Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:57:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341956.pdf: 2283985 bytes, checksum: 174f7a0e4a96bf360d4d4ec2049f16d2 (MD5) Previous issue date: 2015 / O consumo crescente de energia elétrica no mundo levanta preocupações relacionadas aos impactos ambientais e ao esgotamento dos recursos energéticos. As edificações são responsáveis por uma parcela consistente do consumo de energia elétrica no Brasil e no mundo. Visando maior eficiência energética em edificações, são elaborados regulamentos e normas. Neste contexto está inserida a ASHRAE Standard 90.1, norma norte americana que estabelece requisitos mínimos para eficiência energética em edificações. O objetivo deste trabalho é analisar as recomendações da ASHRAE Standard 90.1 relacionadas à envoltória de edificações comerciais. O programa de simulação computacional EnergyPlus foi escolhido para efetuar as simulações do trabalho. Primeiramente, definiu-se o modelo de referência de edificação comercial de escritórios a ser utilizado. A envoltória do modelo de referência foi definida de acordo com as recomendações da ASHRAE Standard 90.1. Em seguida, foram impostas variações na envoltória, nas dimensões e na densidade de carga interna do modelo de referência a fim de verificar seus impactos no consumo de energia elétrica da edificação. Independentemente da envoltória, verificou-se que a área de pavimento é inversamente proporcional ao consumo normalizado pela área da edificação, devido à maior influência do clima em edificações menores nos três climas analisados (Rio de Janeiro, Florianópolis e Curitiba). A análise dos ganhos de calor de zonas do modelo de referência permitiu obter as superfícies da envoltória pelas quais ocorrem os maiores ganhos e perdas de calor. As variações com vidro duplo e isolamento na envoltória obtiveram consumos de energia elétrica inferiores, quando comparadas às sem isolamento e vidro comum. A utilização de vidro de controle solar, associada a uma envoltória sem isolamento refletiu em consumos ainda menores. A adoção do vidro laminado de controle solar mostrou-se positiva em todos os climas, diminuindo os ganhos por radiação através das aberturas e possibilitando perdas benéficas de calor para o exterior da edificação devido à sua transmitância térmica elevada. De modo geral, o vidro apresentou grande influência nas trocas de calor entre o ambiente interno e externo. As diferentes densidades de carga internas afetaram o consumo de energia elétrica da edificação de acordo com a envoltória e o clima definido. A análise dos resultados demonstra que as recomendações de envoltória da ASHRAE Standard 90.1 não são as mais adequadas para edificações comerciais em climas quentes,especialmente em casos de densidades de carga interna altas. As recomendações referentes à envoltória de edificações comerciais poderiam ser elaboradas de maneira mais específica para cada zona climática e densidade de carga térmica interna, sem necessariamente priorizar o uso de isolamento térmico.<br> / Abstract : The growing consumption of electricity in the world raises concerns related to environmental impacts and depletion of energy resources. Buildings are responsible for a consistent share of electricity consumption in Brazil and worldwide. In this scenario, standards and regulations aimed at energy efficiency in buildings have been prepared. In this context there is the ASHRAE Standard 90.1, a North American standard that establishes minimum requirements for energy efficiency in buildings. The objective of this study is to analyze the ASHRAE Standard 90.1 envelope recommendations for commercial buildings. The thermal energy computer simulation program EnergyPlus 8.3 was used for this study. First, the reference model of office commercial building was defined in accordance with the recommendations of ASHRAE Standard 90.1. Changes were imposed on the envelope, dimensions and internal load density of the reference model in order to verify their impact on the energy consumption of the building. Regardless of the envelope, it was found that the floor area is inversely proportional to the normalized consumption by area of the building, due to greater influence of climate in smaller buildings, in the three climates analyzed (Rio de Janeiro, Florianopolis and Curitiba). The analysis of heat gains allowed obtaining the surfaces of the envelope by which occur higher gain and heat losses. The variations with double glazing and insulation in envelopment achieved lower power consumption compared to uninsulated and ordinary glass. The use of solar control glass associated with an envelope without isolation reflected in even lower consumption. The adoption of solar control laminated glass proved to be effective in all climates, reducing the radiation gains through the openings of the building while enabling beneficial losses to the outside due to its high thermal transmittance. Generally the glass had a great influence on heat exchange between the internal and external environment. The different internal loading densities affected the electricity consumption of the building in accordance with the envelope and climate. The analysis shows that the ASHRAE Standard 90.1 envelope recommendations are not the most suitable for commercial buildings in hot climates, especially in cases of high internal charge densities. The recommendations concerning commercial building envelope could be designed more specifically for each climate zone and internal heat load density without always prioritize the use of thermal insulation.