Orientador: Fabrício Guimarães Baptista / Banca: Rogerio Andrade Flauzino / Banca: José Alfredo Covolan Ulson / Resumo: Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo comparativo da sensibilidade de diferentes tipos de transdutores piezelétricos na detecção de dano em sistemas de SHM (Structural Health Monitoring - monitoramento de integridade estrutural) baseados na técnica da impedância eletromecânica (E/M). Foi realizada uma comparação de três transdutores piezelétricos: cerâmica de PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate - titanato zirconato de chumbo), dispositivo MFC (Macro Fiber Composite - compósito de macro fibra) e diafragma piezelétrico, comumente conhecido como buzzer. Todos os testes foram realizados em barras de alumínio. A avaliação experimental da sensibilidade dos transdutores de PZT e MFC foi feita de uma maneira alternativa, utilizando o método PLB (Pencil Lead Break - quebra do grafite), o qual é muito simples e utilizado em sistemas de emissão acústica. Tem, como princípio, a quebra de grafite contra a estrutura a ser analisada. Os testes foram realizados em barras de alumínio de diferentes tamanhos. O dano estrutural foi induzido utilizando-se massas metálicas (porcas de aço), as quais foram fixadas, com cola a base de cianoacrilato, nas barras. A avalição dos resultados foi feita a partir da comparação dos índices de dano, obtidos das assinaturas da impedância elétrica dos transdutores de PZT e MFC, acoplados à estrutura a ser monitorada, e nos cálculos da PSD (Power Spectral Density) - densidade espectral de potência), obtida do método PLB e calculada usando o método Welch. Os resultados experimentais indicaram que os transdutores possuem sensibilidades diferentes para a detecção de dano, as quais também dependem da faixa de frequência. Em conclusão, os resultados mostraram uma boa relação entre os índices de dano e a PSD, indicando, dessa forma, que o método PLB pode ser uma boa ferramenta para estimar a sensibilidade na detecção de dano baseada na técnica da impedância E/M / Abstract: This dissertation presents a comparative study of the sensitivity of different types of piezoelectric transducers for damage detection in structural health monitoring (SHM), systems, based on the electromechanical impedance (EMI) technique. A comparison of three piezoelectric transduces was performed: PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate) ceramic, MFC (Macro-Fiber Composite) device and piezoelectric diaphragm, also known as buzzer. The experimental evaluation of the sensitivity of the PZT and MFC transducers was performed in an alternative way using the pencil lead break (PLB) method, which is very simple and used in a acoustic emission (AE) systems. It is based on the break of a lead against the structure to be analyzed. The tests were carried out on aluminum beams of different sizes. The structural damage was induced by metallic mass (steel nts), which were fixed in the beams with cyanoacrylate glue. The evaluation of the results was made by comparing de damage indices obtained from the electrical impedance signatures of the PZT and MFC transducers coupled to the structure to be analyzed and the power spectral density (PSD) calculations obtained using the PLB and the Welch method. The experimental results indicated that the transducers have different sensitivities for the detection of damage, which also depend on the frequency range. The conclusion is that the results showed a good relationship between the damage indices and the PSD, indicating that the PLB method can be a useful tool to estimate the sensitivity in damage detection applications based on the EMI technique / Mestre

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:26:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-03. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:32:19Z : No. of bitstreams: 1 000846664.pdf: 1874491 bytes, checksum: bdd03a1bc1617531359131d9882c2a49 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo comparativo da sensibilidade de diferentes tipos de transdutores piezelétricos na detecção de dano em sistemas de SHM (Structural Health Monitoring - monitoramento de integridade estrutural) baseados na técnica da impedância eletromecânica (E/M). Foi realizada uma comparação de três transdutores piezelétricos: cerâmica de PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate - titanato zirconato de chumbo), dispositivo MFC (Macro Fiber Composite - compósito de macro fibra) e diafragma piezelétrico, comumente conhecido como buzzer. Todos os testes foram realizados em barras de alumínio. A avaliação experimental da sensibilidade dos transdutores de PZT e MFC foi feita de uma maneira alternativa, utilizando o método PLB (Pencil Lead Break - quebra do grafite), o qual é muito simples e utilizado