Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-21T17:21:23Z No. of bitstreams: 1 173108.pdf: 2392240 bytes, checksum: 2bb1b2d5d8044d1af3db2f3498f6f4f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-21T17:21:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 173108.pdf: 2392240 bytes, checksum: 2bb1b2d5d8044d1af3db2f3498f6f4f2 (MD5) Previous issue date: 1991-08 / Apresenta-se neste trabalho um estudo teórico-experimental do comportamento pós-crítico de perfis de chapa dobrada e paredes esbeltas. Os resultados experimentais são confrontados com propostas teóricas baseadas no método das larguras efetivas e servem para analisar e comparar vários modelos e formulações. O trabalho experimental inclui o ensaio de três corpos de prova formados por perfis com seção C e sujeitos à compressão centrada. Com base nos resultados obtidos através do acompanhamento experimental destes corpos de prova, propõe-se uma formulação geral para descrever o seu comportamento pós-crítico até a ruína. A formulação proposta é confrontada com especificações existentes em normas de projeto bem como outras proposições conhecidas na literatura. É também analisada a aplicabilidade da equação proposta em estudos numéricos através de um programa de elementos finitos, sendo os resultados confrontados com aqueles obtidos experimentalmente. A análise e comparação com resultados experimentais se faz tanto para a descrição de comportamento quanto para valores de cargas últimas obtidas. / The results from theorical-experimental studies of post-critical behaviour ofthin-walled cold-formed steel sections are presented. The experimental results are compared to theoretical predictions based on the effective width method and are used to assess several design prescriptions and past propositions. The experimental investigation incluedd tests of three specimens formed by lipped channel profiles under concentric loading. Based on the experimental measurements, a general formulation to describe the post-critical behaviour up to the failure was developed. The proposed formulation is compared to design codes prescriptions as well as some others approaches. The aplicability of the proposed formulation in numerical studies, with the help of a finite element code is analysed and compared to some other experimental results. Also the analysis and comparison with the experimental results are carried out to verify both the behaviour and the ultimate loads.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-21T17:40:52Z No. of bitstreams: 1 172803.pdf: 1963834 bytes, checksum: 16396f170fd6608be4201de40f4b11e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-21T17:40:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 172803.pdf: 1963834 bytes, checksum: 16396f170fd6608be4201de40f4b11e3 (MD5) Previous issue date: 1991-05 / Neste trabalho apresenta-se um estudo comparativo de formulações alternativas do método dos elementos de contorno para problemas de elasticidade bidimensional. Este estudo, realizado através de testes computacionais, utilizou-se das formulações direta e indireta do método dos elementos de contorno, do método da superposição e do método das descontinuidades de deslocamentos. Nos testes realizados avaliou-se o comportamento dos métodos acima citados em pontos do domínio e do contorno. / A comparative study with alternative formulations to the Boundary Element Method was made for two-dimensional elasticity problems. The direct Boundary Element Method, indirect Boundary Element Method, Superposition Method and the Displacement Discontinuity Method were compared through computacional tests applied at internal and boundary points.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-22T13:01:31Z No. of bitstreams: 1 172746.pdf: 1261985 bytes, checksum: 9a2870092572182de7f267532c96b4b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T13:01:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 172746.pdf: 1261985 bytes, checksum: 9a2870092572182de7f267532c96b4b8 (MD5) Previous issue date: 1991-04 / Este trabalho se refere ao cálculo da carga de colapso de tubulações submarinas para águas profundas, sujeitas a altas pressões hidrostáticas externas. Estas tubulações possuem uma relação D/t muito baixa, exigindo portanto critérios mais rigorosos em sua análise e dimensionamento. A análise é feita através do Método dos Elementos Finitos (M.E.F), utilizando elementos de casca isoparamétricos degenerados. Na formulação do elemento são considerados efeitos não-lineares geométricos e físicos. Para representar o comportamento da plastificação através da espessura do tubo, utiliza-se um modelo em camadas. A determinação da