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T13:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338191.pdf: 3929073 bytes, checksum: 3dc093aa57a147d2ce3d53161127f321 (MD5) Previous issue date: 2015 / A complexidade e o alto adensamento das áreas urbanas têm contribuído para a ocupação cada vez mais verticalizada da superfície terrestre. Na medida em que novas construções sobre ou sob a superfície surgem, as estruturas dos sistemas cadastrais devem acompanha-las. Tais modificações ocorrem num espaço contínuo tridimensional que não pode ser representado adequadamente em duas dimensões. Nos países desenvolvidos e em muitos países em desenvolvimento os sistemas cadastrais têm migrado para incorporar a terceira dimensão, desenvolvendo modelos de dados baseados nos seus registros atuais e nas técnicas disponíveis, como forma de garantir que intrincados casos de sobreposição do direito de propriedade possam ser equacionados. No cenário internacional há diferentes modelos propostos, desde a manutenção dos Cadastros territoriais tradicionais com o acréscimo de avisos nos títulos de propriedade sobre o uso do espaço aéreo ou do subsolo, passando por modelos híbridos de sub-parcelamento da coluna acima e abaixo da superfície terrestre, até os modelos mais completos de parcelas espaciais volumétricas. A proposição de tais modelos é impulsionada por uma realidade técnica e tecnológica atual na qual se tornou possível coletar, processar e representar dados tridimensionais em larga escala, restando, então, a necessidade de atualização das componentes legal e de avaliação. No Brasil, apesar de não haver uma estrutura cadastral parcelar nos termos internacionais, os mesmos problemas se apresentam e surge a possibilidade de se considerar a aplicação de uma terceira dimensão no contexto da legislação nacional. Esta tese procurou avaliar estas possibilidades e propor alternativas para um Cadastro 3D no Brasil utilizando dados provenientes de varredura a laser (laser scanning) aéreo e terrestre.<br> / Abstract : The complexity and the high density of urban areas has contributed to the increasingly verticalized occupation of the land surface. As new buildings under or on the surface appear, the structures of the cadastral systems must accompany them. These changes occur in a three dimensional continuous space that cannot be adequately represented in two dimensions. In developed countries and many developing countries the cadastral systems have migrated to incorporate the third dimension, developing data models based on their current records and techniques available, in order to ensure that intricate cases overlay of property rights can be addressed. Different models have been proposed around the world, since the maintenance of traditional land records with increase warning in property titles about the use of airspace or subsoil, through hybrid models for the sub-parcels above and below of the earth surface, to the complete volumetric spatial parcel models. The proposition of such models is powered by an actual technical and technological reality in which it became possible to collect, process and represent three-dimensional data on a large scale, needing then to update the legal and evaluation components. In Brazil, although there is no a parcel-based registration structure in international terms, the same problems are present and there is the possibility of considering the application of a third dimension in the context of national legislation. This thesis attempts to evaluate these possibilities and propose alternatives for a 3D Cadastre in Brazil using data from laser scanning.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T13:14:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338874.pdf: 3145391 bytes, checksum: 2768ad4229722dfd9fbf5b32c9e5d6b9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Atualmente a estrutura de grandes edifícios tem requerido a construção de grandes blocos em concreto armado para o coroamento de suas fundações. Esses blocos, devido ao calor gerado pelo processo de hidratação do cimento, aliado ao seu grande volume e às características térmicas do concreto, são submetidos a elevadas temperaturas em seu interior, muitas vezes acima de 70 ºC. A utilização de cinza volante, quando aplicada em substituição parcial do cimento Portland, é tida como uma solução que pode minimizar o processo de elevação de temperatura. Contudo, como as resistências características desses blocos são geralmente especificadas para idades de 28 dias, e a ação pozolânica das cinzas volantes é lenta, geralmente o consumo de aglomerante das misturas é mais elevado do que quando se utiliza somente cimento Portland, pondo em dúvida a eficácia do uso das cinzas volantes para a redução da temperatura máxima a ser alcançada neste tipo de estrutura, que ocorre poucos dias após a concretagem. Assim sendo, o presente trabalho tem o objetivo de avaliar o efeito da substituição parcial de cimento Portland por cinza volante sobre a elevação de temperatura do concreto submetido a uma elevação adiabática de temperatura, durante sua cura nas idades iniciais e sobre a sua resistência à compressão, para diferentes tipos de cura. Para isso, foi desenvolvido um calorímetro adiabático com dimensões compatíveis para este estudo. Os concretos testados foram produzidos com resistência característica à compressão a 28 dias de 35 MPa, 45 MPa e 55 MPa, sob cura em temperatura de 23 oC, e todos receberam substituições de cimento por cinza volante nas seguintes porcentagens: 0% (referência), 15%, 30% e 45%. Sua elevação de temperatura foi monitorada durante as primeiras 72 horas após a mistura, e a resistência à compressão do concreto foi avaliada aos 28 dias de idade para diferentes temperaturas de cura. Além disso, a influência da cinza volante sobre o consumo de hidróxido de cálcio foi quantificada por ensaios de termogravimetria, em pastas preparadas com as mesmas proporções das utilizadas nos concretos testados. Os resultados demonstraram que a utilização de cinza volante em concretos submetidos à elevação autógena de temperatura não levou a uma redução significativa no coeficiente de elevação adiabática de temperatura, se comparada com as misturas de referência, e que cura a elevadas temperaturas nas idades iniciais traz prejuízos para a resistência à compressão aos 28 dias de idade.