Neste trabalho demonstramos o confinamento de átomos de sódio usando a armadilha magneto-óptica, onde os átomos foram capturados diretamente a partir da distribuição inicial do vapor atômico a uma temperatura ambiente, contido em uma célula fechada. Observamos além da nuvem de átomos aprisionados, estruturas circulares em forma de anek, que surgem devido ao desalinhamento introduzido nos feixes de aprisionamento. Estudamos o comportamento do raio do anel em função de vários parâmetros utilizados na armadilha magneto-óptica como por exemplo: gradiente de campo magnético, intensidade do laser, dessintonia e desalinhamento. Os experimentos foram realizados no regime de baixa densidade (N<10s) onde o raio do anel é independente do número de átomos aprisionados. Assim, os resultados obtidos podem ser explicados utilizando um modelo simples que leva em conta a força de vórtice dependente da coordenada radial (ou macroscópica) e as forças usuais presentes na armadilha magneto-óptica / In this work we demonstrate the confinement of neutral sodium atoms using the magneto-optical trap, where the atoms were captured directly from the low velocity tail of the room-temperature atomic vapor contained in the closed vacuum cell. We observed besides the cloud shaped, circular structures like a ring of trapped atoms that apeears when we introduce a misalignment among the trapping beams. We studied the behavior of ring radius with respect to several trapping parameters as: magnetic-field gradient, laser intensity, detuning, and misalignment. The experiments were performed in the low density regime (N<10s), so the ring radius is independent of the number of trapped atoms. Hence, the results obtained can be explained using a simple model that takes into account a radial coordinate dependent (or macroscopic) vortex force and the usual magneto-optical trap forces

Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento de treliças espaciais formadas por elementos tubulares de seção circular, com ênfase no desempenho das tipologias de ligação utilizadas no Brasil. Foram ensaiadas experimentalmente 9 treliças espaciais com vãos de 7,5 x 15,0m e uma de 7,5m x 7,5m com altura de 1,5m, variando-se o tipo de ligação entre barras, com o objetivo de caracterizar e comparar o comportamento dos sistemas de ligações mais comuns (nó típico – extremidade estampada, nó de aço e nó com chapa de ponteira).A análise teórica, via elementos finitos, tem como objetivo aferir a validade dos modelos numéricos normalmente utilizados e refiná-los incluindo as características do comportamento estrutural observadas em ensaio. A análise numérica segue duas abordagens: análise global da estrutura incluindo os efeitos não-lineares, excentricidade na ligação e variação de seção nas extremidades das barras; com isso o comportamento das treliças ensaiadas foi representado de forma satisfatória. A análise do comportamento do nó típico, modelado tridimensionalmente com elementos de casca, possibilitou analisar a interação entre as barras na região nodal por meio de elementos de contato. Com esta modelagem, apesar das simplificações, foi possível reproduzir o modo de colapso observado experimentalmente. / This paper presents a study of the behavior of tubular circular section space trusses with the main emphasis placed on the performance of the various truss typologies used in Brazil. Nine space trusses with plan dimensions of 7.5m x 15.0m and one with plan dimensions of 7.5mx7.5m and height of 1.5m were tested. The joint type was varied with the objective to characterize and compare the behavior of the more common types of connection systems (typical node – stamped end, steel node, and end plate node). The theoretical analysis employing finite elements was adopted mainly to ascertain the validity of various numerical models commonly employed and hence refining them by including the some basic characteristics of the observed structural behavior.The numerical analysis employed was based on two methodologies: a global structural analysis that takes into account the effects of non-linearity, eccentricities at connection, and the variation of the end bars cross section. In this manner the actual behavior of the tested trusses was well represented. The analysis of the behavior of a typical node, modeled using tri-dimensional finite shell elements made it possible to analyze the interaction between bars that converge at the nodal region by applying contact elements. Despite it simplicity, predicted results of the collapse mode obtained by using the proposed model, very well reproduce the experimental observation.

