No Brasil os pavimentos novos de rodovias e corredores de ônibus com tráfego pesado tem sido dimensionados empregando-se métodos empíricos e avaliados estruturalmente utilizando a análise mecanicista baseada na teoria da elasticidade. Nestes procedimentos as características de deformabilidade dos revestimentos de misturas asfálticas usualmente são consideradas fixas para uma determinada temperatura e uma velocidade de carregamento. Em campo, os pavimentos estão sujeitos a uma variedade de condições climáticas e operacionais diferentes daquelas preestabelecidas no dimensionamento. Considerando que os revestimentos asfálticos são constituídos de materiais visco-elásticos, dependentes das condições operacionais, o trabalho teve por objetivo, através de estudos paramétricos e utilizando modelos comportamentais constantes na bibliografia existente, verificar a influência da variação da temperatura e da velocidade dos veículos pesados no desempenho dos pavimentos dimensionados através dos procedimentos tradicionalmente adotados pelos principais órgãos rodoviários brasileiros. O trabalho verifica ainda, embasado na análise mecanicista, a adequabilidade estrutural das espessuras mínimas de revestimento asfáltico recomendadas pelos métodos empíricos para cada nível de solicitação do tráfego, em função de eventuais alterações nas condições climáticas e operacionais que possam ocorrer durante a vida útil do pavimento em campo. / In Brazil, the new highways pavements and bus lane with heavy traffics have been dimensioned by empirical methods and structurally evaluated using mechanistic elastic theory. In these procedures the characteristics of deformability of asphalt pavements courses are usually fixed to a specific temperature and loading speed. In the fields, the pavements are exposed to a variety of different climatic and operational conditions from those previous established. Considering that the asphalt layers are made from thermo-visco-elastic and depends on the operational conditions, the aim of this current study was to verify the influence of the temperature variation also the speed of heavy vehicles in the performance of pavements through procedures traditionally adopted by road agencies and parametric studies using behavioral models in existing literature. This academic work also notes, based on mechanistic criteria, structural adequacy of the asphaltic surface course minimum thickness recommended by empirical methods for each traffic demand, due to possible changes in climatic and operational conditions that may occur during the pavement area lifecycle.

Submitted by CAMILO ALEXEY SUAREZ BUITRAGO null (camiloalexey@gmail.com) on 2017-05-05T23:51:03Z No. of bitstreams: 1 CAMILO ALEXEY SUAREZ BUITRAGO.pdf: 4865572 bytes, checksum: e8593c9e425def26a441b4b919b9d371 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-05-08T16:36:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 suarezbuitrago_ca_me_ilha.pdf: 4865572 bytes, checksum: e8593c9e425def26a441b4b919b9d371 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-08T16:36:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 suarezbuitrago_ca_me_ilha.pdf: 4865572 bytes, checksum: e8593c9e425def26a441b4b919b9d371 (MD5) Previous issue date: 2017-03-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Uma das principais dificuldades para a adoção dos veículos elétricos (VE) é o tempo de abastecimento (carregamento elétrico), considerado elevado quando comparado com o tempo requerido para abastecer um veículo com motor a combustão interna. O carregamento do VE típico de passageiros é geralmente realizado na residência do proprietário, ligando o carregador interno do VE em uma tomada convencional monofásica. Este método de carregamento é conhecido como de Corrente Alternada (CA), requer, tipicamente pelo menos 7 horas para fornecer uma carga completa. Por outro lado, o método de carregamento por Corrente Continua (CC) oferece tempos de carregamento entre 10 e 80 minutos. Contudo, para obter este nível de desempenho, são empregados carregadores externos de alta potência ligados de forma direta ao banco de baterias do VE. Devido ao custo e aos requerimentos de alimentação, estes carregadores rápidos são usados principalmente em aplicações públicas e comerciais. As pesquisas pelas melhores topologias a serem empregadas nos carregadores rápidos ainda são, neste ano de 2017 objeto de estudos em escala mundial. Neste contexto, este trabalho descreve a análise e implementação de um protótipo de carregador externo rápido para VE, o qual é composto por um retificador híbrido trifásico com correção ativa do fator de potência (Etapa CA-CC), seguido de um conversor tipo Buck entrelaçado (Etapa CC-CC). Na etapa CA-CC são impostas correntes de entrada senoidais, obtendo desta forma uma reduzida