<br> / Abstract : Large reinforced concrete pile caps have been generally used in foundations of tall building. These pile caps, due to the heat generated by cement hydration process, coupled with its large volume and thermal characteristics of the concrete, are subjected to high temperatures, often above 70 °C, leading to crack formation. The use of fly ash as partial replacement of the Portland cement is one the solutions adopted to reduce this temperature rise. However, since the compressive strength of these structural elements are generally specified for 28 days and pozzolanic activity of fly ash is slow, typically the amount of binder used in these mixtures is higher than those of using exclusively Portland cement. This fact jeopardizes the efficacy of fly ash to reduce the maximum temperature achieved in this type of structure, which occurs a few days after concrete placement. Therefore, this study aims at evaluating the effect of partial replacement of Portland cement by fly ash on temperature rise of concrete subjected to adiabatic conditions during its curing at early ages and on the compressive strength for different types of curing. The experimental tests were carried out in an adiabatic calorimeter specially designed for this study. The concrete mixtures were produced with characteristic compressive strength of 35 MPa, 45 MPa and 55 MPa at 28 days. The cement replacement by fly ash where: 0% (reference), 15%, 30% and 45%. The temperature rise was monitored during the first 72 hours after mixing and the compression strength of concrete was assessed at 28 days for different curing conditions. In addition, the influence of fly ash on the calcium hydroxide consumption was measured by thermogravimetric tests in pastes prepared with the same proportions as those used in the concrete previously tested. The results obtained demonstrated that the replacement of cement by fly ash in concrete subjected to the autogenous temperature increase did not reduce the adiabatic temperature rise coefficient. Moreover, high temperature curing during early ages decreases the compressive strength of concrete mixtures after 28 days.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-17T03:13:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343278.pdf: 6928134 bytes, checksum: 749284b620000ed07d88043153645745 (MD5) Previous issue date: 2016 / Neste trabalho, o enfoque é dado ao dimensionamento de atenuadores dinâmicos sintonizados ? ADS. Além de dimensionar as constantes de mola e amortecimento, determinou-se também o número ideal de atenuadores. Controladores estruturais do tipo ADS são vastamente aplicados na engenharia estrutural, com o objetivo de minimizar as oscilações em construções esbeltas sujeitas a ações de natureza dinâmica. O presente trabalho motivou-se principalmente pela carência nos estudos sobre dimensionamento de múltiplos ADS com determinação do número ideal de controladores. Deste modo, são dimensionados múltiplos ADS em uma estrutura alta submetida à ação dinâmica do vento, com base nos estudos conduzidos por Ankireddi e Yang (1996), o qual avalia a influência da massa de ADS simples no controle estrutural de estruturas submetidas à ação dinâmica do vento. Portanto, adaptou-se os algoritmos BSA e Harmony Search para que se determine o número ideal de ADS. De fato, o esquema proposto parte de uma configuração universal pré-definida de ADS, descartando-se os ADS desnecessários. Simultaneamente, o algoritmo determina os valores ótimos das constantes de rigidez k_d e amortecimento c_d, para cada ADS. A estrutura em estudo possui 400 m de altura e foi submetida à ação do vento sinóptico com flutuação da velocidade do vento na direção longitudinal gerado por intermédio do espectro de potência de Kaimal. Através da análise dinâmica, possibilitou-se comparar a resposta da estrutura com controle de ADS simples e com múltiplos ADS. Posto que, nem sempre utilizar-se múltiplos ADS significa um expressivo ganho no controle estrutural, em relação ao ADS simples, outros fatores são avaliados. O uso de múltiplos ADS possibilita a redução da massa de cada ADS, facilitando a instalação dos mesmos. Além disso, partindo-se da configuração ideal de múltiplos ADS, arguiu-se a hipótese de que um dos controladores estivesse inoperante durante toda a excitação do vento, simulando a falha ou um período de manutenção do equipamento. Assim, constatou-se que múltiplos ADS garantem que a estrutura esteja protegida mesmo quando um dos ADS esteja inoperante.