Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3321_1.pdf: 6871250 bytes, checksum: 97728d447c4216ee1df930d2bc6e730c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / O concreto, sob um campo de tensões, está suscetível ao aumento das deformações ao longo do tempo causado pelo fenômeno denominado de Fluência. Este fenômeno, diretamente relacionado com a estrutura interna do concreto, está condicionado a diversos fatores como: resistência à compressão, idade de aplicação dos carregamentos, condições de cura, temperatura ambiente e materiais empregados na dosagem do concreto como o tipo de cimento e agregado, aditivos e fator água/cimento. O comportamento reológico do concreto também está relacionado com o modo de aplicação do carregamento (repentinamente ou gradativamente ao longo do tempo). É bastante comum encontrar na literatura técnica especializada estudos sobre o concreto submetido a tensão de compressão uniaxial, todavia, vale ressaltar que este fenômeno também ocorre sob estados de tensão multiaxial. Em vigas de concreto armado, o estudo da fluência é importante quando se pretende estimar a deflexão final. Em vigas de concreto protendido, o estudo da fluência é importante para determinar as perdas de protensão (afrouxamento dos da armadura ativa) ao longo da vida útil da estrutura. O presente estudo analisa vigas de seção celular (vigas caixão) através da evolução das tensões e máximas deflexões ao longo do tempo. Neste estudo é empregada uma modelagem computacional no ambiente MATLAB e utilizando o Método das Faixas Finitas com interpolação B3 Splines, tal método permite efetuar uma interpolação cúbica entre dois nós da malha de Elementos Finitos, acarretando um menor custo computacional. O cabo protendido é considerado como uma poligonal que se desenvolve dentro da viga e no espaço tridimensional (caso mais geral). A formulação aqui desenvolvida considera tanto as perdas iniciais (atrito, escorregamento da ancoragem e encurtamento elástico do concreto) quanto as perdas progressivas (fluência, retração e relaxação da armadura ativa)

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6153_1.pdf: 655883 bytes, checksum: c3aa9963c2efd9c283c069624912b8f8 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / O projeto e a manutenção de tubulações submetidas a altas pressões e variações de temperatura vem despertando especial interesse das empresas que lidam com este eficiente meio de transporte. Nos dutos submetidos a variações de temperaturas e altas pressões, surgem forças compressivas ao longo do seu eixo. Estas forças ocorrem devido às restrições impostas pelo solo à livre expansão axial do duto. Estes efeitos podem fazer com que as forças compressivas alcancem um valor crítico, induzindo à flambagem vertical ou lateral o que pode levar a ruptura da tubulação. No presente trabalho apresenta-se uma metodologia para o estudo da flambagem térmica de dutos com a finalidade de determinar a temperatura segura de operação, que é um parâmetro indispensável ao projeto deste tipo de estrutura. Tanto a flambagem lateral (snaking) como a flambagem vertical (upheaval buckling) são considerados. Procedimentos analíticos e numéricos são aqui investigados. A grande vantagem dos procedimentos analíticos implementados neste trabalho é que eles permitem uma avaliação rápida da influência de diversos parâmetros (rigidez do tubo, reação do solo, peso do duto, profundidade de enterramento, etc.), o que é muito útil em um projeto ou verificação. Contudo, as simplificações adotadas podem fazer com que os resultados obtidos não correspondam a situações reais encontradas em campo. No entanto, uma modelagem mais realista do problema da flambagem térmica de dutos requer a utilização de métodos numéricos, sendo que o Método dos Elementos Finitos (MEF) foi adotado neste trabalho. O procedimento adotado consiste em realizar uma análise não-linear de um duto imperfeito para determinar a curva temperatura versus deslocamento transversal, cujo ponto limite de mínimo corresponde à temperatura segura de operação. Neste trabalho, o programa ABAQUS (HKS, 2001) foi utilizado para realizar as análises através do MEF. Este procedimento permite estudar a influência não só dos parâmetros citados anteriormente, como também das imperfeições existentes, sobre a temperatura segura de um sistema solo-duto. Neste trabalho serão estudados os efeitos da amplitude, comprimento e forma das imperfeições. Além disso, o caso teórico de dutos perfeitos pode ser estudado de maneira bastante satisfatória simplesmente considerando imperfeições (geométricas ou de carregamento) muito pequenas, o que permite a comparação com as soluções analíticas consideradas anteriormente. Uma característica importante do procedimento apresentado neste trabalho é a utilização da resposta obtida pelos modelos analíticos na definição da malha de elementos finitos a ser utilizada na análise do duto. Isto permite a construção rápida de uma malha de elementos finitos que leve a resultados precisos mesmo utilizando uma quantidade relativamente pequena de elementos, o que é muito importante do ponto de vista prático devido ao alto custo computacional de uma análise não-linear. Por fim, os resultados numéricos e analíticos decorrentes da análise dos dutos aquecidos na flambagem vertical e lateral são comparados, de forma a validar a metodologia proposta

O objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para o estudo de estruturas de concreto armado e protendido, sob estados planos de tensão. O modelo computacional utiliza dois procedimentos distintos, baseados em um modelo elasto-viscoplástico. No primeiro, determina-se a resposta da estrutura ao longo do tempo. Considera-se, nesta etapa, que o material possui comportamento viscoelástico. No segundo, busca-se a resposta da estrutura para um carregamento instantâneo, considerando-se o material com um comportamento elastoplástico. Um modelo de camadas superpostas é adotado para melhor representar o comportamento viscoelástico do concreto e da armadura protendida, onde estes materiais são compostos de diversas camadas que sofrem a mesma deformação. Cada camada possui diferentes propriedades mecânicas e a tensão total é obtida pela soma das diferentes contribuições de cada camada. Para representar o concreto fissurado, utiliza-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em conta a contribuição do concreto entre fissuras. Tanto a armadura passiva quanto a armadura de protensão são introduzidas no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Os deslocamentos ao longo das barras de aço são determinados a partir dos deslocamentos nodais dos elementos de concreto. Desta forma, as matrizes de rigidez das armaduras têm as mesmas dimensões das matrizes de rigidez dos elementos de concreto e ambas são somadas para a obtenção das matrizes de rigidez totais. Para verificar a precisão do modelo computacional, compararam-se resultados numéricos com valores experimentais disponíveis.

A minimização de massa de estruturas metálicas unifilares (como treliças) é um problema comum em projetos estruturais. Neste caso as áreas das seções transversais das barras podem ser assumidas como as variáveis de projeto para o dimensionamento estrutural de uma treliça. As estruturas estão sujeitas a critérios de normas a serem verificados e as variáveis de projeto (seções das áreas transversais), que podem ser contínuas ou discretas, oferecem uma grande variedade de combinações na solução do projeto. O uso da otimização objetiva selecionar as variáveis de projeto de uso comercial para obter um projeto eficiente (dentro dos limites estabelecidos em Normas) e ao mesmo tempo com massa minimizada. Neste trabalho utilizou-se o método do Algoritmo Genético fazendo utilização e modificações nos parâmetros do toolbox de Algoritmo Genéticos do MATLAB para obter a otimização de treliças tanto planas como espaciais. Através da otimização obtém-se uma massa mínima, levando em consideração restrições e critérios baseados em dados da literatura, os quais foram demonstrados e desenvolvidos através de exemplos numéricos para validação da metodologia proposta. Estudos paramétricos são utilizados para traçar indicações de sugestão na escolha dos parâmetros do método que melhor irá se adequar à proposta de minimização da massa. Por fim é apresentado um exemplo mais realista de uma estrutura de treliça espacial a qual é otimizada em termos das restrições impostas pela nova norma NBR8800:2008 e os resultados são comparados com aqueles obtidos através de um software comercial. / The structural mass minimization of steel truss structures is a common task in the structural design. The beam cross sectional areas can be assumed as design variables which represent the final structural design of a truss. The structures are ruled by rigid standard criteria that must be attended and the design variables (such as cross sectional areas), which could be continuous or discrete, offer a large variety combination in the project’s choice. The optimization procedure aims at the design variable evaluation using available commercial cross sectional areas to attain an efficient project (bounded by Standard prescriptions) and at the same time with reduced mass. In this work it is used the Genetic Algorithm method, using and modifying parameters of the Matlab’s Genetic Algorithm toolbox to reach minimum mass for plane and spatial trusses. This optimization accounts for constraints and criteria based on literature, which were used to develop and analyze through numerical examples to validate the proposed methodology. Parametric studies are used to draw suggestions regarding the algorithm’s parameters choice that best fits to the proposed task. At last it is presented a realistic spatial truss which is optimized taking into account NBR8800:2008 standard constraints and the results are compared against commercial software.