distorção harmônica total (DHT). Nesta etapa são empregados retificadores SEPIC comutados sob corrente nula (Zero Current Switching, ZCS) controlados por uma simples modulação por histerese, em paralelo com um retificador trifásico a diodos de seis pulsos. O estágio SEPIC processa apenas uma fração da potência total entregue pelo retificador híbrido, reduzindo deste modo os esforços de corrente dos semicondutores empregados, permitindo o uso desta topologia em elevados níveis de potência. Na etapa CC-CC o conversor Buck entrelaçado é controlado por modulação de largura de pulso (Pulse-Width Modulation, PWM), permitindo assim a implantação da técnica de carregamento por corrente constante e tensão constante (Constant Current-Constant Voltage, CC-CV), comumente empregada em baterias de íons de lítio e supercapacitores (SC). Como principal resultado foi obtido o carregamento de um banco de supercapacitores de 2,54 F, com corrente constante de 20 A, variando sua tensão de 180 V a 270 V com uma duração de 40 s, obtendo uma distorção harmônica total de 3,52% na corrente de entrada, ajustando-se ao padrão IEEE 2030.1.1-2015. / One of the main barriers against electric vehicle (EV) adoption is related to the battery recharging time, which is relatively high when compared to the time required to fill up a gasoline/diesel internal combustion engine vehicle. EV charging generally is done at home, using the on-board EV charger tied to conventional single phase power inlet, this charging method is known as Alternating Current (AC) and takes at least 7 hours to provide a full charge. On the other hand, the Direct Current (DC) method offers charging times from 1.2 hours to 10 minutes. However, to reach this performance, high power off-board chargers also known as fast-chargers (FC), directly charge the EV battery bank. Due to its cost and power supply requirements FC are used only in public or commercial applications. The researches for the best FC topologies are an active area of studies over the world. This work describes the analysis and implementation of an off-board electric vehicle (EV) Fast Charger prototype. It is composed by a three-phase hybrid rectifier with power factor correction (AC/DC stage), followed by an interleaved buck converter (DC/DC stage). At AC/DC stage, sinusoidal input phase currents are imposed, and consequently low Total Harmonic Distortion (THD) is obtained by the use of Zero Current Switching (ZCS) SEPIC rectifiers, applying a simple hysteresis control technique, in parallel with a conventional three-phase six pulses diode rectifier. The SEPIC converters manage only a fraction of the total power delivered by the hybrid rectifier, reducing the semiconductors current stresses, and allowing the use of this topology for high power levels. At DC/DC stage, the interleaved buck converter is controlled by Pulse Width Modulation (PWM), allowing Constant Current–Constant Voltage (CC-CV) charging technique, typically used for Lithium-ion (Li) batteries and Supercapacitors (SC). As main result of this implementation was obtained a charging process using constant a constant current of 20A over a supercapacitor bank of 2,54 F, raising its voltage from 180V to 270V in less than 40s, having a input phase current THD of 3,52%, fulfilling the requirements of IEEE 2030.1.1-2015 standard.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Atualmente, as novas tendências arquitetônicas e as exigências de mercado, vêm conduzindo a engenharia estrutural na busca por soluções cada vez mais arrojadas, as quais exigem grande experiência e conhecimento dos projetistas estruturais aliados a utilização de novos materiais e tecnologias. Esta filosofia de concepção estrutural está inserida em uma das mais importantes tendências de projeto dos últimos anos, ou seja: a busca por sistemas estruturais de rápida execução, dotados de peças de menor peso próprio e que possam vencer grandes vãos com um mínimo de elementos verticais, permitindo assim uma maior flexibilidade na adequação de ambientes. Por outro lado, esta filosofia de projeto tem conduzido a elementos estruturais cada vez mais esbeltos e com freqüências naturais cada vez mais baixas e, por conseguinte, mais próximas das faixas de freqüência das excitações dinâmicas associadas às atividades humanas, tais como: andar, correr, pular, etc. Devido as razões expostas no parágrafo anterior, os sistemas estruturais de engenharia tornaram-se bastante vulneráveis aos efeitos de vibrações induzidas por pequenos impactos como é o caso do caminhar de pessoas sobre pisos, resultando em desconforto para as pessoas. Deve-se destacar, ainda, que tais considerações de projeto têm atendido aos estados limites últimos. Todavia, os estados limites de utilização desses sistemas estruturais precisam ser analisados, sem