instabilidade é implementada através de uma análise não-linear completa, com um procedimento incremental-iterativo baseado no Método de Newton-Raphson modificado. Esta implementação é feita em conjunto com uma técnica de controle de deslocamentos. / This work presents developments on the numerical analysis and determination of collapse loads in deepwater pipelines, which are subjected to high external hydrostatic pressures. These pipelines present very small diameter-to-thickness ratios, thus requiring rigorous considerations on their analysis and design. The Finite Element Method (F.E.M.) is considered in these developments, where the pipeline is discretized using nonlinear isoparametric shell elements, which accounts for geometric and material nonlinearities. Plastification across the thickness is represented by using a layered model. The collapse analysis is performed through an incremental-iterative nonlinear analysis, based on the Newton-Raphson method, and also employing a special displacement-control technique.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-22T13:27:44Z No. of bitstreams: 1 169464.pdf: 4534993 bytes, checksum: b439ffd8bdf04cf7354046a716969cdb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T13:27:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 169464.pdf: 4534993 bytes, checksum: b439ffd8bdf04cf7354046a716969cdb (MD5) Previous issue date: 1991-11 / Esta dissertação se propõe a analisar os dados de piezometria do Aterro Experimental II do IPR-DNER sobre a argila mole do Sarapuí com drenos verticais. Inicialmente, efetua-se uma análise qualitativa dos dados dos piezômetros Casagrande e hidráulico instalados, comparando-se as medições obtidas nestes aparelhos para as diversas seções. Em seguida, é feita uma revisão bibliográfica da teoria de drenos verticais, descrevendo-se inclusive o método utilizado para obtenção de coeficientes de adensamento através de dados de excesso de poro pressão. Os resultados de coeficiente de adensamento calculados com o método mencionado acima são comparados com outros obtidos anteriormente para a região do aterro. Por fim, é analisado o desempenho de cada um dos drenos verticais, concluindo-se que os drenos de areia, em especial os jateados, foram os mais eficientes. / The purpose of this dissertation is to analyse piezometers data from Trial Embankment II of IPR-DNER on Sarapui’s soft clay with vertical drains. Initially, the excess poro pressure data from installed Casagrande and Hydraulic piezometers of all the sections are analised and compared. Follows a bibliographical revision of the theory of vertical drains, including a description of the method used to obtain coefficients of consolidation from excess pore pressure data. The results of coefficients of consolidation back calculated with the above method are compared with others previously obtained. Finally, the performance of each vertical drain is analysed, being concluded that sand drains, with a special reference to jetted drains, were the most efficient.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-22T13:56:54Z No. of bitstreams: 1 173196.pdf: 2224607 bytes, checksum: 9a72b567db0f789479ed519fe3aad486 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T13:56:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 173196.pdf: 2224607 bytes, checksum: 9a72b567db0f789479ed519fe3aad486 (MD5) Previous issue date: 1991-11 / O presente trabalho é o resultado da composição estruturada de conhecimentos de Engenharia "Offshore" e de Análise e Desenvolvimento de Sistemas Computacionais, objetivando um conjunto de ferramentas práticas e eficientes aplicadas à análise estrutural de componentes marítimos utilizados na exploração de petróleo no mar. Os modelos matemáticos de engenharia utilizados no presente trabalho, foram aproveitados de estudos já realizados na PETROBRAS. Assim, o trabalho constituiu-se em simplificar e tornar mais efetivo e eficaz o uso desses conhecimentos através de técnicas de pré e pós-processamento gráfico de estruturas marítimas, com ênfase para "risers" flexíveis e linhas de ancoragem, amplamente utilizados pela PETROBRAS. Como resultado, foram gerados dois sistemas computacionais complementares, que realizam o pré-processamento e pós-processamento do programa ANFLEX [ 2,3 ] para cálculo de "risers" flexíveis. / This work is the result of the combination of Offshore Engineering and Computational Engineering knowledge ainnning to produce a group of pratical and efficient tools for the analysis of structural components used offshore by the petroleum industry. The engineering mathematical models used in this work, have been taken from previous work performed at the PETROBRAS. Hence, the basic philosophy behind this thesis was to enhance the ability to analyse such knowledge, by means of graphical pre and post processing, applied to offshore structures, mainly flexible risers and mooring lines, which are extensively used by PETROBRAS. As a result, two computacional systems providing for the pre and post processing of the ANFLEX [ 2,3 ] program, for analysis flexible risers, were implemented.