Apesar de fortes eventos sísmicos serem raros no Brasil, engenheiros estruturais brasileiros são frequentemente envolvidos em tal análise para os países latino-americanos vizinhos. Informações sobre históricos de aceleração sísmica, de natureza aleatória, não estão em geral disponíveis, devido, em parte, à falta de registros. Para contornar tal situação, os códigos de construção indicam o uso de acelerogramas artificiais, mas não fornecem metodologia para sua obtenção. A informação normalizada é o chamado espectro de resposta elástico, que fornece a aceleração de resposta máxima para um sistema linear de um grau de liberdade. Muitas pesquisas estão sendo desenvolvidas a fim de gerar acelerogramas artificiais compatíveis com os espectros de norma. Assim, neste trabalho se apresenta uma proposta para a geração de acelerograma artificial compatível com espectro de resposta regulamentar. Para exemplo de aplicação, é gerado um acelerograma artificial compatível com a Norma Brasileira NBR 15421: 2006 e aplicado à base de um edifício shear building de dez pavimentos e através de integração numérica por diferenças finitas passo-a-passo no domínio do tempo é calculado o deslocamento do último pavimento deste edifício. De forma semelhante, é gerado um acelerograma artificial compatível com a Norma Venezuelana COVENIN 1756: 2001 e aplicado à base de um reservatório d\'água sobre quatro pilares e estudado o seu comportamento elastoplástico perfeito. / Although strong seismic events are rare in Brazil, Brazilian structural engineers are often involved in such an analysis for neighboring Latin American countries. Information on seismic acceleration histories of a random nature is not generally available, due in part to the lack of records. To circumvent such a situation, building codes indicate the use of artificial accelerograms, but do not provide a methodology for obtaining them. The normalized information is the so-called elastic response spectrum, which provides the maximum response acceleration for a linear system of a degree of freedom. Many researches are being developed in order to generate artificial accelerograms compatible with the norm spectra. Thus, this paper presents a proposal for the generation of an artificial accelerogram compatible with a regulatory response spectrum. For an application example, an artificial accelerogram compatible with the Brazilian Standard NBR 15421: 2006 is generated and applied to the base of a ten-story shear building and through numerical integration by finite differences step-by-step in the time domain is calculated the displacement of the last floor of this building. Similarly, an artificial accelerogram is generated that is compatible with the Venezuelan Standard COVENIN 1756: 2001 and applied on the basis of a water reservoir on four pillars and studied its perfect elastoplastic behavior.

O tema está relacionado com o constante crescimento da necessidade em implantarnovas torres de telecomunicações devido ao crescimento acelerado da infraestrutura de telecomunicações no Brasil. Todos os dias, novos sistemas de transmissão e recepção de ondas eletromagnéticas estão sendo implantados no território brasileiro. O objetivo deste trabalho é propor um procedimento seguro e eficaz para a análise estrutural de torres de telecomunicações em concreto armado de grande esbeltez, com base em um modelo dinâmico não linear, submetendo à carga de vento. Estas cargas são simuladas pelo método do vento sintético proposto por Franco (1993). A análise do concreto armado será realizada de acordo com a NBR-6118 (ABNT, 2007). A fim de determinar com precisão os deslocamentos da estrutura submetida ao carregamento de vento, um método iterativo computacional será utilizado obter as respostas não lineares. Realiza-se uma análise linear e, a partir dos resultados de esforços solicitantes, as tensões e a porção fissurada de cada seção transversal é obtida e parte-se para a determinação dos deslocamentos de 2ª ordem da torre. Em cada iteração, um procedimento do tipo P-Delta será utilizado para levar em conta a não linearidade geométrica da estrutura. As condições de contorno do problema estão relacionadas com a restrição do nível de tensões, deslocamentos e frequências de vibração da estrutura. Ao fim, uma análise dinâmica em torno da configuração não linear será realizada, e o deslocamento total da torre será dado pela somatória da componente estática com a componente flutuante do vento. / The theme is related to the constant growth in the need to deploy new telecommunications towers due to the accelerated growth of telecommunications infrastructure in Brazil. Every day, new systems of