No Brasil é comum a utilização de barras tubulares com extremidades estampadas na confecção das treliças metálicas espaciais, uma vez que representam uma significativa redução de custos, quando comparado a sistemas mais elaborados, devido a sua simplicidade de fabricação e montagem, entretanto trata-se aparentemente de um sistema precário do ponto de vista estrutural, merecendo estudos que estabeleçam critérios para uma utilização segura. Neste trabalho são apresentadas análises teóricas e experimentais destas estruturas, onde foi analisada a situação construtiva usual de treliça com nós típicos (extremidade das barras estampadas, sobrepostas e unidas por um único parafuso), e com nós de aço (sistema de conexão formado por uma peça com aletas de aço soldadas). Os resultados experimentais foram obtidos em ensaios de quatro protótipos que simulam um trecho de treliça espacial, constituídos por uma malha quadrada sobre quadrada, composta de nove módulos piramidais de 2,5 x 2,5 x 1,5 (m), totalizando uma estrutura com dimensões iguais a 7,5 x 7,5 x 1,5 (m), apoiada por colunas nos vértices, permitindo comparar a rigidez, o modo de falha e a resistência entre estes protótipos. A análise teórica dos protótipos foi feita admitindo-se os casos de linearidade e também de não linearidade física e geométrica, levando-se em consideração a variação de inércia das barras junto aos nós. / In Brazil the use of tubular bars with stamping extremities is common in space steel structures, as it means a significant reduction of cost, when caompared with more elaborete system, due to its simplicity of manufacture and assembly. However it is apparently an uncertain system from a structural point of view, which requires studies establishing safe utilization criteria. This paper presents theorical and experimental analysis of this structures. The usual constructive situation of space structure with \'nós típicos\' (bars with flattened ends, superposed and connected by a unique bolt), and \'nós de aço\' (connection system formed by a piece with steel fin welded) was studied. The experimental results were obtained in tests of four prototypes which simulated a section of space structure composed of a mesh squareon- square, with nine 2.5 x 2.5 x 1.5 (m) pyramidal modules, totaliing a structure with 7.5 x 7.5 x 1.5 (m) dimensions, supported by columns in their vertices, permiting to compare the stiffness, the failure manner and the resistance of this prototypes. The theorical analysis of prototypes was carried out by assuming the cases of linearity and physical and geometric non-linearity, taking into consideration the variation of stiffness of the bars next to the nodes.

Made available in DSpace on 2016-04-16T00:15:22Z (GMT). No. of bitstreams: 7 Andre Luiz Ribeiro1.pdf: 2358539 bytes, checksum: 96b1600fbc289e03678f8980b8a90e1f (MD5) Andre Luiz Ribeiro2.pdf: 2257374 bytes, checksum: ec3d0b885fe685d218d41626070c7b77 (MD5) Andre Luiz Ribeiro3.pdf: 2676248 bytes, checksum: e640f67173bf7beed608261d65377cd8 (MD5) Andre Luiz Ribeiro4.pdf: 1669145 bytes, checksum: 0d233fd7c37ca8df5b6114d3752e4f2d (MD5) Andre Luiz Ribeiro5.pdf: 3180282 bytes, checksum: 3865a968b4f37d30ab444b820362e76d (MD5) Andre Luiz Ribeiro6.pdf: 1438158 bytes, checksum: f1c2cc81f218be303f39012ee96ef593 (MD5) Andre Luiz Ribeiro7.pdf: 2533571 bytes, checksum: 012d63a228d283086ec6eecc361dcce1 (MD5) Previous issue date: 2009-02-17 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / The university campus is a space that has great importance in the development of the society. The formation of the knowledge in the university space is intrinsically related to all the set of elements in it: from the physical structure, to the knowledge and the people. The well understanding of what it means the physical structure of the campus will contribute strongly for this formation. The structures that compose the university campus and its own evolution passed through historical process analyses which are instruments of the process comprehension and relevance from its contribution in the society formation. This research analyzes campi from its characteristics applied in the monachal structures yet scholastic, the formation of the first universities and colleges in the Occidental Europe. Then, in the research s development, it slowly evaluates the campi of University of Virginia made by Jefferson, the Illinois Institute of Technology made by Mies van der Rohe and finally the Architecture s College of Porto in Porto University made by Alvaro Siza. The understanding of these structures will be certainty important in the project of new campi to be produced in XXI century. / O Campus universitário é um espaço que tem grande importância no desenvolvimento da sociedade. A formação do conhecimento no espaço universitário está intrinsecamente relacionada com todo o conjunto de elementos presentes nele: da estrutura física, ao conhecimento e as pessoas. O bom entendimento do que significa a estrutura física do campus contribuirá fortemente para esta formação. A análise do processo histórico pelo qual passam as estruturas espaciais que geram o campus universitário e a própria evolução do campus como tal são instrumentos de compreensão do processo e da relevância de sua contribuição na formação da sociedade. Este trabalho analisa os campi desde suas características presentes nas estruturas espaciais monacais ainda escolásticas, a formação das primeiras universidades e colleges na Europa Ocidental. Na seqüência avalia detidamente os campi da Universidade de Virginia de Jefferson, o Instituto Illinois de Tecnologia de Mies van der Rohe e finalmente a Faculdade de Arquitetura do Porto na Universidade do Porto de Álvaro Siza. A compreensão destas estruturas espaciais com certeza será importante no projeto dos novos campi a serem produzidos no século XXI.