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-22T16:17:36Z No. of bitstreams: 1 172783.pdf: 1493806 bytes, checksum: 01a7321ab67b8cacfbb64da5b7409c69 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T16:17:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 172783.pdf: 1493806 bytes, checksum: 01a7321ab67b8cacfbb64da5b7409c69 (MD5) Previous issue date: 1991-05 / Estudamos o comportamento mecânico de cascas axissimétricas delgadas, utilizando modelo de Reissner-Mindlin, cuja dependência da espessura causa dificuldades à construção de elementos finitos estáveis. Discutimos as formulações clássicas de elementos finitos em um e em dois campos. Visando maior estabilidade e precisão na determinação do campo dos esforços consideramos uma formulação mista de Petrov-Galerkin, que consiste em adicionar, na formulação clássica de Galerkin, resíduos das equações de equilíbrio no interior dos elementos. Resultados numéricos são apresentados, utilizando elementos com aproximações de igual ordem para deslocamentos e esforços, para diversos tipos de estruturas e carregamentos, confirmando a recuperação de estabilidade obtida com a nova formulação. Buscando melhores taxas de convergência consideramos técnicas autoadaptativas, utilizando os métodos r, h e p, aplicados a problemas com camada limite, gerada pela singularidade do operador. Sensíveis melhoras são obtidas nas taxas de convergência após a aplicação destas técnicas. / Thin axissimetric shell studied through the use of Reissner-Mindlin theory presents some difficulties in constructing stable finite elements aproximations due to its dependence on the thickness of the shell. Classical single field as well as two fields finite element formulations are discussed. A consistent mixed Petrov-Galerkin formulation is considered in order to achieve both stability and accuracy. It consists in adding to the classical Galerkin formulation a residual form of the equilibrium equation in the interior of each element. Numerical experiments, using elements with equal order interpolation, are conducted for a variety of structures and loading, which confirms the improvement in stability obtained by this new formulation. Adaptive mesh refinements, in theirs r, h e p versions, are used in order to improve the rate of convergence in presence of boundary layers, caused by the operator singularity.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-22T17:13:32Z No. of bitstreams: 1 173181.pdf: 5154798 bytes, checksum: b483783e79a92c814560575b344cb3df (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T17:13:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 173181.pdf: 5154798 bytes, checksum: b483783e79a92c814560575b344cb3df (MD5) Previous issue date: 1991-09 / Apresenta-se neste trabalho um estudo comparativo do estado de tensões, deformações e deslocamentos no canal de irrigação Formoso "A" originado pela construção do aterro do canal por etapas. Este estado de tensões, deformações e deslocamentos é obtido com o auxílio do método dos elementos finitos com análise elástica e elasto-plástica. Faz-se uso do elemento isoparamétrico quadrático e do triangular com seis nós, sendo que as tensões e deformações são calculadas nos pontos de integração de cada elemento. Na análise elástica não linear faz-se uso da formulação de Duncan e Chang (1970) sendo incluída a formulação exponencial de Lade (1972) para o coeficiente de Poisson. Na análise elasto-plástica faz-se uso da formulação de Drucker e Prager (1952) e Drucker (1953), e da formulação recente de Kim e Lade (1988) que baseia-se na utilização de uma única superfície de plastificação. Toda a análise é feita no estado plano de deformação. A análise elástica não linear utiliza a técnica incremental incluindo a modificação do ponto médio de Runge - Kutta. A análise elásto-plástica utiliza a técnica incremental iterativa combinada com o método das tensões iniciais, acelerando-se a convergência através do Line Search Method para o caso do modelo de Drucker e Prager. Na implementação computacional da técnica das tensões iniciais faz-se uso do algoritmo proposto por Zienkiewicz e outros (1969) com melhorias sugeridas por Nayak e Zienkiewicz (1972), e para a aceleração