transmission and reception of electromagnetic waves are being implanted in the Brazilian territory. The objective of this work is to propose a safe and efficient procedure for the structural analysis of telecommunication towers with high slenderness constructed in reinforced concrete, based on a dynamic nonlinear model, submitting it to the wind load. These loads are simulated by the synthetic wind method proposed by Franco (1993). The analysis of the reinforced concrete will be held according to NBR-6118 (ABNT, 2007). In order to determine accurately the displacements of the structure subjected to wind loading, an iterative computational method will be held to obtain non-linear responses. A linear analysis is carried out and, with the results of the forces, the tensions and the fissured portion of each cross section are obtained and then 2nd order displacements of the tower. In each iteration, a P-Delta type procedure will be held to take into account the geometric non-linearity of the structure. The boundary conditions of the problem are related to the restriction of the stress level, displacements and vibration frequencies of the structure. At the end, a dynamic analysis around the nonlinear configuration will be performed, and the total displacement of the tower will be given by the sum of the static component with the floating component of the wind.

In computer simulation the term \"multibody system\" is usually employed to describe a system of interconnected bodies. Several examples of multibody systems can be found in railway engineering. A wheelset interacting with a track through a contact interface is just one example of practical interest. Modelling mechanical systems in a virtual environment contributes to the understanding of subjects such as dynamic behaviour, stability, durability, wear, fatigue, etc. In the context of a rigid-flexible multibody system mathematically described by a weak-form, the purpose of the present work is to evaluate the contributions due to rigid bodies considering their contact interactions. Inertial contributions due to distribution of mass of a rigid body are fully developed, considering a general pole position associated with a single node, representing a rigid body element. Rodrigues rotation parameters are used to describe finite rotations, by an updated Lagrangian description. Then, the so-called master-surface to master-surface contact formulation is adapted to be used in conjunction with the rigid body element and flexible bodies, aiming to consider their interaction in a rigid-flexible multibody environment. New surface parameterizations are proposed to establish contact pairs, permitting pointwise interaction in a frictional scenario. The proposed formulation is used to represent mechanical systems from different contexts, including a numerical example of the wheel-rail contact interface. The obtained results show the robustness and applicability of the methods. / Em simulação computacional o termo \"sistema multicorpos\" é usualmente empregado para descrever um sistema de corpos interconectados. Diversos exemplos de sistemas multicorpos podem ser encontrados no campo da engenharia ferroviária. Um rodeiro interagindo com a via através de uma interface de contato é apenas um dos exemplos de interesse prático. A modelagem de sistemas mecânicos em um ambiente virtual contribui para o entendimento de assuntos como comportamento dinâmico, estabilidade, durabilidade, desgaste, fadiga, etc. No contexto de um sistema multicorpos rígido-flexível descrito matematicamente por uma forma fraca, o propósito do presente trabalho é avaliar as contribuições devido à presença de corpos rígidos considerando interações de contato. Contribuições inerciais devido à distribuição de massa do corpo rígido são desenvolvidas e apresentadas em totalidade, considerando um polo genérico associado a um único nó, representando o corpo rígido. Parâmetros de rotação de Rodrigues são usados para descrever rotações finitas em uma descrição Lagrangiana atualizada. A formulação de contato master-surface to master-surface é adaptada para ser usada em conjunto com o elemento de corpo rígido e corpos flexíveis, estabelecendo a interação entre esses corpos em um ambiente de simulação multicorpos. Novas parametrizações de superfícies de contato são desenvolvidas para estabelecer os pares de contato, assumindo-se interações pontuais, em um cenário de contato com atrito. A formulação proposta é usada para representar sistemas mecânicos em diferentes contextos, incluindo um exemplo numérico do caso de contato roda-trilho. Os resultados obtidos mostram a robustez e a aplicabilidade dos métodos.