<br> / Abstract : In this work, the focus is given to the design of tuned mass damper - TMD, and scale the constant spring and damping, also determined the optimal number of attenuators. Structural controllers of TMD type are widely applied in structural engineering, in order to mitigate the fluctuations in slender buildings subject to actions of dynamic source. This work primarily motivated up for the absence in studies of multiple TMD design to determine the optimal number of controllers. Thus, are sized multiple TMD on a tall building subjected to wind dynamic action, based on studies conducted by Ankireddi and Yang (1996), which evaluates the influence of simple TMD on mass structural control structures subjected to wind dynamic action, therefore, it was adapted the BSA and Harmony Search algorithms for determine the ideal number of TMD. In fact, the scheme proposed part of a pre-defined universal configuration TMD, discarding unnecessary TMD. At the same time, the algorithm determines the optimal values of the constants stiffness k_d and damping c_d for each TMD. The structure under study has 400 m high and was subjected to the action of the synoptic wind with fluctuating wind speed in the longitudinal direction generated through the Kaimal power spectrum. Through dynamic analysis, it was possible to compare the response of the structure with simple TMD control and multiple TMD. Though not always be used multiple TMD means a significant gain in structural control, compared to the simple TMD, other factors are evaluated. The use of multiple TMD enables the reduction of the mass of each TMD, making it easier to install them. Furthermore, starting from the ideal multiple TMD configuration, the hypothesis is argued, that one of the controllers was dead during the entire wind excitation, simulating an equipment failure or maintenance period. Thus, it was found that multiple TMD ensure that the structure is protected even when one of the TMD is inoperative.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-02-14T03:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343727.pdf: 21419176 bytes, checksum: 77b77c20f736696bc5116fc85fb10b9e (MD5) Previous issue date: 2016 / Abstract : This study presents a methodology for topology optimization of transmission line towers. In this approach, the structure is divided in main modules, which can assume different pre-established topologies (templates). A general rule for the templates creation is also presented, which is based in terms of the design practice and feasibility of prototype testing. Thus, these allow that the optimal solution has an important characteristic of direct industrial application. Furthermore, during the optimization process the size and shape of the structure are optimized simultaneously to the topology choice. For numerical examples, two structures were assessed. The first one is a single circuit, self-supported 115 kV transmission line tower. The structure was subjected to a cable conductor rupture scenario and a wind load hypothesis. The second one is a heavier single circuit, self-supported 230kV transmission line tower. The structure was subjected to four different load cases. In both examples the constraints from the ASCE 10-97 code were applied. Due to the non-convex nature of the problem and to the presence of discrete variables in the procedure, the optimization was conducted through the Backtracking Search Algorithm (BSA), which is a modern heuristic algorithm. The results for the size, size and shape, and size, shape and topology optimization are presented and discussed. It is shown that the proposed scheme is able to reduce up to 12% of the structural weight, when compared to a classical size optimization procedure on original structures.<br> / Torres de linha de transmissão (TLT) desempenham um papel significativo no sistema de transmissão. Seu propósito é suspender os cabos condutores e de para-raio, a fim de garantir distâncias elétricas mínimas. As TLT são em geral estruturas treliçadas construídas com perfis do tipo cantoneira. Uma vez que qualquer interrupção no sistema de transmissão gera perdas financeiras significativas, a TLT deve ser projetada respeitando níveis mínimos de confiabilidade, determinados por códigos normativos (IEC (2003), por exemplo). Devido ao seu potencial, o Brasil é um dos líderes em produção de energia hidroelétrica no mundo. De acordo com a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) mais de 60% da eletricidade consumida no país é de origem hidráulica. Entretanto, a maior parte do potencial hidroelétrico se localiza a milhares de quilômetros dos centros consumidores. Portanto, o Brasil possui uma capacidade instalada similar a Países Europeus, mas com uma rede de transmissão muito maior. Fica clara a importância das linhas de transmissão e consequentemente das torres. Cabe ainda destacar que em uma linha, grande parte das torres são repetidas. Logo, uma redução de custo em uma estrutura será multiplicada pelas suas repetições. Em um cenário realístico, é esperado que um processo de otimização leve a uma redução de cerca de 10% de massa. Considerando uma torre de 4 toneladas com ocorrência media de 2,5 TLT/km, isso representaria uma economia de 1 ton/km de LT. Utilizando o preço do aço laminado, estimado em 2015 em torno de R$ 5,00/kg, em uma LT curta de 300 km, a economia seria de R$ 1.500.000. Em uma LT longa, com 1.000 km, a economia chegaria a R$ 5.000.000. Alguns estudos, focando em exemplos acadêmicos, tem sido realizados no contexto de otimização de torres treliçadas. Rajan (1995), Natarajan & Santhakumar (1995), Gomes & Beck (2013),Taniwaki & Ohkubo (2004), Sivakumar et al. (2004), Mathakari et al. (2007), Kaveh, Gholipour & Rahami (2008), Noilublao & Bureerat (2011). Embora estes estudos tenham apresentado diversos avanços, alguns aspectos adicionais devem ser levados em consideração, quando se busca uma aplicação industrial direta da estrutura otimizada. Um dos principais aspectos não abordados nestes trabalhos, está relacionado a viabilidade construtiva da estrutura final e seu desempenho em ensaio de protótipo. Por outro lado, alguns estudos têm abordado uma aplicação industrial direta, considerando em algum nível tais aspectos. Por exemplo, Shea & Smith (2006), Paris et