sombra de dúvida, de maneira mais criteriosa. Deste modo, no sentido de contribuir para fornecer subsídios aos engenheiros estruturais, no que tange a análise dinâmica de estruturas submetidas a excitações induzidas pelos seres humanos, são desenvolvidos diversos modelos de carregamento representativos do caminhar das pessoas. A variação espacial e temporal da carga dinâmica é considerada ao longo da análise e, bem como, o efeito transiente do impacto do calcanhar humano nos pisos é levado em conta. Assim sendo, são considerados nesta dissertação diversos modelos estruturais associados a pisos mistos (aço-concreto). Técnicas usuais de discretização, com base no emprego do Método dos Elementos Finitos (MEF), via utilização do programa computacional Ansys, são consideradas neste estudo. Uma análise extensa acerca da resposta dinâmica dos pisos é feita, mediante o emprego dos modelos de carregamento desenvolvidos, principalmente, em termos dos valores das acelerações. Na seqüência, os resultados encontrados são comparados com aqueles fornecidos pela literatura técnica disponível sobre o assunto sob o ponto de vista associado ao conforto humano. Investiga-se, também, a influencia da variação de parâmetros estruturais sobre a resposta dinâmica dos modelos, tais como: comprimento vão, taxa de amortecimento, espessura das lajes e, ainda, rigidez das ligações viga coluna. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando as normas de projeto são utilizadas sem o devido cuidado. Um outro importante diz respeito ao fato de que em diversos pisos analisados observa-se que os critérios de conforto humano não são satisfeitos, demonstrando a importância da consideração dos efeitos dinâmicos provenientes dos seres humanos na análise desse tipo de problema. / Nowadays, the new architectural tendency and the market requirements, are leading structural engineering in the search for bolder solutions, which demands great experience and knowledge of the structural designers associated to the use of new materials and technologies. This philosophy of structural conception is inserted in one of the most important trends of project of the last years that means: the search for structural systems of fast execution, endowed with parts of lower weight and that can be successfully large with a minimum of vertical elements, thus allowing a higher flexibility in the ambients adequacy. On the other hand, this project philosophy has lead to structural elements more and more slender and with natural frequencies much and much lower and, therefore, closer to the frequency of the dynamic excitation associated to the human beings activities, such as: walking, running, jumping, etc. Due to the reasons described in the previous paragraph, the structural engineering systems became sufficiently vulnerable to the effects of vibrations induced by small impacts as it is the case of walking of people on floors, resulting in discomfort to the people. It must be highlighted, also, that such project considerations have fulfilled the required limit states. However, the limit states of use for these structural systems need to be analysed, with no doubt, in a more sensible way. In this way, willing to contribute to supply subsidies to the structural engineers, in the dynamic analysis of structures subject to excitation induced by human beings, several loads models are developed to represent the act of walking. The space and time variation of the dynamic load is considered through the analysis and the transient effect of the impact of the human heel on the floor is taken into consideration, as well. In this way, It is considered in this dissertation, several structural models associated to composite floors (steel-concrete). In this study, it was considered the usual techniques of discretization, based on the Finite Element Method (FEM) using the computer program Ansys. An extensive analysis concerning the dynamic response of the floors is made, by means of the application of the developed load models, mainly, in terms of the values of the accelerations. The results obtained are compared to those supplied by the techinical literature available about the subject with the point of view associated to the human comfort. It is also investigated, the influence of the structural parameter variation on the dynamic response of the models, such as: span length, damping ratio, thickness of the slab and, also, rigidity of the beam columns. The results obtained along the study clearly indicate that the structural designers must be alerted to important distortions that may occur when the project rules are used without the necessary caution. Another important remark is regarded to the fact that in several analysed floors it is observed that the criteria of human comfort are not satisfied which demonstrate the importance of the consideration of the dynamic effect caused by human beings in the analysis of this type of problem.