Este trabalho de pesquisa apresenta um modelo numérico para a análise de estruturas planas sob excitação aleatória induzida pelo vento. O comportamento não-linear da estrutura é considerado adotando-se um modelo constitutivo elasto-plástico para o material, aço estrutural. Os elementos das estruturas estudadas estão sujeitos ao surgimento e desaparecimento de rótulas plásticas, levando a um dimensionamento mais econômico. O conhecimento a respeito de vibrações aleatórias de estruturas lineares encontra-se estabelecido. Por outro lado, poucos resultados encontram-se disponíveis para o caso não linear considerado. Para a simulação de vibrações aleatórias uma análise de Monte Carlo é utilizada. Uma função de densidade espectral de potência das velocidades do vento é usada para gerar um certo número de funções harmônicas de carregamento. Os ângulos de fases destes harmônicos são gerados por um algoritmo pseudo-aleatório. Para cada função de carregamento realiza-se uma integração direta no tempo pelo método de Newmark. A grande quantidade de dados de resposta é tratada estatisticamente de modo a permitir a obtenção de conclusões, a respeito da possibilidade de ocorrência de eventos desfavoráveis, do ponto de vista da engenharia. / This work presents a numerical model to analyze structures under random dynamic excitation induced by the wind. The structure is considered to have nonlinear behavior due to the elastic-plastic constitutive law adopted for the material, structural steel. The members of the studied structures may experience formation or disappearance of plastic hinges, leading to a more economic design. Random vibrations of linear structures is a well established subject. On the other hand, very few results are available for the nonlinear case as the one considered. To simulate random vibrations a Monte Carlo type analysis is used. A power spectral density function for wind velocity is used to generate a large number of harmonic input functions. Their phase angles are generated via a pseudo-random algorithm. Numerical time integration using Newmark’s method is performed for each input function. The large amount of response data obtained is statistically treated to allow for useful engineering conclusions on the probability of occurrence of unfavorable events.

Um projeto portuário adequado deve garantir a segurança dos navios atracados e a eficiência das atividades de carga e descarga. Para isso, é preciso boa combinação entre condições de abrigo (natural ou artificial), e sistemas de amarração e defensas. Em geral, os problemas mais sérios de atracação estão relacionados a efeitos de ressonância. Nesse contexto, as obras de abrigo são pouco eficazes porque elas não alteram significativamente os períodos dos fenômenos hidrodinâmicos, e a restrição dos movimentos dos navios atracados depende principalmente dos sistemas de linhas de amarração e de defensas. Analisar um sistema de amarrações e defensas implica estudar a dinâmica do sistema de um navio atracado (navio/amarração/defensas), as ações aplicadas (principalmente as ações ambientais), e as características dos componentes desse sistema. Propõe-se, dessa forma, um estudo para elaboração de modelos que ajudem na compreensão do comportamento dinâmico desse sistema e uma comparação dos resultados obtidos nos modelos com as exigências de documentos técnicos. Partido de análises de modelos estáticos simples até a introdução de não linearidades geométricas e de perda de contato, esta dissertação discute, inicialmente, métodos convencionais de obtenção de esforços de amarração. Em seguida, o sistema é avaliado por meio de modelos dinâmicos que permitem uma compreensão maior sobre o comportamento de um navio amarrado. / An appropriate harbour project should ensure the safety of moored ships and the efficiency of loading and unloading activities. For these reasons, a good combination of (natural or artificial) shelter conditions, mooring systems and fenders is necessary. In general, the most serious mooring problems are related to resonance effects. In this context, shelter structures are not very effective because they do not significantly alter the periods of hydrodynamic phenomena, and the restriction of the moored ships\' movements depends mainly on mooring lines and fenders. Analysing a system of mooring lines and fenders involves studying the dynamics of a moored ship\'s system (ship / mooring / fenders), the actions applied (mainly environmental actions) and the characteristics of the components of that mooring system. Therefore, this study carries out models that help in the understanding of the dynamic behaviour of this system; and makes a comparison of the results obtained in the models with the requirements of technical documents. From the analysis of simple static models to an introduction of geometric nonlinearities and contact loss, this dissertation discusses, initially, conventional methods of obtaining mooring efforts. Then, the system is evaluated by dynamic models that allow a greater understanding of the behaviour of a moored ship.