em sistemas de emissão acústica. Tem, como princípio, a quebra de grafite contra a estrutura a ser analisada. Os testes foram realizados em barras de alumínio de diferentes tamanhos. O dano estrutural foi induzido utilizando-se massas metálicas (porcas de aço), as quais foram fixadas, com cola a base de cianoacrilato, nas barras. A avalição dos resultados foi feita a partir da comparação dos índices de dano, obtidos das assinaturas da impedância elétrica dos transdutores de PZT e MFC, acoplados à estrutura a ser monitorada, e nos cálculos da PSD (Power Spectral Density) - densidade espectral de potência), obtida do método PLB e calculada usando o método Welch. Os resultados experimentais indicaram que os transdutores possuem sensibilidades diferentes para a detecção de dano, as quais também dependem da faixa de frequência. Em conclusão, os resultados mostraram uma boa relação entre os índices de dano e a PSD, indicando, dessa forma, que o método PLB pode ser uma boa ferramenta para estimar a sensibilidade na detecção de dano baseada na técnica da impedância E/M / This dissertation presents a comparative study of the sensitivity of different types of piezoelectric transducers for damage detection in structural health monitoring (SHM), systems, based on the electromechanical impedance (EMI) technique. A comparison of three piezoelectric transduces was performed: PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate) ceramic, MFC (Macro-Fiber Composite) device and piezoelectric diaphragm, also known as buzzer. The experimental evaluation of the sensitivity of the PZT and MFC transducers was performed in an alternative way using the pencil lead break (PLB) method, which is very simple and used in a acoustic emission (AE) systems. It is based on the break of a lead against the structure to be analyzed. The tests were carried out on aluminum beams of different sizes. The structural damage was induced by metallic mass (steel nts), which were fixed in the beams with cyanoacrylate glue. The evaluation of the results was made by comparing de damage indices obtained from the electrical impedance signatures of the PZT and MFC transducers coupled to the structure to be analyzed and the power spectral density (PSD) calculations obtained using the PLB and the Welch method. The experimental results indicated that the transducers have different sensitivities for the detection of damage, which also depend on the frequency range. The conclusion is that the results showed a good relationship between the damage indices and the PSD, indicating that the PLB method can be a useful tool to estimate the sensitivity in damage detection applications based on the EMI technique / FAPESP: 13/16434-0

Ingeniero Civil / El presente trabajo de título tiene como objetivo analizar el comportamiento de las estructuras debido a la acción de la torsión accidental, mediante lo dispuesto en la NCh433 Of 96, mod. 2009 y el D.S. N° 61, para su uso en diafragma rígido, y algunas variaciones de dichos métodos, incluido el que se utiliza actualmente en la práctica profesional, mediante el uso del programa ETABS, el cual se puede aplicar tanto en diafragmas rígidos como flexibles. Con este propósito se escoge una muestra de 9 edificios de tipología chilena en donde se observan posibles problemas por torsión dada la distribución irregular de los elementos resistentes, o por la forma que presentan en planta los edificios. Además, dentro de la muestra se agregan algunos edificios que se cree no presentarían problemas torsionales, o bien, que cuentan con una estructuración mixta (muros y marcos de hormigón armado), para así hacer este estudio lo más general posible. Todos estos edificios fueron analizados sísmicamente a través del programa ETABS, considerando tanto los métodos de la norma (diafragma rígido), como otras metodologías escogidas, que corresponden a la inclusión de excentricidades accidentales de 5%, 10% y una distribución triangular en la altura, estos últimos, mediante la metodología incluida en el programa, imponiendo tanto diafragmas rígidos como flexibles. A partir de dichos análisis se procede a extraer algunos parámetros sísmicos directamente del programa y a calcular externamente otros, mediante una rutina escrita en el programa Visual Basic. De los parámetros obtenidos del análisis sísmico de los edificios se observa que la incorporación de la torsión accidental en edificios, tanto para diafragmas rígidos como flexibles no es siempre posible mediante las nuevas metodologías analizadas, debido a que en algunos casos los valores encontrados con las nuevas metodologías no son conservadores comparados con los valores obtenidos mediante el uso de las metodologías de la norma, además de entregar resultados incorrectos en algunos casos, debido a las limitaciones del programa.