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The supply chain is broad and includes actions that must serve customers quickly, safely and cost . However , the lack of planning to meet these actions causes a lot of quality in service delivery is compromised , which leads to dissatisfaction for the end consumer. One of the biggest impacts on the speed of deliveries by delivery vehicles is the provision of loading into the trunk , ie , how much easier is access to goods , the faster delivery and, thus , more customers can be served in the same time; which will certainly lead to greater vehicle productivity in number of deliveries per day . This work shows the two main models used in vehicle loading attacked distributors and their impact on delivery time and , as a consequence , the speed to serve customers . A technique for the study of linear two charging models for a company of urban and interurban freight distribution with data from 2006 schedule was used . The results indicate that the loading model with separation of cargoes city is more productive than the most commonly used model , without any kind of separation . It is hoped that this work will assist distribution companies in the speed of customer service and improving the service level of the supply chain . / A cadeia de suprimentos é ampla e envolve ações que devem atender os clientes com rapidez, segurança e baixo custo. Porém, a falta de planejamento para cumprir com essas ações faz com que muito da qualidade na prestação do serviço seja comprometida, o que gera insatisfação para o consumidor final. Um dos maiores impactos na rapidez das entregas por veículos de distribuição é a disposição do carregamento dentro do baú, ou seja, quanto mais fácil for o acesso às mercadorias, mais rápido será a entrega e, com isso, mais clientes poderão ser atendidos no mesmo período de tempo; o que certamente implicará em uma maior produtividade do veículo em número de entregas por dia. Este trabalho mostra os dois principais modelos de carregamento de veículos utilizados em atacados distribuidores e seus impactos no tempo de entrega e, como consequência, a rapidez em atender os clientes. Foi utilizada uma técnica de programação linear para o estudo de dois modelos de carregamento para uma empresa de distribuição urbana e interurbana de mercadorias com dados do ano de 2006. Os resultados encontrados indicam que o modelo de carregamento com separação por cidade das cargas é mais produtivo que o modelo mais comumente usado, sem qualquer tipo de separação. Espera-se que este trabalho auxilie as empresas distribuidoras na rapidez de atendimento aos clientes e na melhoria a do nível de serviço da cadeia de suprimentos. / Mestre em Engenharia Civil

A melhor maneira de se caracterizar o comportamento mecânico pós-fissuração dos concretos reforçados com fibras (CRF) para fins estruturais é por meio de ensaios que envolvem a ruptura do material à tração direta. Devido às dificuldades de execução destes, comumente se empregam ensaios de tração indireta, com destaque para os ensaios de flexão com sistema fechado. Entretanto, fatores limitantes, como a superestimação da capacidade resistente do compósito em testes de flexão, têm incentivado o desenvolvimento de outros métodos de ensaio mais fidedignos às características do CRF. Este é o caso do ensaio de compressão de corpo de prova com duplo corte em cunha, abreviado como DEWS (do inglês, Double Edge Wedge Splitting), em que o esforço de tração indireta não está associado a uma flecha, como nos ensaios de flexão, mas sim à própria fissuração da matriz de concreto. No DEWS há a possibilidade de avaliação direta da ortotropia do CRF e seu efeito na resistência pós-fissuração no estado limite de serviço (ELS) e último (ELU). Estudos anteriores sobre este ensaio utilizaram sistema aberto, mas se restringiram a avaliar apenas elevados teores de fibra, o que não traz dificuldades à caracterização da resistência residual no ELS. Este trabalho, contudo, buscou o estudo mais acurado a respeito do ensaio DEWS. Os programas experimentais desenvolvidos empregaram concretos reforçados com baixos teores de fibra de aço. Inicialmente, estudou-se a capacidade do ensaio DEWS em identificar o efeito da orientação das fibras na matriz na resistência pós-fissuração do CRF. Essa análise foi correlacionada com os resultados obtidos a partir de ensaios de flexão de prismas feitos como recomendado pela JSCE-SF4, assim, buscou-se avaliar se este teste promove uma superestimação da capacidade de reforço da fibra. Uma outra avaliação centrou-se no fator da taxa de carregamento de ensaio, realizando-se a metodologia DEWS e o teste de