Nowadays, the pedestrian footbridges present greater slenderness and have been constructed with increasingly daring structures. This fact have generated very slender footbridges and consequently changed the serviceability and ultimate limit states associated to their design. Therefore, in this investigation, the walking loading was modelled based on a probabilistic approach, in order to describe the walking force in a given pedestrian population, aiming a human comfort analysis. The pedestrian walking dynamic action is modelled considering the random nature of the following parameters: pedestrian weight, step frequency and dynamic coefficients. The mathematical model is then applied to calculate the probability of having the structure dynamic response in a particular acceleration range. The investigated structural model is associated to a steel-concrete composite footbridge, built in the campus of the Institute of Traumatology and Orthopaedics (INTO), at the city of Rio de Janeiro, Brazil. Based on the use of probabilistic methods, it was possible to determine whether the footbridge peak accelerations exceed or not the human comfort criteria established in the design standards and recommendations. The results have indicated that the peak accelerations calculated based on the deterministic methods may be overestimated in some design situations / Passarelas de pedestres com arquitetura moderna, esbeltas e leves são uma constante nos dias atuais, apresentando grandes vãos e novos materiais. Este arrojo arquitetônico tem gerado inúmeros problemas de vibrações excessivas, especialmente sobre passarelas mistas (aço-concreto). As normas e recomendações de projeto consideram, ainda, que as forças induzidas pelo caminhar humano são determinísticas. Todavia, o caminhar humano e as respectivas forças dinâmicas geradas apresentam comportamento randômico. Deste modo, o presente trabalho de pesquisa objetiva contribuir com os projetistas estruturais, a partir do emprego de uma abordagem probabilística para avaliação do estado limite de utilização deste tipo de estrutura, associado a vibrações excessivas que podem vir a causar desconforto humano. Para tal, utiliza-se como modelo estrutural uma passarela de pedestres mista (aço-concreto) construída no campus do Instituto de Traumatologia e Ortopedia (INTO), na cidade do Rio de Janeiro. Com base na utilização dos métodos probabilísticos, torna-se possível determinar a probabilidade dos valores das acelerações de pico da estrutura ultrapassarem ou não os critérios de conforto humano estabelecidos em normas e recomendações de projeto. Os resultados apontam para o fato de que os valores das acelerações de pico calculadas com base exclusivamente nos métodos determinísticos podem ser superestimados em algumas situações de projeto.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-09-06T12:04:36Z No. of bitstreams: 1 141352.pdf: 2368768 bytes, checksum: 61ce0e48252d922f5bd857f625114768 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T12:04:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 141352.pdf: 2368768 bytes, checksum: 61ce0e48252d922f5bd857f625114768 (MD5) Previous issue date: 1975 / Estuda o comportamento dinâmico de estruturas reticuladas submetidas a cargas móveis, através da utilização do método dos elementos finitos. São determinados alguns coeficientes de impacto para três tipos de carregamentos idealizados, por intermédio de programas de computadores, desenvolvidos para a análise dinâmica de vigas e pórticos planos. O problema é formulado matricialmente, com a montagem das equações do movimento da estrutura-carregamento, e resolvido diretamente pela integração passo a passo dessas equações. Os resultados obtidos são apresentados sob a forma adimensional, relacionando coeficientes de impacto ao longo do tempo de travessia, para os casos mais frequentes de cargas móveis. / Studies the dynamic behavior of framed structures under moving loads by means of the finite element method. Three different types of loadings are idealized and impact factors determined for them, being developed computer programs for dynamic analysis of beams and plane frames. The structure-loading equations of motion are formulated in matrix form and solved directly through step by step integration. The results are presented in dimensionless form, relating impact factor to travel time for the most usual moving load cases.