da convergência usa-se o algoritmo proposto por Crisfield (1983). / This work presents a comparative study of the stress, strain and displacement conditions of Formoso "A" canal, considering the construction sequence. The state of stresses, strains and displacements is obtained using the Finite Element Method with both elastic and elasto-plastic analysis. The program uses both quadratic isoparametric quadrilateral elements and triangular elements with six nodes. The stresses and strains are computed at the integration points of each element. In the elastic nonlinear analysis the formula proposed by Duncan and Chang (1970) is used and for the Poisson's ratio the exponential formulation published by Lade (1972) is applied. In the elasto-plastic analysis the formula proposed by Drucker and Prager (1952) and Drucker (1953) and the new formulation of Kim and Lade (1988), wich uses only one plastic surface, are employed. The technique used for the nonlinear analysis is incremental, taking into account the modification of the middle point of Runge Kutta. For the elasto-plastic analysis an incremental-iterative technique combined with the initial stress method is applied, including convergence acceleration using the Line Search Method for the Drucker and Prager model. ln the initial stress technique, the algorithm proposed by Zienkiewicz et al. (1969) with changes suggested by Nayak and Zienkiewicz (1972) is employed, while the algorithm proposed by Crisfield (1983) is used to accelerate the convergence.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-22T17:58:17Z No. of bitstreams: 1 173008.pdf: 1620809 bytes, checksum: 7396fcdfdaa4b73440cb9fae52aa0f6b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T17:58:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 173008.pdf: 1620809 bytes, checksum: 7396fcdfdaa4b73440cb9fae52aa0f6b (MD5) Previous issue date: 1991-07 / Este trabalho de tese visa o desenvolvimento de procedimentos numéricos para considerar geometria curva na análise p-adaptativa do método dos elementos de contorno para potencial, utilizando funções de forma hierárquicas nas interpolações. A integração é feita aplicando a transformação cúbica de variáveis com escolha seletiva do número de pontos de integração. São analisados problemas regidos pela equação de Laplace, fazendo uso de elementos curvos na discretização. Através de comparações, avaliam-se as soluções quanto a precisão, economia e posição dos pontos fontes extremos. / This work aims to develop numerical procedures to consider curve geometries in the BEM p-adaptive analysis for potential problems, using hierarquical interpolation functions. The integration scheme adopted employs cubic transformation of variables and a selective choice of the number of integration points. Problems governed by the Laplace Equation are analized and curve boundary elements are employed to discretize boundary geometry. A discussion concerning accuracy, efficiency and best position of extreme source points is presented.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-23T12:19:19Z No. of bitstreams: 1 172747.pdf: 2270454 bytes, checksum: 7159b7fc8ad37d1ba8dff499296179e9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-23T12:19:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 172747.pdf: 2270454 bytes, checksum: 7159b7fc8ad37d1ba8dff499296179e9 (MD5) Previous issue date: 1991-04 / As equações diferenciais parciais de Saint-Venant são a expressão matemática usada para descrever fenômenos de escoamentos transientes com superfície livre, dos quais a propagação de ondas de cheia em rios é um exemplo de importância prática. O presente trabalho apresenta um modelo de elementos finitos no espaço e tempo para solução de tais equações. São utilizadas funções de interpolação quadráticas no espaço e lineares no tempo, dando origem a um esquema implícito no qual os termos não lineares são aproximados a partir dos seus valores conhecidos no passo de tempo anterior, e corrigidos por meio de um esquema iterativo. A eficiência do esquema desenvolvido é testada pela sua aplicação a problemas simples, com soluções conhecidas. Finalmente, o modelo é aplicado a um caso real de propagação de onda de cheia no rio Uruguai. / The partial differential equations of Saint-Venant are the mathematical expression used to describe phenomena of free surface transient flows being an example of pratical importance the flood wave routing in rivers. The main purpose of this thesis is to present a solution for such equations through the use of a modal of finite elements in space and time. The model adopts quadratic interpolation functions in space and linear functions in time. The procedure produces an implicit scheme in which the non-linear terms are initially approximated by their known values at the previous time step and then corrected by the means of an iterative scheme. The efficiency of this scheme was tested by its application to simple problems with known solutions and, as a final test, the model was applied to simulate a real case of flood wave routing in the Uruguai River.