flexão (JSCE-SF4: 1984) sob quatro velocidades distintas, com intuito de verificar seu grau de influência no comportamento do material. A partir dos resultados obtidos, o ensaio DEWS mostrou-se aplicável na avaliação da ortotropia de corpos de prova em concretos reforçados com baixos teores de fibra de aço, mesmo com a utilização de sistema aberto e em velocidade de carregamento acima da proposta em literatura. A extensão da instabilidade pós-fissuração obtida a partir do ensaio DEWS foi menor que a encontrada para o ensaio de flexão de prismas. O estudo mostrou que a capacidade resistente pós-fissuração do CRF no ensaio de flexão pode ser até 300% maior do que a mesma resistência medida na direção transversal do prisma. / The best way to characterize the post-cracking behaviour of fibre reinforced concretes (FRC) for structural proposes is through direct tensile tests. As direct tensile tests are difficult to conduce, usually indirect tensile tests are employed, especially bending tests with closed-loop control. However, limiting factors, as the strength capacity overestimation of composites under flexural beams tests had motivated the development of another test procedure aiming to obtain responses closer to FRC basic characteristics. This is the case of Double Edge Wedge Splitting test (DEWS). In this test, the indirect tensile stress is not associated with a deflection - as is common in bending tests - but it is related with the cracking opening of concrete matrix. The DEWS test brings the possibility of direct evaluation of the FRC orthotropic behaviour and its effect in the post-crack strength at the serviceability (SLS) and ultimate (ULS) limit estates. Previous researches about DEWS test were done using open-loop control, but they were limited to higher fibre content. These do not provide difficulties about the residual strength characterization at the SLS. Thus, this study carried out an accurate experimental analysis about DEWS. This experimental programme used only fibre reinforced concrete with low steel fibre volume fractions. The first analysis was based in the DEWS test capacity for identification of the effect of predominant fibre orientation into matrix in the post-crack strength of the FRC. This analysis was linked with the flexural test made with prismatic specimens as recommended by JSCE-SF4 in order to evaluate if it promotes an overestimation of the fibre reinforcement capacity. The other evaluation focused on the test loading rate factor by doing DEWS test and bending test (JSCE-SF4:1984) under four different rates in order to verify its influence on the material behaviour. The results shown that DEWS test was capable to identify the fibre alignment into FRC specimens with low fibre content, even using open-loop control and increasing the load rate. The extension of the instability region on DEWS test response was lower than the provided by the flexural tests. The study also showed that the flexural test could overestimate the post-crack strength capacity of the FRC up 300% in relation to the transversal direction.

Este trabalho apresenta um estudo sobre o método da continuação aplicado ao problema de fluxo de potência. Definições e conceitos de estabilidade de tensão são descritos de forma a explicitar as diferenças e semelhanças existentes com relação ao estudo de máximo carregamento em sistemas de energia elétrica. Uma síntese da teoria da bifurcação aborda sua importância em estudos de colapso de tensão. É proposta uma técnica de controle do tamanho do passo para o método da continuação com o objetivo de determinar o ponto de máximo carregamento (PMC) sem a necessidade de especificar, por meio do usuário, um valor para o tamanho inicial do passo. Os resultados dos estudos realizados em sistemas testes do IEEE (14, 30, 57 e 118 barras) mostram a aplicação do método da continuação convencional e de sua associação à técnica de controle do tamanho do passo. / This work presents a research about the continuation method applied to the power flow problem. Voltage stability definitions and concepts are described in a way to highlight and point out the differences and the similarities among several methods used to determine the maximum loading of electrical power systems. A short description of the bifurcation theory is also presented in order to show its importance to the voltage collapse studies. A technique based on automatically controlling the step size is proposed as an innovation of the continuation method. The objective of this technique is to determine the maximum loading point without the traditional need of asking the user for the initial step size. The results compare the performance between the conventional and the new method. These methods are analyzed using IEEE test systems (14, 30, 57 and 118-bus).