O presente trabalho aborda alguns aspectos estruturais e construtivos das estruturas metálicas espaciais. Inicialmente apresentam-se um breve histórico deste sistema estrutural, algumas informações gerais a respeito das classificações das estruturas espaciais, das \'tipologias\' para alguns dos sistemas mais utilizados, assim como exemplos de aplicação destas estruturas. A seguir discutem-se aspectos relativos à análise estrutural, com a apresentação de um breve roteiro de cálculo para uma cobertura em treliça espacial. Finalmente apresentam-se alguns resultados teóricos e experimentais relativos a barras comprimidas de inércia variável ao longo do comprimento. / In this work, some structural and constructional aspects of metal space structures are presented. lnitially, a brief review of this structural system is described together with some general informations about classifications, types and applications of usual systems. In addition, some aspects about structural analysis are discussed, presenting a brief guide for a space truss design. Finally, some theoretical and experimental results are illustrated for a case of axial compression members with variable stiffness.

Este trabalho apresenta um estudo sobre as estruturas metálicas espaciais abordando os seguintes aspectos: histórico e desenvolvimento, tipos, vantagens do sistema tridimensional e comportamento estrutural. Atenção especial é dispensada às tipologias de treliças espaciais mais comuns no Brasil, formadas por tubos circulares com variações de inércia nas extremidades. A influência da variação de inércia nas extremidades das barras no comportamento destes elementos isoladamente (resistência à compressão) e comportamento global da estrutura, foi estudada via elementos finitos. Descrevem-se vários sistemas de ligações patenteados utilizados em outros países e os comumente usados no Brasil. Apresentam-se resultados experimentais e teóricos de uma treliça espacial com dimensões em planta de 7,5 x 7,5 m. Na análise teórica foram considerados a variação de inércia nas barras e os efeitos da não linearidade geométrica. Analisou-se também, com as mesmas considerações anteriores, modelos de treliças espaciais de dimensões maiores que o modelo ensaiado. / This work presents a study of space steel structures including the following aspects: history and development, types, advantages of three-dimensional system and structural behaviour. It is given special attention to the most common types of space trusses in Brazil, composed of tubular sections bars with flattened ends. The influence of the variable stiffness on each element\'s behaviour (compressive strength) and on the global structural behaviour has been studied with the use of finite elements. Various patent connection systems used in other countries and those commonly used in Brazil are described. Experimental and theoretical results of a 7,5 m-long by 7,5 m-wide space truss are presented. In the theoretical analysis, variable stiffness and effects of geometrical non-linearity have been considered. Still applying the above considerations, larger space truss models have been also analysed.