al. (2010), Guo & Li (2011), Paris et al. (2012), Chen, Yuan & Jiang (2014). Estes estudos adotam basicamente estratégias de modificação localizadas a fim de atualizar a topologia da estrutura. Note que o termo localizada é empregado para mostrar que as variações permitidas são a nível de nós e elementos, os quais podem ser criados ou removidos e movimentados dentro de certos intervalos (i.e., pequenas partes da estrutura são modificadas). Entretanto, conduzir modificações através dos nós e elementos diretamente pode levar a certas desvantagens. A solução final pode não ser melhorada significativamente se comparada com otimização dimensional e geométrica (Shea & Smith (2006)), pode ser inviável do ponto de vista construtivo (Shea & Smith (2006)) e apenas algumas partes da estrutura podem ser otimizadas eficientemente (Guo & Li (2011), Chen, Yuan & Jiang (2014)). Além disso, se torna difícil avaliar corretamente os comprimentos de flambagem quando barras são removidas da estrutura Torii, Lopez & Biondini (2012). É possível ainda observar que em todos os trabalhos mencionados anteriormente, foi imposta simetria nas quatro faces da estrutura. Entretanto, esta característica não é sempre adotada nos projetos de TLT. O treliçamento defasado, o qual possui uma configuração simétrica apenas em duas faces, é de fato uma solução usual para torres convencionais de médio porte (com altura média em torno de 50 metros). Destaca-se ainda que estas torres representam a maior parte das estruturas em uma linha de transmissão usual. Logo, o principal objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para otimização topológica de torres de linha transmissão, focando em uma aplicação industrial. Em contraste com estudos anteriores, os quais se baseiam em modificações localizadas da topologia, a metodologia proposta adota uma estratégia global de modificações. Nesta, a estrutura da torre é dividida em módulos principais compostos por um grande conjunto de elementos estruturais. Estes módulos principais são entidades globais as quais podem assumir diferentes topologias pré-estabelecidas (templates). Estes templates são concebidos a fim de garantir a viabilidade construtiva e de testes de protótipo. Consequentemente, a metodologia de otimização incorpora restrições de códigos normativos (como por exemplo aquelas relacionadas a esforços, deslocamentos, índices de esbeltez) bem como a viabilidade construtiva e de teste de protótipo. Permitindo que a metodologia possua um caráter de aplicação industrial direta. Como demonstrado experimentalmente por CIGRÉ (2009) a topologia desempenha um papel importante no comportamento estrutural de torres observado em testes de protótipo. Mesmo pequenas variações na configuração (como por exemplo no padrão de treliçamento ou na posição dos diafragmas) afeta diretamente o comportamento da estrutura e a compatibilidade com o modelo mecânico adotado. Estes e outros aspectos de grande significância prática podem ser considerados na construção dos templates disponibilizados para o processo de otimização. Dessa forma, a regra de criação de templates é apresentada e explicada no corpo do texto. Finalmente, outra vantagem importante desta metodologia é que o espaço de busca é limitado para que apenas as topologias mais comuns empregadas na industria possam ser disponibilizada como templates. De fato, a ideia de reduzir o espaço de busca tem sido empregada por outros pesquisadores, Como exemplo, Shea & Smith (2006) e Guo & Li (2011) reduziram o espaço de busca em suas propostas de otimização topológica. Logo, entre os objetivos deste estudo está manter as vantagens de limitar o espaço de busca (a fim de cumprir requisitos construtivos e reduzir os custos computacionais), além de introduzir o conceito de otimização baseada em templates. Devido à característica não-convexa da função objetivo, bem como à presença de variáveis discretas, o algoritmo heurístico BSA (Backtracking Search Algorithm) foi empregado. Este algoritmo foi desenvolvido por Civicioglu (2013), e tem mostrado resultados promissores para otimização topológica de estruturas treliçadas, conforme pode ser visto em Souza et al. (2016). A metodologia proposta é testada em dois exemplos de torres comumente encontradas na indústria Brasileira. No primeiro, uma torre autoportante de circuito simples de 115kV, submetida a dois casos de carregamento, é otimizada. A otimização dimensional atingiu como melhor resultado 1950,5 kg, mas ao incorporar a otimização geométrica o resultado encontrado foi de 1880,4 kg. Por fim, a metodologia proposta para otimização topológica foi implementada, levando a uma massa de 1809,8 kg, que representa uma redução de 7,22% em relação à otimização apenas dimensional. O segundo exemplo consiste em uma torre autoportante de circuito simples de 230kV, submetida a quatro casos de carregamento. Para este exemplo, a otimização dimensional atingiu uma massa de 2324,7 kg, enquanto a otimização dimensional e geométrica levou a um resultado de 2138,1 kg. Ao incorporar a metodologia proposta de otimização topológica, o resultado atingido foi de 2041,7 kg, que representa uma redução de 12.2% na massa da estrutura, quando comparada com à otimização apenas dimensional. Os resultados obtidos mostram que a metodologia proposta é bastante promissora e que esforços adicionais são ainda necessários. Outros exemplos devem ser estudados, de modo que a proposta de otimização baseada em templates possa abranger diferentes tipos torres de transmissão, inclusive torres estaiadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-28T04:07:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344661.pdf: 7723874 bytes, checksum: ad9a75db4e7052177881e1d8f228fa14 (MD5) Previous issue date: 2016 / Com o objetivo de desenvolver um novo método brasileiro de dimensionamento de pavimentos flexíveis, a Rede Temática de Tecnologia do Asfalto, com o patrocínio da PETROBRAS, vem conduzindo um projeto que pretende conhecer melhor os materiais e o desempenho de pavimentos flexíveis, através do monitoramento de segmentos localizados em diversas regiões no Brasil. Neste contexto, a presente pesquisa tem como objetivo avaliar o desempenho três segmentos inseridos na rodovia SC-370 no município de Urubici e um segmento inserido na rodovia SC-416 no município de Itapoá, todos eles no estado de Santa Catarina. Foram realizados, em períodos pré-determinados, ensaios de macro e microtextura, Irregularidade longitudinal (IRI), Afundamento em Trilha de Roda, Levantamento Visual de Defeitos, Levantamento de Bacia de Deflexões através da Viga Benkelman e Falling Weight Deflectometer (FWD) e atrito com o Grip Tester. Além destas avaliações, foi realizada a contagem quantitativa e classificatória dos veículos que trafegam nos segmentos. As misturas de concreto asfáltico aplicadas em campo foram reproduzidas em laboratório para a análise das propriedades mecânicas e de desempenho do revestimento asfáltico. Elas foram elaboradas conforme o projeto de dosagem detalhados nos relatórios As Built das obras. Foram realizados ensaios de resistência ao dano por umidade induzida, deformação permanente no simulador de tráfego francês (LCPC), módulo complexo e resistência à fadiga no aparato quatro pontos. Nos segmentos de Urubici foram retiradas placas de campo para a realização de ensaio de deformação permanente e fadiga. Fez-se a estimativa da vida útil do pavimento dos segmentos monitorados, baseado nos ensaios de fadiga, com o apoio dos softwares AEMC/Sispav (análise elástico) e Viscoroute (análise viscoelástico). Após 4 anos de abertura ao tráfego, os segmentos de Urubici apenas apresentam trincamentos com grau de severidade baixo e a estimativa da fadiga do pavimento supera ao período de projeto. O segmento monitorado de Itapoá apresentou prematuramente maior quantidade de defeitos, atingindo sua vida útil no terceiro ano de abertura ao tráfego. Da avaliação estrutural, observou-se que a espessura de revestimento executada não atende à solicitação do tráfego.<br> / Abstract : Aiming to develop a new method of pavement design, the Thematic Network of Asphalt Technology supported by PETROBRAS, has been carrying out a study focused on the analysis of materials and performance of flexible pavements using monitored segments located in different regions in Brazil. In this context, the present study aims to evaluate the performance of three segments of highway SC-370 belonging to the municipality of Urubici and one segment of highway SC-416 that belongs to the municipality of Itapoá, all of them in the state of Santa Catarina. For this study, several tests of macro and microtexture, International Roughness Index (IRI), rutting, visual inspection of distressed surfaces and deflection basin tests based on Benkelman beam and Falling Weight Deflectometer (FWD) and friction with Grip Tester were performed at predefined periods. Aditionally, a quantitative and classificatory counting of the mixed stream of traffic through these segments were performed. The asphalt concrete mixtures were reproduced in the laboratory in order to analize the mechanical properties of the asphalt coating. The mixtures were prepared according to the dosage project detailed in the ?As Built? report of the construction. Thus, several tests were performed including a resistance test for moisture-induced damage, a permanent deformation test using the French traffic simulator (LCPC), and a complex modulus calculation and resistance to fatigue test based on the four point bending aparathus. Additionally, an estimated service life of the pavement of each monitored segment was calculated based on bending tests and supported by the softwares AEMC/Sispav (elastic analysis) and ViscoRoute (viscoelastic alaysis). The Urubici segment only presents cracking with low degree of severity and the service life estimation based on fatigue analysis overcomes the project period. The monitored segment Itapoá presented higher number of defects early, reaching its service life in the third year of opening to traffic. From the structural evaluation, it was observed that the executed coating thickness does not meet the required traffic.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-28T04:08:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344659.pdf: 6677584 bytes, checksum: 51f6065e2cafa8724f0c55ad319cc86e (MD5) Previous issue date: 2016 / O concreto autoadensável pode ser caracterizado pela sua fluidez e estabilidade, obtida com a utilização de aditivos superplastificantes e a redução da granulometria e volume de agregado graúdo, possibilitando a transposição das armaduras e o preenchimento das formas sem a necessidade de vibração mecânica. A redução do volume e da granulometria do agregado graúdo pode acarretar em menor resistência ao cisalhamento de vigas devido a uma possível redução do efeito de engrenamento entre os agregados. Neste trabalho um programa experimental foi realizado visando investigar a influência da redução do volume e da dimensão máxima do agregado graúdo na resistência ao cisalhamento do concreto autoadensável, utilizando seis composições, quatro de concreto autoadensável e duas de concreto convencionalmente vibrado, com resistência à compressão axial inferior a 50 MPa. Um total de 36 vigas com armadura de flexão, sendo 18 com armadura transversal e 18 sem esta armadura, foram ensaiadas à flexão a