The purpose of this study was to develop a generalized numerical solution for the analysis of deck-continuous, composite, multi-span bridge girders without joints. A finite element computer program has been developed, with the capability of performing instantaneous and time-dependent response analyses, and strength analyses, for a general type of bridge beams. Steel, reinforced or prestressed concrete girders, topped by a reinforced concrete deck-slab, under various sequences of construction and with different types of continuity may be equally analyzed by the proposed solution. An isoparametric beam element and a connection, spring-like element, have been modified for modeling the nonlinear intrinsic characteristics of the materials, as well as accounting for the presence of mild steel reinforcements, prestressing tendons and the effects of cracking. Timependent properties of the comprising materials are assumed to follow the simplified models suggested by the American Concrete Institute and Prestressed Concrete Institue. The effects of a superimposed temperature gradient are included also in the analysis. A thorough description of the problem and of the properties assumed in modeling the materials is given first, followed by development of the finite element formulation. The proposed solution is validated by the analyses of ten different beams, with comparisons being made with available analytical and experimental data. Two different cases of deckcontinuous, jointless, multi-span beams are investigated and their performances are compared to the extreme situations of non and full continuity. Their behaviors have been found to be very satisfactory under dead and service load conditions . Under vertical loading, the response of a deck-continuous beam may be comparable to the response of a non-or fully continuous beam, depending primarily on the imposed supporting conditions.

No presente trabalho estabelecem-se brevemente as bases do método dos elementos finitos e do conceito de elementos isoparamétricos, detalhando-se a formulação e a implementação para os elementos quadriláteros e hexaédricos. Apresentam-se a seguir as características do esquema integrado para tal implementação. Em particular os elementos desenvolvidos serão aplicados em problemas elásticos tridimensionais, em problemas bidimensionais de tensões e deformações ou axissimétricos com carregamento axissimétrico. Incluem-se, finalmente, vários exemplos ilustrativos demonstrando a aplicação prática do desenvolvimento apresentado.

Foi elaborado um programa para a simulação de escoamentos incompressíveis transientes laminares com ou sem transferência de calor. O programa foi baseado na formulação variacional das equações de Navier-Stokes com o emprego da função de penalidade. Para a discretização espacial das equações variacionais foi empregado o método de elementos finitos com integração reduzida seletiva do termo de penalidade. 0 programa é capaz de simular escoamentos em domínios bidimensionais multiplamente conexos e de geometria complexa. Para a discretização no tempo foi implementado um esquema genérico que possibilita a opção do método a ser utilizado, do implícito ao totalmente explicito. O programa, destinado a simulação de escoamentos transientes, pode também ser empregado para a obtenção de soluções de regime permanente, segundo a técnica de avanço no tempo- feita uma análise das características e limitações do programa baseada na simulação, de dois problemas-tipo: escoamento não-isotérmico em cavidade e o escoamento aberto em torno de um cilindro. / A simulation program has been elaborated for laminar incompressible transient flows including or not heat transfer. The program was based in the variational formulation of the Navier-Stokes equations employing the penalty function. As for the special discretization of the variational equations it was employed the finite element with selective reduced integration of the penalty term. The program is capable of simulating flows is multiply connected bidimensional domains with complex geometry. For time discretization it was outlined a general scheme that makes possible to choose the method from implicit to totally explicit. Although the program was designed for transient flows simulation, it may also be used to attain the steady state solution using the time marching technic. Analysis of the characteristics of two standard problems: the non-isothermal cavity flow and the open flow past a cilinder.

O objetivo deste trabalho e apresentar um modelo matemático para o estudo da circulação transiente em sistemas de aguas rasas e a sua implementação no sistema HYDRO que e uma linguagem orientada para Hidrodinâmica, desenvolvida pelo Curso de Pós-graduação em Engenharia Civil da UFRGS. O modelo visa descrever o fluxo em sistemas hídricos (lagos, estuários, rios) devido ao efeito de mares, ventos e rotação terrestre. A solução das equações que governam o problema se obtém empregando o método de elementos finitos. A particularidade deste modelo é a de tentar simular as características tridimensionais do movimento do fluido, podendo-se então determinar o perfil de velocidades . / The objetive of this work is to present a mathematical model for the study of transient circulation in "Shallow" water systems and its implementation in the HYDRO system, which is an oriented language for computational hydrodinamic developed by the Postgraduation Course in Civil Engineering at UFRGS. This mathematical model aims to describe the flow in hydric systems (lakes, estuaries, rivers) induced by tidal effects, wind actions and earth movements. The solution of the equations that govern the problem is obtained through the use of the finite element method. One of the most important features of this model is its possibility to simulate the threedimensional characteristic of the flow, so that the velocity profile can be. determinated.