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-23T16:15:51Z No. of bitstreams: 1 173827.pdf: 2499055 bytes, checksum: 04c4a14bb9ae82b4bac119016bf25db0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-23T16:15:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 173827.pdf: 2499055 bytes, checksum: 04c4a14bb9ae82b4bac119016bf25db0 (MD5) Previous issue date: 1991 / A modelação numérica via elementos finitos pode representar os contornos de um corpo d'água irregular de modo mais eficiente que modelos em diferenças finitas. Entretanto, os modelos em diferenças finitas são usualmente resolvidos através de algoritmos altamente eficientes, como por exemplo o ADI ("Alternate Direction Implicit"). Através de um desacoplamento no cálculo das diversas variáveis (elevação do nível d'água, componentes da velocidade, salinidade, etc... ) reduz-se o problema à soluções múltiplas de sistemas tridiagonais. Tais esquemas, infelizmente, não são aplicáveis a elementos finitos, tornando o custo computacional, neste caso, bem mais alto. O presente trabalho propõe um esquema numérico que resolve as equações do movimento através de substituições sucessivas na equação da continuidade, permitindo o desacoplamento, mesmo em elementos finitos, com grande eficiência. São apresentados os resultados de investigações preliminares, nas quais, para testar a viabilidade do esquema, utilizaram-se dois modelos em diferenças finitas para a simulação das condições de escoamento em canais de maré, a partir de uma formulação matemática unidimensional. Um modelo resolve as equações do movimento acopladas, e o outro utiliza o esquema desacoplado proposto. Verificaram-se assim condições de estabilidade numérica mais rigorosas na utilização do modelo desacoplado, isto porém em se tratando de simulações de casos extremos (para valores já bastante elevados do número de Courrant). Em condições usuais de simulação, o modelo desacoplado proposto mostrou-se praticamente equivalente ao modelo acoplado, tanto em termos de desempenho numérico quanto em precisão de resultados. Tais resultados permitem antever, de forma cautelosa, excelentes possibilidades para a extensão da técnica a modelos de circulação multidimensionais, empregando inclusive esquemas de elementos finitos, com ganhos significativos em espaço de memória e tempo de processamento. / The numerical modelation by the means of finite elements can represent the frontiers of an irregular water body more eficiently than those models employing finit differences. However, finit differences models are usually solved through highly efficient algorithims, such as the ADI (Alternate Direction Implicit). Through an uncoupling in the calculation of the multiple variables (e.g. water level elevation, velocity components, salinity, etc ... ) it is possible to reduce the problem to multiple solutions of tridiagonal systems. Such algoritims, unfortunatly, are not useful in the case of finit elements, what increases its computational costs. The present thesis proposes a numerical algoritm which solves the equations of movement by making successive substitutions in the continuity equation, allowing uncoupling, even for finite elements, with great efficiency. The results of the preliminary investigation are presented, in which, in order to test the algorithim feasibility, two finite differences models for the simulation of the flow conditions in tidal canals were used, based on a one dimensional mathematics formulation. One of them solves the governant equations in an coupled way, and the other uses the proposed uncoupled algorithim. More rigorous numerical stability conditions were then verified in using the un-coupled model, but specifically in the simulations of extreme cases (with Courrant number already highly valued). For usual simulation conditions, the uncoupled model proposed was almost effectively equivalent to the conventional coupled model, concerning both, numerical process and results' precision.Such results allow the cautelous prevision of excelent possibilities concerning the extension of this technique to multidimensional circulation models, even using finite elements algorithims, leading to a significant economy of memory space and processing time.