quatro pontos, avaliando os modos de ruptura, os padrões de fissuração e as forças cortantes últimas, e comparando as resistências obtidas experimentalmente com as estimativas das normas ACI-318, CAN A23.3, EC-2 e NBR 6118. Ainda, realizaram-se ensaios de cisalhamento direto em 18 exemplares com armadura transversal, avaliando a força cortante última, a abertura da fissura de cisalhamento e a tensão na armadura transversal. De acordo com os resultados as vigas de concreto autoadensável sem armadura transversal apresentaram menor resistência ao cisalhamento em relação ao concreto convencional, porém nas vigas com armadura transversal esta redução de resistência foi suprimida, com os concretos autoadensáveis apresentando resistência levemente superior aos concretos convencionais, e em ambos os casos a redução da resistência foi maior quando reduzida a dimensão máxima do agregado. Os ensaios de cisalhamento direto apresentaram resultados semelhantes aos obtidos em vigas, sendo maior a resistência à formação da fissura de cisalhamento nos concretos convencionais, enquanto a resistência última dos concretos autoadensáveis foi levemente superior aos concretos convencionais. Em relação às estimativas das normas, tanto no concreto convencional quanto no autoadensável os resultados foram conservadores para vigas com armadura transversal, e em vigas sem esta armadura as normas EC-2 e NBR 6118 apresentaram resultados semelhantes aos experimentais.<br> / Abstract : Self-consolidating concrete is characterized by its high flowability, stability and capacity to flow around the obstacles, which can be achieved with addition of superplasticizer and reduction of the amount and size of coarse aggregates in the concrete mix. This high flowability allows the concrete to properly fill the formwork without any mechanical vibration. The reduction in volume and particle size of the coarse aggregates may result in lower shear strength of beams due to a reduced aggregate interlock. Therefore, an experimental investigation was conducted to evaluate the influence of the reduction in the volume fraction and the nominal size of coarse aggregate on concrete shear strength of self-consolidating beams. Six concrete mixes were produced, four self-consolidating and two conventionally vibrated, with axial compressive strength under 50 MPa. A total of 36 beams with flexural reinforcement, but 18 with shear reinforcement and 18 without this reinforcement were cast and tested under a four-point loading condition to evaluate their failure modes, cracking patterns and shear resistances. The shear resistances obtained experimentally were compared to the theoretical values given by the ACI-318, CAN A23.3, EC-2 and NBR 6118 codes. Also, push-off tests were performed in 18 specimens with reinforcement to evaluate the ultimate shear force, the crack width, and the shear reinforcement stresses. According to the results, the self-consolidating concrete beams without shear reinforcement showed lower shear resistance as compared to conventional concrete beams. For beams with shear reinforcement, this reduction of resistance was suppressed with the self-consolidating concrete beams showed slightly higher resistance than conventional concrete beams. However, in both cases, the reduction of resistance was higher when a reduced coarse aggregate nominal size was used. Push-off tests showed similar results to those obtained in beams, with a higher resistance to the formation of shear crack in conventional concretes, while the ultimate shear resistance of self-consolidating concrete was slightly higher than conventional concrete. Code based equations estimative were conservatives for beams with shear reinforcement regardless of the concrete mix, however for beams without this reinforcement the EC-2 and NBR 6118 standards estimative was similar to experimental results.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-28T04:10:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344664.pdf: 2005186 bytes, checksum: 2925aa9c366782be52a319f066e2820d (MD5) Previous issue date: 2016 / O objetivo deste trabalho foi avaliar as interações dos usuários com os elementos internos de sombreamento de uma edificação de escritório sob dois aspectos: um qualitativo e um quantitativo. O aspecto qualitativo compreendeu a aplicação de questionários a usuários de uma edificação de escritório de Florianópolis. Foram criados três padrões de comportamento (dois passivos e um ativo). O primeiro dos passivos consiste na manutenção dos elementos internos de sombreamento abertos durante todo o ano. O segundo grupo de usuários passivos compreende os que mantêm os elementos fechados durante todo o ano. O usuário ativo tende a abrir os elementos internos de sombreamento no momento de chegada ao ambiente de trabalho e a fechá-los quando é percebida radiação solar superior a 50 W/m² no plano de trabalho. A avaliação quantitativa consistiu em simulações computacionais a fim de mensurar a influência dos padrões de comportamento na eficiência energética de edificações. As simulações foram realizadas com o plug-in DIVA 4.0. Percebeu-se que o comportamento dos usuários passivos que mantêm os elementos internos de sombreamento sempre abertos resulta nos maiores aproveitamentos de luz natural. Entretanto, a radiação solar incidente é menos obstruída e o consumo com resfriamento tende a ser maior em relação aos outros dois usuários avaliados. Os usuários ativos tendem a gerar consumos intermediários em relação aos dois perfis de comportamento passivo tanto para iluminação quanto para resfriamento. Os usuários passivos que mantêm os elementos sempre fechados geram os menores aproveitamentos de iluminação natural, mas as maiores reduções na carga térmica interna. Entretanto, o elevado consumo com iluminação artificial faz com que o consumo total seja superior aos dos usuários passivos. Dessa forma, como tendência geral, percebeu-se que o comportamento do usuário ativo resulta nos menores consumos de energia em comparação aos dois perfis de usuário passivo avaliados.