Neste trabalho apresenta-se um programa computacional para análise de cascas laminadas de materiais compostos reforçados por fibras com consideração de viscoelasticidade e falhas progressivas. O modelo numérico baseia-se em uma descrição cinemática incremental Lagrangeana Total e em elementos finitos tridimensionais degenerados deduzidos para a análise de cascas. A formulação apresentada permite realizar análises lineares e não lineares de estruturas laminadas feitas de materiais elásticos e viscoelásticos lineares, com deslocamentos arbitrariamente grandes e pequenas deformações. Para análise não linear utilizam-se os métodos de Newton-Raphson e de Controle por Deslocamentos Generalizados. A análise de falhas progressivas é realizada através de modelos de degradação da rigidez do material e as falhas nas lâminas são detectadas por meio dos critérios de falha macroscópicos de Hashin, Lee e Máxima Deformação. São consideradas falhas nas fibras, na matriz e por delaminação. Apresentam-se, ainda vários exemplos de aplicações da presente formulação, como análise de flexão e flambagem para estruturas de materiais elásticos e viscoelásticos com consideração de falhas progressivas e não linearidades geométricas. / This work presents a computational program for the progressive failure analysis in laminated composite shells reinforced by fibers. The numerical model is based on a Total Lagrangean incremental description and a degenerated three-dimensional finite element derived for shell analysis. The formulation is applied to linear and non-linear analysis of composite structures made of elastic and linear viscoelastic materials with arbitrarily large displacements and small strains. Newton-Raphson and Generalized Displacement Control Methods are used in nonlinear analysis. The progressive failure analysis is accomplished using material stiffness degradation models and the layer failures are detected by macroscopic failure criteria of Hashin, Lee and maximum strain. Fiber failure, matrix failure and delamination are considered. Several examples of the application of the present formulation are presented, like bending and buckling of structures made of elastic and viscoelastic materials with progressive failures and non linear analysis.