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-11T13:52:10Z No. of bitstreams: 1 134618.pdf: 1078759 bytes, checksum: 26c4233d779bf2d3532da6574987eb33 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-11T13:52:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 134618.pdf: 1078759 bytes, checksum: 26c4233d779bf2d3532da6574987eb33 (MD5) Previous issue date: 1974-02 / CAPES / Analisa-se o movimento e estuda-se a estabilidade dinâmica de uma haste na presença de aceleração centrípeta e de Coriolis. Serão estudados os casos de uma haste rígida, e uma haste flexível, ambos simplificados para um modelo de apenas um grau de liberdade. As equações de movimento que podem ser estabelecidas pela mecânica newtoniana ou lagrangeana, resultam em equações diferenciais não lineares de segunda ordem. As regiões de estabilidade do movimento do sistema são determinadas aplicando o critério de Ljapunov; a análise do movimento pode ser feita no plano fase, pois existe a integral da equação de movimento. São apresentados alguns resultados numéricos relativos ao problema da determinação das curvas integrais, no caso da haste elástica. / The dynamic stability and the analysis of motion of a bar under the action of centripetal and Coriolis acceleration is investigated. A simplified one degree of freedom model is used for the cases of a rigid and a flexible bar. The equations of motion may be established by Lagrangian or Newtonian Mechanics and result in non-linear second order differential equations. The stability regions of the motion are determined by the criterium of Ljapunov; the analysis of motion is done in the phase plane where one can integrate the equation of the trajectory. Some numerical results are presented related to this integration in the case of the flexible bar.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-16T13:44:52Z No. of bitstreams: 1 130679.pdf: 1630390 bytes, checksum: ddb1fd88370339f1df106d5af62641d9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-16T13:44:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 130679.pdf: 1630390 bytes, checksum: ddb1fd88370339f1df106d5af62641d9 (MD5) Previous issue date: 1972-12 / É formulado o método das flexibilidades, com uma aplicação imediata à análise estática e dinâmica de estruturas de máquinas operatrizes. É apresentado também um programa para computador, capaz de prever as deformações estáticas, as frequências e os modos naturais da vibração de tais estruturas, a partir de seus desenhos de projeto. / The flexibility method is formulated with an immediato application to the stitic and dynamic analysis of mochine tool structures. There is also presented a computer program for predicting from design drawings the static deformations and the natural froequencias and modes of vibration of such structures.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-16T17:41:35Z No. of bitstreams: 1 133516.pdf: 1255599 bytes, checksum: ab5ee318dbafbda6ac4537174e05c7ad (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-16T17:41:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 133516.pdf: 1255599 bytes, checksum: ab5ee318dbafbda6ac4537174e05c7ad (MD5) Previous issue date: 1973-10 / Procurou-se apresentar uma solução aproximada para a determinação das frequências naturais na vibração de placas circulares, utilizando-se do método de Ritz. Inicialmente foi feita uma revisão dos princípios básicos do cálculo das variações, úteis às formulações variacionais dos problemas propostos neste trabalho. Em seguida, estudou-se a vibração transversal axi-simétrica em uma placa circular, apoiada elasticamente no seu contorno. Finalmente, foi analisada a vibração transversal axi-simétrica em placas girantes com furo central, elasticamente apoiadas no contorno externo. / The aim of this paper is to present an appraximate soluction for the natural frequencies of circular plates, under axisynnetric transverse vibration. It was used the Ritz method to form a minimizing sequence for the energy functional. Initially a review of the basic principles of the variational calculus is presented. Then, the problem of axisylmmetric, transverse vibrations of a circular plate with torsional elastic support at its edge is solved. Finally, it is analyse:i the problem of a rotating circular plate with a central circular bole elastically supportedat its external edge.