<br> / Abstract : The objective of this study was to evaluate the occupants? interactions with internal blinds of an office building in both qualitative and quantitative aspects. The qualitative one consisted of questionnaires application to occupants of an office building located in Florianópolis. Three patterns of occupants? interaction with internal blinds were created (two of them were classified as passive and the other one as active). The first passive behaviour consists of maintaining internal blinds always open throughout the annual simulation. The second group of passive occupants are those who maintain the internal blinds always closed. The active user tends to open the internal blinds in the morning upon arrival at the workplace and closing them when solar radiation higher than 50 W/m² is perceived in the work plan. Quantitative evaluation consisted of computer simulations in order to measure the influence of behavioural patterns in the energy efficiency of buildings. The simulations were performed using the DIVA 4.0 plug-in. It was noticed that passive users that keep the internal blinds always open result in greater use of daylight. On the other hand, solar radiation is less obstructed and therefore energy consumption for cooling tends to be higher than for the other two types of users. The active users tend to result intermediate consumptions regarding the two passive behaviours evaluated both for lighting and for cooling. Passive users that maintain the internal blinds always closed result in lower use of daylight, but greater reductions in internal thermal load. However, higher energy consumption for artificial lighting makes the total energy consumptions greater than that for passive users. Thus, as a general trend, it was realized that the active user behaviour results in lower overall energy consumption when compared to the behaviour of the two passive user.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 200028.pdf: 1437173 bytes, checksum: 78b51998853f7ba68bef0bc5b0ac0d3f (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-20T17:16:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 203109.pdf: 5089528 bytes, checksum: f69eb285eec3d8e0252bb1e113a05704 (MD5) / A pré-fabricação industrial de peças e componentes em madeira, passa a ter grande importância, tendo em vista a melhor adequação de emprego deste material, que é de fonte renovável, requer baixo consumo de energia para seu processamento, pode ser reciclado e que econômica e comercialmente pode mostrar-se bastante competitivo. Na industrialização deve-se observar a sistematização das etapas de todo o processo de fabricação das peças, de forma padronizada, proporcionando assim um maior controle de qualidade no processo produtivo, economia nos custos, possibilidades de arranjos estruturais diversificados, baixo peso próprio e flexibilidade na concepção arquitetônica. Desta forma, o presente estudo da viga composta com seção I, visa apresentar um método sistematizado de produção e uma análise teórico-experimental do desempenho estrutural do elemento assim constituído. A classificação estrutural da madeira maciça e do composto tipo "blockboard", que compõem, respectivamente, a mesa e a alma da viga I, foi realizada com a máquina classificadora eletrônica Computermatic MKP IVa, de origem australiana, atualmente disponível junto ao IBAMA. Esta classificação leva em conta a relação entre a resistência e a rigidez à flexão pelo seu módulo de elasticidade. Este método de classificação mecânica não destrutivo é proposto como meio de avaliação mais precisa das propriedades de resistência de peças estruturais de madeira, mantendo a integridade da peça, sem comprometer o seu uso posterior. Foram confeccionadas, 6 vigas I compostas por mesa em madeira maciça e 3 vigas I compostas por mesa em material LVL ( Laminated Veneer Lumber ). Todas às vigas foram submetidas ao ensaio de Flexão a quatro pontos, com aplicação de cargas a cada 1/3 do vão ( L ). As vigas com mesa maciça, apresentaram Módulo de Resistência ( MOR ) Média na Flexão ?F = 419,70 daN/cm² e Módulo de Elasticidade Médio de EF = 106579 daN/cm² e as vigas I com mesa em LVL apresentaram valores de ?F = 496,0 daN/cm² e EF = 139791 daN/cm². Os dois modelos de vigas I, apresentaram ótima performance quanto a resistência e rigidez à flexão, quando comparados aos valores da viga em M.L.C. ( Madeira Laminada Colada ) a qual apresenta ?F = 281,60 daN/cm² EF = 87250 daN/cm². No processo de fabricação, a união entre as mesas e a alma, foi realizada pela usinagem dos chamados entalhes múltiplos ( finger-joint) em toda a extensão da peça, e colagem com resorcina-formol. Esta solução estrutural tem como objetivo, obter vigas de alta resistência, com baixo peso próprio, para serem utilizadas como elemento estrutural definitivo no sistema construtivo industrializado da empresa Battistella, como também, no processo construtivo convencional (alvenaria) das edificações. Outro uso para esses elementos é como escoramento reutilizável na concretagem das estruturas de concreto armado. Para esta finalidade de uso, já existe uma grande demanda por parte de algumas empresas do mercado nacional. Nesse sentido, foi produzida uma tabela com a classificação das vigas "I" de seção padrão, para diversos vãos e capacidade de carregamento.