O objetivo deste trabalho é apresentar um modelo para análise probabilística de estruturas de concreto armado, sob estado plano de tensão, através do método dos elementos finitos. O modelo permite mostrar como as incertezas presentes nos principais parâmetros do comportamento de vigas e pilares afetam a variabilidade da resposta destas estruturas. Inicialmente é desenvolvida, através do Princípio dos Trabalhos Virtuais, uma formulação para análise não-linear física e geométrica de estruturas, submetidas a um estado plano de tensão, utilizando-se a formulação Lagrangeana Total. É apresentado um modelo para análise não-linear de estruturas de concreto através do método dos elementos finitos. O concreto é modelado através de elementos isoparamétricos bidimensionais, quadráticos, de oito nós, com dois graus de liberdade por nó. A armadura é representada através do modelo incorporado. Para resolver o sistema de equações não-lineares resultante, emprega-se o método BFGS, com o uso de “line-searches”. O modelo constitutivo bidimensional para o concreto é baseado naquele proposto por DARWIN, empregando-se o conceito de deformação uniaxial equivalente e o critério de ruptura bidimensional de KUPFER e GERSTLE. Após a fissuração, o modelo inclui o efeito de tension-stiffening e a rigidez ao corte no plano da fissura. O aço é modelado como um material elasto-plástico perfeito ou com um endurecimento linear, após o escoamento. É feita a comprovação experimental do modelo de elementos finitos, comparando-se análises numéricas com os resultados de ensaios de vigas, de pilares, e de uma viga-parede. Para a análise probabilística de estruturas, através do método de Monte Carlo, as propriedades do concreto têm a sua variabilidade modelada através de um campo estocástico bidimensional, gerado através do método da representação espectral. As propriedades da armadura e as dimensões da estrutura são consideradas como variáveis aleatórias de distribuição normal. São realizados testes paramétricos para vigas e pilares de concreto armado. O efeito da variação dos parâmetros estatísticos do concreto, da armadura e da geometria na resposta da estrutura é verificado. Após a definição do índice de confiabilidade β, é feita uma análise probabilística de vigas e de pilares projetados de acordo com as prescrições da NBR-6118/1980. Estas estruturas têm o seu nível de segurança avaliado, para uma determinada distribuição de carregamento, tanto em relação aos Estados Limites de Serviço, como em relação aos Estados Limites Últimos. / The objective of this work is to present a model for probabilistic analysis of reinforced concrete structures, under a plane stress state, through the finite element method. This model allows to show how the uncertainties that appear in the main parameters of the behavior of beams and columns affect the variability of the mechanical response of these structures. Initially, it is developed, through the Principle of the Virtual Work, a formulation for physical and geometric nonlinear analysis of plane structures, submitted to a plane stress state, using the Total Lagrangean formulation. A model is presented for nonlinear analysis of concrete structures through the finite element method . The concrete is modeled through two-dimensional isoparametric quadratic elements, with two degrees of freedom per node. The reinforcement is represented through the embedded model. To solve the resultant nonlinear system of equations, the BFGS technique is used, with additional line-searches. The two-dimensional constitutive model for concrete is based on that proposed by DARWIN, using the concept of equivalent uniaxial strain and the two-dimensional failure criterion of KUPFER and GERSTLE. After the cracking of concrete, the model includes the tension-stiffening effect and the shear stiffness in the plane of the crack. The steel is modeled as a perfect elasto-plastic material or with a linear hardening after yielding. The experimental validation of the finite element model is made, comparing the numerical analysis with tests results of beams, columns, and a shear-wall. For the probabilistic analysis of structures, through Monte Carlo's method, the concrete properties have their variability modeled through a two-dimensional stochastic field, generated through the spectral representation method. Reinforcement properties and structure dimensions are considered as normal distribution random variables. Parametric tests are accomplished for beams and columns of reinforced concrete. The effect of the variation of the statistical parameters of concrete, steel and dimensions in the structure response is verified. After the definition of the reliability index β, a probabilistic analysis of beams and columns, designed in agreement with the prescriptions of NBR-6118/1980, is made. These structures have their level of safety evaluated for a fixed load distribution, for both Service and Ultimate Limit States.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Matemática, 2011. / Submitted by claudia teixeira (claudiadtx@gmail.com) on 2011-06-22T01:23:34Z No. of bitstreams: 1 2011_ViniciusFacóVenturaVieira.pdf: 518070 bytes, checksum: ff9f12150f4b830b6463786ed6cd98e3 (MD5) / Approved for entry into archive by Guilherme Lourenço Machado(gui.admin@gmail.com) on 2011-06-22T13:29:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_ViniciusFacóVenturaVieira.pdf: 518070 bytes, checksum: ff9f12150f4b830b6463786ed6cd98e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-06-22T13:29:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_ViniciusFacóVenturaVieira.pdf: 518070 bytes, checksum: ff9f12150f4b830b6463786ed6cd98e3 (MD5) / Vamos fazer um estudo sobre somas exponenciais e vamos obter uma generalização do problema de Waring, tentando achar condições para que um determinado tipo de equação tenha solução em corpos finitos de tamanho q = pf . Para isso, vamos expor primeiramente uma série de resultados básicos sobre corpos finitos e números p-ádicos, a fim de acharmos a solubilidade de nossas equações por meio do estudo de somas exponenciais. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / We are going to make a brief study on exponencial sums and we are also going to obtain a general case of Waring’s problem, trying to find conditions so a special kind of equation has solution in a finite field of q = pf elements. For that, we will expose a series of basic results involving finite fields and p-adic numbers, intending to find the solvability of our equations using several results involving exponential sums.

A protensão não aderente é um sistema de pós-tensão caracterizado pela liberdade de deslizamento da armadura em relação ao concreto, ao longo de todo o perfil do cabo, com exceção das ancoragens. Devido à falta de aderência entre aço e concreto, a compatibilidade de deformações dos materiais na seção transversal não existe. O que se verifica é a compatibilidade de deslocamentos, com a equivalência entre os alongamentos do cabo e das fibras de concreto adjacentes ao mesmo. Isto acarreta complexidade no projeto de tais estruturas. No que se refere ao dimensionamento no Estado Limite Último, a tensão atuante nas armaduras não aderentes, também denominada tensão última de protensão, não é, a princípio, conhecida. Para sua obtenção, é fundamental a precisa determinação das curvaturas ao longo do elemento, tornando o desenvolvimento analítico de uma solução, praticamente inviável. Geralmente, são utilizados critérios empíricos para a previsão da tensão última de protensão em armaduras não aderentes. Estes levam em conta na sua formulação, parâmetros considerados como de grande influência no valor da tensão última de protensão. A fim de avaliar a significância de alguns destes fatores no valor da tensão última de protensão, um estudo paramétrico foi realizado. Parâmetros como a taxa de armadura, a tensão efetiva inicial de protensão, a relação entre a altura do elemento e o seu vão e, também, o tipo de carregamento, foram investigados. Para tal, um protótipo foi idealizado por meio de um modelo numérico Este modelo utiliza a formulação de elemento finito do tipo híbrido para pórticos planos, que é caracterizado pela precisa obtenção das curvaturas, e mostrou-se adequado para utilização na presente pesquisa. A análise dos resultados obtidos permitiu a identificação e quantificação da influência dos parâmetros estudados, no valor da tensão última de protensão. A relevância dos valores de tensão obtidos, em função dos parâmetros adotados, na capacidade portante dos elementos, foi também avaliada.