O atrativo estético proporcionado pela forma arredondada é o fator que na maioria das vezes determina a utilização de estruturas tubulares circulares. É crescente a concepção de pórticos formados por colunas tubulares e as tradicionais vigas de seção I. Esse tipo de ligação ainda é pouco estudado no Brasil, e esse trabalho busca avançar no entendimento do comportamento estrutural dessas ligações. Foram realizados estudos analíticos, numéricos e experimentais em quatro configurações de ligação, com diafragmas externos transversais, chapa de alma, soldas, parafusos e enrijecedor. Avaliou-se a relação M-\'fi\' (momento-rotação) das ligações estudadas e os parâmetros envolvidos como resistência, rigidez e ductilidade, evidenciando-se o modo de colapso das ligações. O estudo analítico foi desenvolvido baseado nas recomendações do Eurocode 3 (2005), com a utilização do Método das Componentes. A análise numérica, através do Método dos Elementos Finitos, foi realizada por meio dos programas computacionais TRUEGRID® e ANSYS®. Os modelos numéricos consideram as características mecânicas do aço, como plastificação, encruamento e não-linearidades geométricas e de contato. As formulações do Eurocode 3 (2005), adaptadas para a determinação da resistência das ligações viga-coluna, apresentaram resultados coerentes e a análise numérica foi representativa frente aos resultados experimentais. A utilização de diafragmas externos conectados à viga apresentou boa funcionalidade, ajudando na distribuição das tensões na região da ligação, melhorando o comportamento da coluna. / The aesthetic appeal provided by the round shape is the factor that mostly determines the use of circular tubular structures. There is an increasing conception of structures formed by hollow columns and traditional beams of section I. This type of connection hasn\' t been sufficiently studied in Brazil, and this paper tries to advance the comprehension of the structural behavior of these connections. Analytical, numerical, and experimental study were performed in four connections configurations, with transverse external diaphragms, web plate, welds, bolts and stiffener. The relation M-\'fi\' (moment-rotation) of the studied connections and the parameters involved such as strength, stiffness and ductility were evaluated, evidencing the failure mode of connections. The analytical study was developed based on recommendations of Eurocode 3 (2005) using the Method of Components. The numerical analysis using the Finite Element Method was performed with the computer programs TRUEGRID® and ANSYS®. The numerical models consider the mechanical characteristics of steel, such as yielding and hardening, and also the geometric and contact nonlinearity. The formulations of Eurocode 3 (2005), adapted for determining the strength of beam-column connections, showed coherent results and the numerical analysis was representative compared to experimental results. The use of external diaphragm connected to the beam showed good functionality, helping in the distribution of stress in the region of connection, improving the behavior of the column.