A presente tese tem por objetivo o desenvolvimento de metodologias para a decomposição de soluções fundamentais da elasticidade tridimensional e da teoria de placas finas por intermédio de soluções fundamentais do mesmo operador diferencial. A diferença entre as soluções fundamentais utilizadas na decomposição é a simetria do tensor constitutivo de cada uma dessas soluções, cujas propriedades elásticas são diretamente proporcionais aos coeficientes da(s) equação(ões) diferencial(ais). O objetivo dessa decomposição é evitar um efeito conhecido como degeneração matemática. Esse efeito cria singularidades não regulares nessas soluções quando considerado altas simetrias, tanto na teoria de placas finas quanto na elasticidade tridimensional. Dois tipos de decomposições – cinemática e constitutiva – são apresentados e discutidos. Devido a relações hiperdefinidas, comprova-se que a decomposição via critérios cinemáticos é impossível. Mostra-se a possibilidade da decomposição constitutiva, via duas diferentes abordagens. Suas propriedades e particularidades bem como outros resultados são discutidos no decorrer do texto e são comparados, quando possível, com a literatura disponível. / The present thesis has as objective the development of a methodology for the decomposition of elastic tridimensional and thin plates fundamental solutions through fundamental solutions of the same differential operator. The difference between the fundamental solutions is the constitutive tensor symmetry of each solution, in which is directly proportional to the differential equation(s) coefficients. The objective of the decomposition is to avoid an effect known as mathematically degeneration. This effect creates non regular singularities in these solutions when high material symmetries are considered in the thin plate’s theory as well in the tridimensional elasticity. Two types of decompositions – kinematics and constitutive – are presented and discussed. Due to hyper-defined relationships, it is proved that the decomposition by kinematics criteria is impossible. It is also shown the possibility of the constitutive decomposition, by two different approaches. Their properties and particularities as well other results are discussed through the text and are compared, when possible, with the available literature.

Foram estudadas experimentalmente, em túnel de vento, as pressões internas (P.I.) que ocorrem, devidas ao vento, em um modelo de edificação e estabeleceu-se uma fórmula que melhor se ajusta aos resultados nas condições dos ensaios. A P.I. foi medida em um modelo de pavilhão industrial térreo (sem divisões internas), com cobertura a duas águas inclinadas de 12° e forma em planta retangular de proporções a x b x h = 2 x 1 x 0,25. A direção do vento foi a variável principal nos ensaios, utilizando-se como parâmetros o número, a forma e a disposição geométrica das aberturas; os ensaios abrangeram assim 233 casos diferentes. Os ensaios foram realizados: 1) com Número de Reynolds (baseado na altura da cumeeira) da ordem de 107.000, numa corrente deslizante e turbulenta (intensidade de turbulência de 15%) que simulava o perfil de velocidades do vento natural, com expoente p = 0,23; 2) com Número de Reynolds da ordem de corrente de ar suave e uniforme. Os ensaios com vento turbulento e deslizante indicam a validade da fórmula mais usual, do tipo Q = K A (Δp)n, com um valor de n em torno de 0,65, para k considerado constante, e abertura dominante com área igual ou superior ao dobro (N maior ou igual a 2) da área da porosidade distribuída. As pressões internas mostram pouca variação espacial, justificando o uso de apenas um coeficiente interno (Ci) para toda a edificação. Constata-se também que o tipo de abertura tem influência no comportamento da pressão interna, e que o tipo de vento exerce somente uma influência indireta na P.I., através da pressão externa. / An experimental study of the wind-induced internal pressure (I.P.) on a model building was made in a wind tunnel and a formula was established which allows the best fit of the results. The I.P. was measured on a model of a low-rise single compartment industrial building, with a two-pitch roof of 12° slope, and a rectangular planform with proportions a x b x h = 2 x 1 x 0,25. Wind direction was the main test variable, the number, shape and geometrical arrangement of the openings were used as parameters, about 230 different cases were studied: 1) with a Reynold's number (based on ridge height) of about 107 000, in a turbulent shear flow (turbulence intensity 15%) which simulated the velocity profile of the natural wind with an exponent p = 0,23; 2) with a Reynold's number of the order of 172 000 in a smooth uniform stream. Results with a turbulent shear flow show that a flow equation of the form Q = K A (Δp)n can be used, with a flow exponent value around 0.65, assuming a constant value for K, and dominant opening twice as large as the sum of the distributed porosity of the bu1lding (N maior ou igual a 2). The I.P. show little spatial variation, justifying the assumption of a constant value of the internal pressure coefficient (Ci) for the whole building. The opening type is found to exert some influence on the I.P. behavior, while the influence of the incident flow is more indirect, through the external pressure.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Estruturas de Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado. Reabiltação do Património Edificado. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Estruturas de Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Joaquim Figueiras