Neste trabalho estudou-se o reforço de vigas T de concreto armado tanto por meio de adição de armadura longitudinal ao bordo tracionado envolvida por um material compósito (argamassa com fibras curtas de aço), quanto pela aplicação de uma capa de pequena espessura de microconcreto de alta resistência ao bordo comprimido. Para estudar as possibilidades da aplicação prática destas duas técnicas de reforço avaliou-se o comportamento das vigas reabilitadas verificando a influência: da atuação de um pré-carregamento durante a execução do reforço, das deformações diferidas diferenciais (fluência e retração) existentes entre os materiais novos e antigos e, dos mecanismos de resistência mobilizados na transmissão de esforços na junta - formada pela ligação do substrato ao concreto do reforço - ou entre as barras de aço tracionadas preexistentes e adicionadas em função da ausência de estribos envolvendo-as. Para redimensionar as peças reforçadas no bordo tracionado foram realizados ensaios complementares para identificar, dentre as várias fibras disponíveis comercialmente, qual a que proporcionaria ao material compósito, um confinamento suficiente que evitasse a ruptura prematura da viga pela tendência de deslizamento relativo entre as barras de aço tracionadas devida à ausência de estribos neste local. Para redimensionar as peças reforçadas no bordo comprimido realizou-se ensaios complementares para determinar as propriedades viscoelásticas dos materiais usados no substrato e no reforço, tornando possível estimar as descontinuidades geradas nos estados de tensão e deformação ao longo do tempo já que tais materiais são moldados e submetidos a carregamentos em idades distintas. Os resultados dos ensaios das vigas reforçadas de seção T foram analisados e comparados com previsões teóricas feitas a partir da adaptação de métodos analíticos convencionais recomendados por norma para estruturas novas, e a partir de simulações numéricas usando um programa computacional baseado no método dos elementos finitos. Do estudo realizado foi possível: comprovar a eficiência das técnicas de reforço propostas estando as peças submetidas ou não a um pré-carregamento durante a execução da intervenção, compatibilizar alguns dos conhecimentos teóricos existentes a fim de poder usá-los na análise teórica das vigas reabilitadas, além de reunir uma série de informações úteis que podem ser exploradas na definição de estratégias e procedimentos de projeto de estruturas reabilitadas semelhantes / This paper reports on the results of a study about the behavior of reinforced concrete T-beams rehabilitated using two different techniques. The first technique consists of the addition of longitudinal reinforcement embedded in a steel fiber reinforced highperformance mortar at the bottom face of the member. The second technique consists of rehabilitation by adding a thin overlay of high-strength concrete to the compression zone. The parameters analyzed to verify the possibilities of practical applications of these techniques were: the effect of a pre-loading acting on the beams during their rehabilitation, the differential time-dependent deformations (creep and shrinkage) between the new concrete and existing base, the mechanisms of resistance mobilized along the interface formed by old and new concrete or between pre-existent steel bars and added steel bars that are not involved by stirrups. Previous tests were carried out to make it possible to redesign the intervention adequately. Theses tests yield useful information about which type and volume of steel fibers need to be added to composite mortar to avoid the premature rupture of the strengthened beam caused by relative slipping between the layers of steel tensioned bars. These tests also give information about the viscoelastic properties of the materials used to manufacture the T-beams. The test results were analyzed and compared with the results of analytic models and numeric models based on the method of the finite elements. Based on this study, it can be stated that the proposed techniques are really efficient even if the beams are submitted to a pre-loading during the process of rehabilitation. Also, existing theoretical knowledge was organized to support the theoretical analysis of the rehabilitated beams, besides gathering useful information that can be explored in the definition of strategies and procedures of similar projects of rehabilitated structures