Orientador: Fabrício Guimarães Baptista / Banca: Paulo Sérgio da Silva / Banca: Carlos de Marqui Junior / Resumo: Esta dissertação de mestrado apresenta uma análise experimental da viabilidade do uso dos diafragmas piezelétricos comerciais de baixo custo (comumente conhecidos como buzzers) em sistemas de monitoramento de integridade estrutural (SHM - Structural Health Monitoring) baseados na técnica da impedância eletromecânica (E/M). Esse tipo de aplicação tem recebido uma atenção especial nas últimas décadas por se basear no uso de transdutores piezelétricos pequenos e leves que operam simultaneamente como sensores e atuadores. Foram realizados vários testes em barras de alumínio utilizando diafragmas de diversos tamanhos; as assinaturas de impedância elétrica e os índices de dano foram comparados com os obtidos usando uma cerâmica convencional de PZT (Pb-lead Zirconate Titanate - titanato zirconato de chumbo), que é o transdutor mais comumente utilizado nessa aplicação. Os danos estruturais foram simulados utilizando-se massas metálicas (porcas de parafuso), as quais foram fixadas nas barras com cola a base de cianoacrilato. Quatro tipos de experimentos foram realizados para fins de comparação: estimação da sensibilidade dos transdutores utilizando método da quebra do grafite (PLB - Pencil Lead Break - quebra do grafite); comparação dos índices de dano RMSD (root mean square deviation - desvio da raiz média quadrática) e CCDM (correlation coefficient deviation metric - métrica do desvio do coeficiente de correlação), calculados a partir das assinaturas de impedância; avaliação dos efe... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This dissertation presents an experimental analysis of the viability of low-cost commercial piezoelectric diaphragms (commonly known as buzzers) in structural health monitoring (SHM) systems based on the electromechanical impedance (EMI) technique. This application has received special attention in recent decades because it is based on the use of small, lightweight piezoelectric transducers operating as both sensors and actuators. Several tests were carried out on aluminum bars using diaphragms of different sizes; the electrical impedance signatures and damage indices were compared with those obtained using a conventional PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate) ceramic, which is the most commonly employed transducer in this application. Structural damage was simulated using metallic bolts (steel nut), which were fixed in the bars using cyanoacrylate glue. Four types of experiments were carried out for comparison between the two transducers: sensitivity estimation using the pencil lead break (PLB) method, analysis of the feasibility to detect structural damage using conventional impedance signatures and damage indices, analysis of temperature effects, and determination of the long-term reproducibility of the results. The results indicated that conventional PZT ceramics and diaphragms with similar size exhibit very close characteristics in relation to reproducibility, sensitivity to damage and temperature effects, which leads to the conclusion that the piezoelectric diaphragms are fea... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by EVERALDO SILVA DE FREITAS null (everaldo.freitas@gmail.com) on 2018-09-12T02:59:57Z No. of bitstreams: 1 Tese_Doutorado_Everaldo_Freitas_FINAL_2018_ok.pdf: 1723520 bytes, checksum: dbd1b513bc9fa19ca8ac81016da5d0a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-09-12T12:56:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 freitas_es_dr_bauru.pdf: 1679310 bytes, checksum: e2ca0b29e71f13ee7094695c96036f7a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-12T12:56:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 freitas_es_dr_bauru.pdf: 1679310 bytes, checksum: e2ca0b29e71f13ee7094695c96036f7a (MD5) Previous issue date: 2018-07-23 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os diafragmas piezelétricos são componentes eletrônicos de baixo custo utilizados em diversas aplicações. Seu uso mais comum é como transdutor de áudio e, nesse tipo de aplicação, é mais comumente conhecido como buzzer. Nos últimos anos, a utilização desses componentes em estudos científicos avançados tem aumentado bastante, e uma das áreas que tem merecido destaque é a dos sistemas de Monitoramento de Integridade Estrutural – Structural Health Monitoring (SHM) – baseados na técnica da impedância eletromecânica (E/M). Esse tipo de aplicação tem recebido uma atenção especial por se basear no uso de transdutores piezelétricos pequenos e leves minimamente invasivos à estrutura monitorada. Portanto, tomando como base o crescente interesse por esses componentes, é proposto neste estudo um circuito eletromecânico equivalente básico que relacione as propriedades