A crescente valorização imobiliária das áreas urbanas, que força acréscimos na altura dos edifícios, associada ao desenvolvimento de materiais mais resistentes e técnicas construtivas modernas, que promovem uma tendência ao projeto de estruturas mais esbeltas e flexíveis, formam um cenário propício à ocorrência de problemas associados à resposta dinâmica frente à ação do vento, principalmente à parte flutuante decorrente da turbulência atmosférica.A experiência tem mostrado que o engenheiro estruturalista comum tem pouco ou nenhum conhecimento sobre os efeitos dinâmicos do vento e as conseqüências da vizinhança sobre este carregamento. Por estas razões justifica-se todo o esforço feito no sentido de se estudar, divulgar e tornar mais acessíveis os métodos disponíveis para análise da resposta estrutura à ação dinâmica do vento e os efeitos de vizinhança. Este é o objetivo central do trabalho de dissertação aqui proposto, consiste no estudo crítico, na aplicação prática e na comparação de métodos disponíveis de análise, quais sejam: a Norma Brasileira NBR – 6123, a sua análise estática e dinâmica (Capítulo 9), a Norma Canadense NBCC (1985). Como parte do trabalho foram realizadas análises estruturais detalhadas com programas de elementos finitos, bem como práticas experimentais sobre modelos rígidos no Túnel de Vento Prof. Joaquim Blessmann (TV-2) da UFRGS. Os resultados obtidos através da instrumentação dos modelos ensaiados em túnel de vento foram aplicados às prescrições das normas aqui estudadas. As respostas assim obtidas comparadas com as oriundas da aplicação das recomendações padrão destas normas foram avaliadas comparativamente. Sendo possível concluir que os resultados determinados através das prescrições da norma brasileira de vento apresentaram-se mais consistentes que os da norma canadense. Mesmo assim, alguns pontos necessitam de um estudo maior e mais aprofundado principalmente as considerações referentes à torção, que se mostraram na maioria das vezes contra a segurança, além do efeito da vizinhança que, muitas vezes, causa efeitos imprevisíveis sobre a edificação.

Neste trabalho apresenta-se um programa computacional para análise de cascas laminadas de materiais compostos reforçados por fibras com consideração de viscoelasticidade e falhas progressivas. O modelo numérico baseia-se em uma descrição cinemática incremental Lagrangeana Total e em elementos finitos tridimensionais degenerados deduzidos para a análise de cascas. A formulação apresentada permite realizar análises lineares e não lineares de estruturas laminadas feitas de materiais elásticos e viscoelásticos lineares, com deslocamentos arbitrariamente grandes e pequenas deformações. Para análise não linear utilizam-se os métodos de Newton-Raphson e de Controle por Deslocamentos Generalizados. A análise de falhas progressivas é realizada através de modelos de degradação da rigidez do material e as falhas nas lâminas são detectadas por meio dos critérios de falha macroscópicos de Hashin, Lee e Máxima Deformação. São consideradas falhas nas fibras, na matriz e por delaminação. Apresentam-se, ainda vários exemplos de aplicações da presente formulação, como análise de flexão e flambagem para estruturas de materiais elásticos e viscoelásticos com consideração de falhas progressivas e não linearidades geométricas. / This work presents a computational program for the progressive failure analysis in laminated composite shells reinforced by fibers. The numerical model is based on a Total Lagrangean incremental description and a degenerated three-dimensional finite element derived for shell analysis. The formulation is applied to linear and non-linear analysis of composite structures made of elastic and linear viscoelastic materials with arbitrarily large displacements and small strains. Newton-Raphson and Generalized Displacement Control Methods are used in nonlinear analysis. The progressive failure analysis is accomplished using material stiffness degradation models and the layer failures are detected by macroscopic failure criteria of Hashin, Lee and maximum strain. Fiber failure, matrix failure and delamination are considered. Several examples of the application of the present formulation are presented, like bending and buckling of structures made of elastic and viscoelastic materials with progressive failures and non linear analysis.