Helical anchors, used widely to resist uplift loading for a variety of applications, including in transmission towers, pipelines, offshore structures, etc., are subjected to environmental cyclic loads that influence the anchor performance and may induce fatigue failure. However, the influence of cyclic loading on helical anchor behaviour is unknown. A comprehensive evaluation of the effect of cyclic loading on the load-displacement response of single-helix anchors in sandy soils is presented here, including an interaction diagram to help designers evaluate the impact of different conditions in cyclic loadings. The experimental work of this thesis includes geotechnical centrifuge modelling and field load tests. The centrifuge model tests were carried out with reduced scale models of helical anchors in sand, at IFSTTAR (Nantes, France). The field load tests were performed on helical anchors installed in a tropical residual soil of the Experimental Site of the University of São Paulo (São Carlos, Brazil). In addition, numerical modelling was used to predict the pre- and postcyclic responses of the single-helix anchors tested in a centrifuge. The main findings of this research are: (a) helical anchor behaviour is governed by helix bearing resistance, and no loss of helix bearing capacity was observed in the range of cyclic loadings tested, (b) the degradation of shaft resistance was noticed mainly during the first 100 cycles, when the accumulation of permanent displacements is more significant, (c) an interaction diagram showing the different conditions of cyclic stability is proposed from the results of the experimental data, (d) modified values of the bearing capacity factor in tension (Nq) are suggested for the estimation of post-cyclic uplift capacity of single-helix anchors in sand, (e) the installation effect of the anchor should be taken into account in the numerical model in order to obtain reliable predictions of the helical anchor performance. / As estacas helicoidais são largamente utilizadas para resistir a carregamentos de tração em uma variedade de aplicações como torres de linhas de transmissão de energia, dutos enterrados, estruturas offshore, etc. Estes tipos de estruturas são normalmente submetidos a carregamentos cíclicos que influenciam o desempenho de fundações por estacas helicoidais submetidas a esforços de tração, e podem induzir ruptura por degradação da capacidade de carga. Contudo, a influência do carregamento cíclico no comportamento das estacas helicoidais (ou ancoragens helicoidais, quando submetidas apenas a esforços de tração) é pouco conhecida. Uma avaliação abrangente do efeito de carregamentos cíclicos sobre o comportamento das ancoragens helicoidais é apresentada nesta tese, incluindo um diagrama de interação para auxiliar na avaliação do impacto de diferentes condições de carregamento cíclico. O trabalho experimental desta tese inclui modelagem em centrífuga geotécnica e ensaios de carregamento cíclico em estacas na grandeza real em campo. Os ensaios em centrífuga foram realizados com modelos reduzidos de estacas helicoidais em areia, no IFSTTAR (Nantes, França). Os ensaios de campo foram realizados em ancoragens helicoidais instaladas no solo residual tropical do Campo Experimental de Fundações da Universidade de São Paulo (São Carlos, Brasil). Além disso, modelos numéricos foram utilizados para simular os resultados do comportamento das ancoragens helicoidais ensaiadas em centrífuga nas condições pré- e pós-ciclos. Os principais resultados desta pesquisa são: (a) a capacidade de carga à tração da ancoragem helicoidal é controlada pela capacidade de carga da hélice, (b) a degradação da resistência por atrito lateral foi observada principalmente durante os primeiros 100 ciclos, período em que a acumulação dos deslocamentos permanentes é mais significante, (c) um diagrama de interação mostrando as diferentes condições de estabilidade cíclica é proposto a partir dos resultados experimentais em centrífuga, (d) valores modificados do fator de capacidade de carga em tração (Nq) são sugeridos para estimativa da capacidade pós-ciclos de ancoragens helicoidais com uma hélice em areia, (e) o efeito da instalação da ancoragem deve ser levado em consideração no modelo numérico para que se obtenha previsões confiáveis do desempenho de ancoragens helicoidais.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Suelio da S Araujo.pdf: 1201670 bytes, checksum: d9dc94ec3063ff4a2fbf8af7ce722d6b (MD5) Previous issue date: 2011-08-15 / The knowledge of the compressive strength and static modulus of elasticity is fundamental to the study of deformations of concrete, since deformations can cause cracks that compromise both the structural behavior of the element and serve as an entry to deleterious agents. For purposes of correlating values of compressive strength and static modulus of elasticity of concrete, cylinders were cast with different strengths, different types of strain measurements were taken, different specimen sizes and the loading speed of the testing machine. The specimens were tested at the age of 28 days to determine the compressive strength and static module of elasticity according to ABNT NBR 8522:2008, using different types of strain measurement devices: two mechanical dial indicators, surface bonded strain gages, clip gauges and LVDT (Linear Variable Differential Transducer). Two hundred and fifty eight