elétricas dos diafragmas piezelétricos com as propriedades mecânicas da estrutura monitorada por meio da impedância elétrica. Essa relação é baseada no efeito piezelétrico, que proporciona um acoplamento eletromecânico com a estrutura monitorada e, portanto, permite avaliar as condições mecânicas da estrutura a partir das propriedades elétricas do transdutor. A estrutura utilizada no estudo foi uma barra de alumínio com dimensões de 500 mm x 38,10 mm x 3,18 mm, tipicamente utilizada em laboratórios, e diafragmas com espessuras da ordem de uma fração de milímetro. Nessas condições, o modo de vibração principal pode ser considerado na direção longitudinal da estrutura para uma suposição unidimensional, de forma que o diafragma piezelétrico pode ser representado como um hexapolo com três portas, sendo uma porta elétrica e duas portas acústicas, solução esta comumente usada na literatura. As sensibilidades aos danos estruturais foram teoricamente analisadas em três diafragmas de diferentes tamanhos utilizando o circuito equivalente proposto. Essas sensibilidades foram comparadas com a de uma cerâmica piezelétrica convencional, que é o transdutor comumente utilizado no método da impedância E/M. Além disso, testes experimentais foram realizados em barras de alumínio para validação do circuito equivalente. Pode-se concluir que há correspondência entre os resultados teóricos e experimentais, pois as sensibilidades dos transdutores em ambas as análises foram próximas com poucas variações. / Piezoelectric diaphragms are inexpensive electronic components used in a variety of applications. Its most common use is as an audio transducer and, in this type of application, it is commonly known as "buzzer". In recent years, the use of these components in advanced scientific studies has increased significantly, and one of the areas that has received special mention is the Structural Health Monitoring (SHM) systems based on electromechanical impedance (EMI). This type of application has received special attention because it is based on the use of small and lightweight piezoelectric transducers minimally invasive to the monitored structure. Therefore, based on the growing interest in these components, a basic equivalent electromechanical circuit is proposed in this study that relates the electrical properties of the piezoelectric diaphragms to the mechanical properties of the monitored structure through the electrical impedance. This relationship is based on the piezoelectric effect, which provides an electromechanical coupling with the monitored structure and, therefore, allows to evaluate the mechanical conditions of the structure from the electrical properties of the transducer. The structure used in the study was an aluminum bar with dimensions of 500 mm x 38.10 mm x 3.18 mm, typically used in laboratories, and diaphragms with thicknesses of the order of a fraction of millimeter. Under these conditions, the main vibration mode can be considered in the longitudinal direction of the structure for a one-dimensional assumption, so that the piezoelectric diaphragm can be represented as a three-port hexapolo, one electric port and two acoustic ports, which is a solution commonly used in the literature. Sensitivities to structural damage were theoretically analyzed in three diaphragms of different sizes using the proposed equivalent circuit. These sensitivities were compared with that of a conventional piezoelectric ceramic, which is the transducer commonly used in the EMI method. In addition, experimental tests were performed on aluminum bars for equivalent circuit validation. It can be concluded that there is a correspondence between the theoretical and experimental results, because the sensitivities of the transducers in both analyzes were close with few variations. / FAPESP: 2015/02500-6

Submitted by EVERALDO SILVA DE FREITAS null (everaldo.freitas@gmail.com) on 2016-07-03T18:42:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Mestrado_Everaldo_Freitas_2016_final.pdf: 3897384 bytes, checksum: 5c9536e39331c3a9d0ddfa1752cc723a (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-07-07T16:33:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 freitas_es_me_bauru.pdf: 3897384 bytes, checksum: 5c9536e39331c3a9d0ddfa1752cc723a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-07T16:33:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 freitas_es_me_bauru.pdf: 3897384 bytes, checksum: 5c9536e39331c3a9d0ddfa1752cc723a (MD5) Previous issue date: 2016-05-30 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Esta dissertação de mestrado apresenta uma análise experimental da viabilidade do uso dos diafragmas piezelétricos comerciais de baixo custo (comumente conhecidos como buzzers) em sistemas de monitoramento de integridade estrutural (SHM – Structural Health Monitoring) baseados na técnica da impedância eletromecânica (E/M). Esse tipo de aplicação tem recebido uma atenção especial nas últimas décadas por se basear no uso de transdutores piezelétricos pequenos e leves que operam simultaneamente como sensores e atuadores. Foram realizados vários testes em barras de alumínio utilizando diafragmas de diversos tamanhos; as assinaturas de impedância elétrica e os índices de dano foram comparados com os obtidos usando uma cerâmica convencional de PZT (Pb-lead Zirconate Titanate – titanato zirconato de chumbo), que é o transdutor mais comumente utilizado nessa aplicação. Os danos estruturais foram simulados utilizando-se massas metálicas (porcas de parafuso), as quais foram fixadas nas barras com cola a base de cianoacrilato. Quatro tipos de experimentos foram realizados para fins de comparação: estimação da sensibilidade dos transdutores utilizando método da quebra do grafite (PLB – Pencil Lead Break – quebra do grafite); comparação dos índices de dano RMSD (root mean square deviation – desvio da raiz média quadrática) e CCDM (correlation coefficient deviation metric – métrica do desvio do coeficiente de correlação), calculados a partir das assinaturas de impedância; avaliação dos efeitos da temperatura; e a avaliação da reprodutibilidade dos resultados a longo prazo. Os resultados indicaram que a cerâmica convencional de PZT e um diafragma de tamanho semelhante apresentam características bem próximas em relação à reprodutibilidade dos resultados, sensibilidade ao dano e aos efeitos de temperatura, o que leva a conclusão de que os diafragmas são viáveis para sistemas de SHM baseados na impedância E/M. / This dissertation presents an experimental analysis of the viability of low-cost commercial piezoelectric diaphragms (commonly known as buzzers) in structural health monitoring (SHM) systems based on the electromechanical impedance (EMI) technique. This application has received special attention in recent decades because it is based on the use of small, lightweight piezoelectric transducers operating as both sensors and actuators. Several tests were carried out on aluminum bars using diaphragms of different sizes; the electrical impedance signatures and damage indices were compared with those obtained using a conventional PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate) ceramic, which is the most commonly employed transducer in this application. Structural damage was simulated using metallic bolts (steel nut), which were fixed in the bars using cyanoacrylate glue. Four types of experiments were carried out for comparison between the two transducers: sensitivity estimation using the pencil lead break (PLB) method, analysis of the feasibility to detect structural damage using conventional impedance signatures and damage indices, analysis of temperature effects, and determination of the long-term reproducibility of the results. The results indicated that conventional PZT ceramics and diaphragms with similar size exhibit very close characteristics in relation to reproducibility, sensitivity to damage and temperature effects, which leads to the conclusion that the piezoelectric diaphragms are feasible in SHM systems based on the EMI method. / FAPESP: 2015/02500-6

O atrativo estético proporcionado pela forma arredondada é o fator que na maioria das vezes determina a utilização de estruturas tubulares circulares. É crescente a concepção de pórticos formados por colunas tubulares e as tradicionais vigas de seção I. Esse tipo de ligação ainda é pouco estudado no Brasil, e esse trabalho busca avançar no entendimento do comportamento estrutural dessas ligações. Foram realizados estudos analíticos, numéricos e experimentais em quatro configurações de ligação, com diafragmas externos transversais, chapa de alma, soldas, parafusos e enrijecedor. Avaliou-se a relação M-\'fi\' (momento-rotação) das ligações estudadas e os parâmetros envolvidos como resistência, rigidez e ductilidade, evidenciando-se o modo de colapso das ligações. O estudo analítico foi desenvolvido baseado nas recomendações do Eurocode 3 (2005), com a utilização do Método das Componentes. A análise numérica, através do Método dos Elementos Finitos, foi realizada por meio dos programas computacionais TRUEGRID® e ANSYS®. Os modelos numéricos consideram as características mecânicas do aço, como plastificação, encruamento e não-linearidades geométricas e de contato. As formulações do Eurocode 3 (2005), adaptadas para a determinação da resistência das ligações viga-coluna, apresentaram resultados coerentes e a análise numérica foi representativa frente aos resultados experimentais. A utilização de diafragmas externos conectados à viga apresentou boa funcionalidade, ajudando na distribuição das tensões na região da ligação, melhorando