Apresenta-se uma formulação do tipo incrementaliterativa destinada a análise não linear de pórticos espaciais. Considera-se os efeitos não lineares introduzidos pelas mudanças de configuração geométrica da estrutura e também pela combinação destes efeitos com aqueles inerentes ao comportamento plástico exibido pelo material. As relações cinemáticas empregadas permitem a consideração de deslocamentos arbitrariamente grandes, acompanhadas de pequenas deformações . A modelagem do comportamento plástico do material é efetuada através do conceito de rótula plástica, estabelecido a partir de um critério de plastificação generalizado. Adota-se uma matriz de rigidez geométrica de barra baseada em momentos semitangenciais. Para elementos com extremos plastificados, é deduzida uma matriz de rigidez elasto-plástica. Emprega-se um método numérico do tipo incremental-iterativo, que utiliza como condição básica de controle da análise a constância do trabalho realizado pelos incrementos de cargas, em cada passo incremental (Método de Controle por Trabalho).A formulação permite uma descricão completa do desempenho mecânico da estrutura, inclusive em estágio de deformação pós-crítico em que ocorre regressão do carregamento com aumento de deslocamentos, ou vice-versa. A formulação foi implementada em um programa computacional elaborado em linguagem FORTRAN. Vários exemplos numéricos são apresentados para mostrar a eficiência das procedimentos propostos. / An incramental-iterative formulation for the nonlinear analysis of space frames ia presented. Nonlinear effects due to the changes in the geometrical configuration of the structure and also the combination of these effects with those due to the plastic behavior af the material are considered. The kinematics relations employed allow the consideration of arbitrarily large displacements with small strains. The plastic behavior of the elements is modeled using the plastic hinge concept, based on a generalized yield criterion. A geometrical stiffness matrix based on semitangential moments is adopted. For elements with plastic hinges at their ends, a elastic-plastic stiffness matrix is derived. An incremental-iterative numerical method is employed which uses the condition of constant work increment to determine the increments of load (Work Cantrol Method). The analysis allows a complete description of the structural response both in the pre and post-critical stages, even in situations in which displacements increase with decreasing loads or vice versa. The formulation was implemented into a computational code in FORTRAN language. Sevoral examples are presented to illustrate the efficiency of the procedures proposed.

O presente trabalho tem como objetivo analisar os esforços em estruturas tridimensionais de edificios altos, quando submetidos a carregamentos horizontais e verticais. A estrutura é idealizada como um conjunto de pilares, paredes e vigas podendo ser dispostos de uma maneira assimétrica no plano da laje e variarem suas propriedades geométricas ao longo da altura. A análise é feita pelo método dos deslocamentos. Admite-se que as lajes em cada nível dos pavimentos tenham o funcionamento de diafragma rígido. São utilizados elementos de barra para representação das vigas e pilares. Para a determinação dos esforços em paredes resistentes são apresentados vários elementos obtidos pela analogia de pórticos. Tais elementos são incorporados ao programa possuindo uma formulação bem simples. / The purpouse of this paper is to analyse the strees in three-dimensional structures of high buildings, when submitted to vertical and horizontal loading. The structure is conceived as a body of columns, walls and beams which can be arranged ia an asymmetric way on the level of the slab and vary their geometric properties along the height. The analyais is made through the displacement method. It is admitted that the slabs on each level of the floor work like diaphragm. Bar elements are used to represent beams and columns. To determine the stresses in resistant walls many elements obtained through portico analyses are presented. Such elements are included in the program and have a simple formulation.

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.

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.

O contato entre corpos é um dos mecanismos básicos que se apresentam na mecânica do sólido. Através de tal efeito físico é que se aplicam cargas a uma estrutura e esta as transmite a seus apoios. Neste trabalho apresenta-se a teoria e implementação computacional de um algoritmo que permite considerar os efeitos de contato e atrito entre uma superfície rígida que prescreve deslocamentos sobre um corpo flexível de comportamento elástico linear. As restrições são impostas empregando o método das funções de penalidade. A lei geral do atrito associado à regra de Coulomb de deslocamento obtem-se por analogia com a teoria da plasticidade. Na implementação computacional apareceram problemas para contornar a sobrerestrição dos termos afetados pela função de penalidade, apresentando-se duas formas de tratar os mesmos. Finalmente são apresentados dois exemplos para testar o trabalho realizado. / Contact is a basic mechanism in solid mechanics. Trhough this physical effects loads are applied to structures and transmited to their supports. The theoretical formulations and the computational implementation of an algorithm, that models contact and friction effects between a rigid surface prescrinbing and bidimensional linear elastic body are represented in this work. Restrictions are imposed using the panlaty function approach. A general law for friction associated with Coulomb displacement rule is obtained by analogy with plasticity theory. Computational difficulties to eliminate locking in terms influenced by penalty functions were detected, and two approachs were used to solve this problem. Finally, two numerical examples to test the computational code are presented.

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.

O objetivo deste trabalho é a análise não-linear de pilares de concreto armado com seção transversal e distribuição da armadura arbitrárias, variáveis ao longo do eixo, e com condições genéricas de apoio nas extremidades. A fluência e a retração do concreto são consideradas na análise. A solução é obtida através do método dos elementos finitos, com um modelo em deslocamentos, empregando um algoritmo que usa a rigidez tangente e um algoritmo que -u sa a rigidez secante. ~stãoi ncluidos exemplos de utili~~çãdoo método proposto. / The aim of this work is the nonlinear analysis of reinforced concrete pillars of arbitrary cross se-c tion and reinforcement distribution, variable along the axis, and with arbitrary boundary conditions. Creep and shrinkage of concrete are considered in the analysis. The solution is obtained by the finite element method, using a displacement model. Tangent and secant stiffness approaches are both used. Some examples o£ application of the proposed method are included.