specimens were cast with dimensions 150 mm x 300 mm and 100 mm x 200 mm using conventional normal strength concrete (NC - Class C30) and high strength concrete (HSC - Class C60). The experimental program was divided into two stages. First the static modulus of elasticity of concrete was measured to evaluate the accuracy of the method using different measuring devices and the accuracy of the method to a loading speed of 0.6 MPa/s. Then, the modulus of elasticity using different deformation measuring devices at a loading speed of 0.3 MPa/s and 0.6 MPa/s was measured. As for concrete NC and HSC, it was found that the specimens 100 mm x 200 mm obtained higher dispersion in relation to 150 mm x 300 mm specimens. In the first stage of the research, 100 mm x 200 mm specimens showed a higher dispersion when using mechanical dial gages and LVDT. The 150 mm x 300 mm NC class C30 specimens showed greater dispersion when using in mechanical dial gages and external strain gages. However, the HSC showed higher dispersion when mechanical dial gages and LVDT were used. In both concretes tested, the mechanical dial gages showed greater dispersion. In the second stage of the research, 150 mm x 300 mm specimens tested at the loading speed of 0.3 MPa/s showed greater dispersion when electrical strain gages and clip gauges were used. The 150 mm x 300 mm specimens tested at loading speed of 0.6 MPa/s showed greater dispersion when electrical strain gages and mechanical dial gages were used. / O conhecimento da resistência à compressão e do módulo estático de elasticidade é fundamental para o estudo das deformações do concreto, uma vez que as deformações podem gerar fissuras capazes de comprometer tanto o comportamento estrutural do elemento de concreto, como servir de caminho de entrada aos agentes deletérios. Não só fissuras, mas também deformações excessivas. Para fins de correlação de valores de resistência à compressão e módulo estático de elasticidade do concreto, foram moldados corpos-de-prova variando-se a classe do concreto, o tipo de medidores de deformação, a dimensão do corpo-de-prova e a velocidade de carregamento da máquina de ensaio. Os corpos-de-prova foram ensaiados na idade de 28 dias para determinação da resistência à compressão e do módulo estático de elasticidade, normalizado pela ABNT NBR 8522:2008, utilizando-se diferentes tipos de medidores de deformação, a saber: compressômetro mecânico com dois relógios comparadores acoplados, extensômetro elétrico resistivo de colagem superficial ( strain gage ), extensômetro elétrico resistivo de fixação externa ( clip gage ) e LVDT (Transdutor Diferencial de Variação Linear). Foram moldados 258 corpos-de-prova com dimensões 150 mm x 300 mm e 100 mm x 200 mm utilizando concreto convencional de resistência normal (CC Classe C30) e concreto de alta resistência (CAR Classe C60). O programa experimental foi dividido em duas etapas: a primeira contemplou o estudo do módulo estático de elasticidade do concreto para avaliação da precisão do método utilizando diferentes medidores de deformação e da acurácia do método com velocidade de carregamento e descarregamento da máquina de ensaio em um nível: 0,6 MPa/s. A segunda etapa contemplou o estudo de determinação do módulo estático de elasticidade utilizando diferentes medidores de deformação com velocidade de carregamento e descarregamento da máquina de ensaio em dois níveis: 0,3 MPa/s e 0,6 MPa/s. Quanto ao concreto Classe C30 e CAR, verificou-se que os corpos-de-prova de dimensão 100 mm x 200 mm apresentaram maior dispersão em relação aos corpos-de-prova de dimensão 150 mm x 300 mm. Na primeira etapa da pesquisa, quanto à dimensão 100 mm x 200 mm, verificou-se que o concreto Classe C30 e o concreto de alta resistência (CAR) apresentou maior dispersão nos medidores de deformação compressômetro mecânico e LVDT. Quanto à dimensão 150 mm x 300 mm, verificou-se que o concreto Classe C30 apresentou maior dispersão nos medidores de deformação compressômetro mecânico e extensômetro elétrico de fixação externa. Já no concreto de alta resistência (CAR) apresentou maior dispersão nos medidores de deformação compressômetro mecânico e LVDT. Em ambas as classes de concreto ensaiadas, o medidor de deformação compressômetro mecânico apresentou maior dispersão. Na segunda etapa da pesquisa, quanto à dimensão 150 mm x 300 mm ensaiada com velocidade de carregamento e descarregamento da máquina de ensaio de 0,3 MPa/s, verificou-se que apresentou maior dispersão nos medidores de deformação extensômetro elétrico de colagem superficial e extensômetro elétrico de fixação externa. Quanto à dimensão 150 mm x 300 mm ensaiada com velocidade de carregamento e descarregamento da máquina de ensaio de 0,6 MPa/s, verificou-se que apresentou maior dispersão nos medidores de deformação extensômetro elétrico de colagem superficial e compressômetro mecânico.

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