o comportamento da coluna. / The aesthetic appeal provided by the round shape is the factor that mostly determines the use of circular tubular structures. There is an increasing conception of structures formed by hollow columns and traditional beams of section I. This type of connection hasn\' t been sufficiently studied in Brazil, and this paper tries to advance the comprehension of the structural behavior of these connections. Analytical, numerical, and experimental study were performed in four connections configurations, with transverse external diaphragms, web plate, welds, bolts and stiffener. The relation M-\'fi\' (moment-rotation) of the studied connections and the parameters involved such as strength, stiffness and ductility were evaluated, evidencing the failure mode of connections. The analytical study was developed based on recommendations of Eurocode 3 (2005) using the Method of Components. The numerical analysis using the Finite Element Method was performed with the computer programs TRUEGRID® and ANSYS®. The numerical models consider the mechanical characteristics of steel, such as yielding and hardening, and also the geometric and contact nonlinearity. The formulations of Eurocode 3 (2005), adapted for determining the strength of beam-column connections, showed coherent results and the numerical analysis was representative compared to experimental results. The use of external diaphragm connected to the beam showed good functionality, helping in the distribution of stress in the region of connection, improving the behavior of the column.

Este trabalho apresenta o estudo do comportamento das estruturas tridimensionais de edifícios altos, sujeitos às ações verticais e laterais, considerando-se a rigidez transversal à flexão das lajes. A análise é feita pelo processo dos deslocamentos para todos elementos, onde emprega-se o Método dos Elementos Finitos na discretização das lajes e vigas em cada pavimento. O sistema estrutural não considera a presença dos núcleos estruturais, pilares ou pilares-parede submetidos à flexo-torção. As lajes também funcionam como diafragmas infinitamente rígidos em seu plano, sendo responsável pela compatibilidade dos deslocamentos correspondentes e pela transmissão das forças do vento aos pilares. Elaborou-se um programa de computador que automatiza o processo utilizado, e alguns exemplos são apresentados para comprovar sua validade. / This work presents a study about the behavior of three dimensional structures of tall buildings, subjected to vertical and lateral loads, considering the transverse bending stiffness of slabs. The analysis is done by stiffness method for all elements, and Finite Element Method is used in the discretization of slabs and beams of each floor. The structural system does not consider cores, columns or shearwalls that are subjected to warping effects. The slabs also act as diaphragms with an infinite stiffness in their plane, responsible displacements, for compatibility of the horizontal and so transmit the wind forces to the columns. A computer program is developed to get automatic the process utilized in the analysis, and some examples are presented to check its validity.

Este trabalho apresenta o estudo do comportamento das estruturas tridimensionais de edifícios altos, sujeitos às ações verticais e laterais, considerando-se a rigidez transversal à flexão das lajes. A análise é feita pelo processo dos deslocamentos para todos elementos, onde emprega-se o Método dos Elementos Finitos na discretização das lajes e vigas em cada pavimento. O sistema estrutural não considera a presença dos núcleos estruturais, pilares ou pilares-parede submetidos à flexo-torção. As lajes também funcionam como diafragmas infinitamente rígidos em seu plano, sendo responsável pela compatibilidade dos deslocamentos correspondentes e pela transmissão das forças do vento aos pilares. Elaborou-se um programa de computador que automatiza o processo utilizado, e alguns exemplos são apresentados para comprovar sua validade. / This work presents a study about the behavior of three dimensional structures of tall buildings, subjected to vertical and lateral loads, considering the transverse bending stiffness of slabs. The analysis is done by stiffness method for all elements, and Finite Element Method is used in the discretization of slabs and beams of each floor. The structural system does not consider cores, columns or shearwalls that are subjected to warping effects. The slabs also act as diaphragms with an infinite stiffness in their plane, responsible displacements, for compatibility of the horizontal and so transmit the wind forces to the columns. A computer program is developed to get automatic the process utilized in the analysis, and some examples are presented to check its validity.