Com o desenvolvimento de materiais mais resistentes, técnicas construtivas mais modernas e a crescente valorização dos terrenos nos centros das grandes cidades, criou-se um ambiente propício à construção de edificações mais altas, leves, flexíveis, menos amortecidas, e, portanto, mais susceptíveis a problemas associados à resposta dinâmica frente à ação do vento. Em algumas situações, quando há ressonância, a parcela flutuante da resposta estrutural devido à ação do vento pode chegar a representar 2/3 da resposta total. Os métodos analíticos atualmente existentes para determinação da resposta flutuante induzida pela ação do vento geralmente conduzem a resultados pouco confiáveis. Em vista desse fato, os ensaios em túnel de vento ainda são a ferramenta mais precisa e robusta para o estudo do comportamento dinâmico de estruturas civis. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um suporte flexível para ensaios de modelos aeroelásticos de estruturas alteadas, visando a determinação da parcela flutuante da resposta à ação do vento nos dois modos fundamentais de vibração livre (flexão em duas direções ortogonais). Este suporte pode ser empregado em testes de modelos de diferentes geometrias, e permite que, com grande facilidade, sejam ajustados o amortecimento estrutural, rigidez e inércia, individualmente em cada direção. Com o objetivo de verificar o correto funcionamento do equipamento e a validade dos resultados por ele obtidos, foram realizados testes com um modelo do edifício alto padrão “CAARC Standard Tall Building”. No trabalho são apresentados e discutidos os resultados dos ensaios, realizados no Túnel de Vento Professor Joaquim Blessmann, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Este trabalho apresenta uma metodologia para simulação e análise de uma combinação veicular de transporte de carga do tipo bitrem. Inicia-se com o desenvolvimento e calibração de um modelo numérico da suspensão do veículo, que é um item fundamental para a análise dinâmica do semi-reboque. Dessa forma garante-se que esse subsistema importante esteja coerente com a realidade facilitando a calibração do modelo dinâmico do veículo completo. Na segunda etapa, definem-se os pavimentos com base em medições de rugosidade realizadas em estradas nacionais e realiza-se uma simulação de tráfego com objetivo de obtenção dos carregamentos na estrutura do veículo analisado. Através da passagem do veículo real e do modelo numérico por um obstáculo conhecido realiza-se uma calibração. Com os carregamentos obtidos realiza-se uma análise via o método dos elementos finitos. Em virtude da complexidade da estrutura utiliza-se uma metodologia global-local para obtenção dos históricos de tensão nos pontos críticos da estrutura em cada pavimento, que são comparados com medições experimentais através de extensiometria em pavimentos similares. Através dos históricos de tensões realiza-se uma análise de confiabilidade quanto à probabilidade de falha por sobrecarga em cada pavimento. Já a análise de fadiga nesses pontos é realizada através de duas metodologias, uma estatística e a segunda clássica. Na metodologia estatística, foi empregado um modelo de acúmulo de dano baseado na freqüência média da excitação. A metodologia clássica utilizada é a de Wöhler e consiste na contagem de ciclos através do método de Rainflow, correção da tensão média por Goodman e cálculo de dano por Palmgren-Miner. As duas metodologias forneceram indicações similares sobre quais pontos são mais criticamente solicitados. / This work presents the development and application of a methodology for simulation and analysis of a bi-train type vehicular composition. Firstly, the numerical model of the suspension subsystem is built and calibrated using experimental data. This enables an easier calibration of the composition model in the dynamic case. In a second phase, several road tracks are defined through measurements accomplished in typical Brazilian roads and to be used in the dynamic simulations of the vehicle. The objective of these simulations is to evaluate the loads acting on the semi-trailer structure. A comparison with experimental results is carried out for the case of the vehicle passing on a known obstacle. Because of the complexity of the actual structure, a global-local finite element analysis is necessary in order to obtain the stress histories at critical points caused by the road roughness. These results are compared with experimental measurements through strain gages in similar roads. A reliability analysis is carried out to evaluate the failure probability due to overloads in each type of road. The fatigue analysis at critical points is accomplished through two methodologies, one statistic based and other based on a classic method. In the statistical methodology, a model of damage accumulation was used, which is based on the medium frequency of the loading. The classic methodology is the well known Wöhler approach, along with Rainflow cycle counting, Goodman medium stress correction and Palmgren-Miner damage prediction. Both methodologies provided similar results about the points more critically loaded.

O presente trabalho tem como objetivo fazer uma revisão dos parâmetros recomendados pela NBR-6118/2003 para avaliar o grau de instabilidade de uma estrutura, frente às combinações de carregamento, principalmente com a presença do carregamento horizontal de vento. São apresentados os parâmetros de instabilidade α e γz, que indicam o grau de atuação dos efeitos de segunda ordem sobre a estrutura. Com estes parâmetros as estruturas são classificadas como de nós fixos, na qual os pilares podem ser dimensionados isoladamente, a partir de uma análise de primeira ordem, e de nós móveis, na qual será obrigatória a consideração da não linearidade geométrica da estrutura e a não linearidade física oriunda dos materiais. Apresentam-se análises de diversas estruturas e discutem-se fatores que modificam o comportamento estrutural e alteram os valores dos parâmetros de instabilidade.