutura já era bastante grande.

Made available in DSpace on 2016-04-27T16:32:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Angela A Mogadouro Calil.pdf: 476551 bytes, checksum: fe00ba6b9b03231a14fdab1272464ba2 (MD5) Previous issue date: 2005-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aims at investigating didatic practices, contents, resources and the use of didatic support materials in Natural Science classes described by teachers of 3rd and 4th grades and the interference of such teacher s education profile, of the Science content setting in the school curriculum and of school culture on this process. This empirical research has been accomplished with qualitative and analitic-descriptive methodology of such practices showed in interviews (with the aid of a program built and tested for this specific end) structured by 10 teachers of this level of schooling from municipal public schools in the city of São Paulo, all participants in a development program to the teaching of Natural Science. The research has also included the analysis of legal school documents relative to this curricular subject in the first years of Primary School. The results obtained allowed the description of the profile of the teachers who were interviewed: the great majority were graduated young women from low-income and low-education families, living in the same region as their students. Furthermore, by their practices it was possible to recognize the Science classes at the end of Primary School as a place of words , namely, the results permitted the identification of orality culture marks, according to M. Certeau s definition, in the school internal relationships (pedagogic coordinator, teachers, students), as well as the existence of a readers comunity in the school, in the perspective of Roger Chartier, specially related to oral texts about the national curricular patterns (Parâmetros Curriculares Nacionais) and their guidance concerning the Science teaching in the Primary School. / Este trabalho tem como objetivo investigar práticas didáticas, conteúdos, recursos e utilização de materiais de apoio didático nas aulas de Ciências Naturais descritos por professores de 3º e 4º ano do Ciclo I do Ensino Fundamental e as interferências, nesse processo, do perfil de formação desses professores, do lugar dos conteúdos de Ciências no currículo das escolas e da cultura escolar. Trata-se de pesquisa empírica, realizada com base em metodologia de natureza qualitativa, analítico-descritiva de tais práticas, expressas em entrevistas semi-estruturadas (com o auxílio de Roteiro, construído e testado para esse fim específico) por 10 professores dessa faixa da escolaridade, da rede pública municipal, de um município da Grande São Paulo, todos participantes de um Programa de Formação Continuada para o Ensino de Ciências. A pesquisa incluiu, ainda, a análise de documentos escolares e legais relativos a esse componente curricular nos anos iniciais da escolaridade fundamental. Os resultados obtidos permitiram, de um lado, caracterizar o perfil dos professores entrevistados: em sua maioria mulheres, jovens, com curso superior, oriundos de famílias pobres e com baixa escolarização e moradores da mesma região dos alunos e, de outro lado, reconhecer as aulas de Ciências nos anos finais do Ciclo I do Ensino Fundamental, por suas práticas, como um lugar de palavras , isto é, os resultados permitiram identificar as marcas da cultura da oralidade segundo as define M. Certeau presentes nas relações intra-escolares (coordenadora pedagógica-professores-alunos), bem como a existência, na escola, de uma comunidade de leitores na perspectiva de Roger Chartier em torno, especialmente, de textos orais sobre os Parâmetros Curriculares Nacionais e suas orientações em relação ao ensino das Ciências no Ciclo I do Ensino Fundamental.