[pt] As estruturas espaciais tubulares padronizadas vem sendo cada vez mais utilizadas na construção civil brasileira; observa-se porém, que o tipo das ligações que comumente estão presentes nestas construções são as do tipo excêntrica com ponta amassada, decorrentes do baixo custo econômico que estas oferecem. Pouco se sabe sobre o comportamento estrutural destas ligações, já que as normas que geralmente são adotadas para o cálculo das resistências das barras componentes do reticulado não levam em consideração a redução de inércia que é feita nas extremidades destas para a formação deste tipo de ligação. A não consideração da redução da inércia nas extremidades das barras tem levado à constatação de que é cada vez mais freqüente a presença de problemas de instabilidade estrutural que pode levar ao colapso parcial ou até mesmo total da estrutura. Por outro lado ainda existem estudos que comprovem a veracidade das hipóteses de cálculo que foram assumidas para este tipo de ligação. Com o objetivo de melhor compreender este comportamento, são abordados neste trabalho alguns aspectos estruturais e construtivos das estruturas metálicas espaciais, através de uma série de ensaios experimentais. Inicialmente apresenta-se um breve histórico dos sistemas estruturais. Isto é seguido de informações gerais a respeito da classificação das estruturas espaciais e do tipo de ligação mais usadas. A seguir é feito um estudo dos programas existentes na PUC-RIO e que foram utilizados para à análise estrutural da treliça espacial a ser ensaiada. Apresenta-se também um breve roteiro de cálculo para uma cobertura em treliça espacial. Finalmente são apresentados resultados experimentais de testes em escala real de uma estrutura de 12,0 x 12,0 m, avaliando os modos de ruínas presentes. Estes resultados são confrontados com os valores das resistências nominais de projeto seguindo as recomendações de norma. / [en] This work presents an investigation of the structural behaviour of tubular space trusses composed of continuous end flattened members stacked above each other and joined together by a single bolt. One of the main motivations for this work comes from the fact that this structural solution is very commonly used in Brazil. The main reasons for that are the economy achieved in fabrication and the simplicity of erection associated with that structural solution. This solution also proves to be competitive when compared to other commercial systems. On the other hand, the structural design of these trusses are still subjected to some criticism since the loss of stiffness in the bars´ extremities is not taken into account. To enlighten this problem a full-scale experimental programme was performed in a 12m x 12m space structure. The adopted structure consisted of a diagonal on square mesh with top and bottom chord members of 2000mm and 1414mm and a 1500mm mesh height. The aim of the this programme was to investigate the ultimate compression resistance of the structural members taking into account the effect of the flattened ends and the type of connection used. The experiments ranged from tests where all the structural nodes used a single eccentric bolt to others where plated connectors were used in the supports to eliminate second- order moments. The experimental results demonstrated that the ultimate resistance of the structure with the eccentric connections only presented a small reduction when compared to other non-eccentric systems. The tests also confirmed that the flattened end of the members and the geometric characteristics of plated connectors are very significant parameters in the structure´s ultimate behaviour. / [es] Las extructuras espaciales tubulares padronizadas han ganado mayor espacio en la construcción civil brasilera. No obstante, se observa que en estas construcciones, conmúnmente se utilizan uniones tipo excéntrica con punta suavizada, debido a su bajo costo. Poco se sabe sobre el comportamiento extructural de estas uniones, ya que las normas que generalmente se adoptan para el cálculo de las resistencias de las barras que componen el reticulado no consideran la reducción de inercia en las extremidades de las barras para la formación de este tipo de unión. Se ha constantado que al no considerar la reducción de la inercia en las extremidades de las barras aparecen com mayor frecuencia problemas de inestabilidad extructural que pueden llevar al colapso parcial o incluso total de la extructura. Por otro lado, existen estudios que comprueban la veracidad de las hipótesis de cálculo que fueron asumidas para este tipo de unión. Con el objetivo de comprender mejor este comportamiento, se abordan en este trabajo algunos aspectos extructurales y constructivos de las extructuras metálicas espaciales, a través de una serie de ensayos experimentales. Inicialmente se presenta un breve histórico de los sistemas extructurales, con informaciones generales sobre clasificación de las extructuras espaciales y los tipos de unión más usadas. Seguidamente se presentan los programas existentes en la PUC-RIO que fueron utilizados para el análisis extructural de la celosía espacial que sería ensayada. Se presenta también un breve algoritmo para el cálculo para una cobertura en celosía espacial. Finalmente se presentan los resultados experimentales de pruebas en escala real de una extructura de 12,0 x 12,0 n, evaluando los modos de ruínas presentes. Estes resultados se comparan con los valores de las resistencias nominales del proyecto siguiendo las recomendaciones de la norma.

O presente trabalho aborda alguns aspectos estruturais e construtivos das estruturas metálicas espaciais. Inicialmente apresentam-se um breve histórico deste sistema estrutural, algumas informações gerais a respeito das classificações das estruturas espaciais, das \'tipologias\' para alguns dos sistemas mais utilizados, assim como exemplos de aplicação destas estruturas. A seguir discutem-se aspectos relativos à análise estrutural, com a apresentação de um breve roteiro de cálculo para uma cobertura em treliça espacial. Finalmente apresentam-se alguns resultados teóricos e experimentais relativos a barras comprimidas de inércia variável ao longo do comprimento. / In this work, some structural and constructional aspects of metal space structures are presented. lnitially, a brief review of this structural system is described together with some general informations about classifications, types and applications of usual systems. In addition, some aspects about structural analysis are discussed, presenting a brief guide for a space truss design. Finally, some theoretical and experimental results are illustrated for a case of axial compression members with variable stiffness.

Este trabalho apresenta um estudo sobre as estruturas metálicas espaciais abordando os seguintes aspectos: histórico e desenvolvimento, tipos, vantagens do sistema tridimensional e comportamento estrutural. Atenção especial é dispensada às tipologias de treliças espaciais mais comuns no Brasil, formadas por tubos circulares com variações de inércia nas extremidades. A influência da variação de inércia nas extremidades das barras no comportamento destes elementos isoladamente (resistência à compressão) e comportamento global da estrutura, foi estudada via elementos finitos. Descrevem-se vários sistemas de ligações patenteados utilizados em outros países e os comumente usados no Brasil. Apresentam-se resultados experimentais e teóricos de uma treliça espacial com dimensões em planta de 7,5 x 7,5 m. Na análise teórica foram considerados a variação de inércia nas barras e os efeitos da não linearidade geométrica. Analisou-se também, com as mesmas considerações anteriores, modelos de treliças espaciais de dimensões maiores que o modelo ensaiado. / This work presents a study of space steel structures including the following aspects: history and development, types, advantages of three-dimensional system and structural behaviour. It is given special attention to the most common types of space trusses in Brazil, composed of tubular sections bars with flattened ends. The influence of the variable stiffness on each element\'s behaviour (compressive strength) and on the global structural behaviour has been studied with the use of finite elements. Various patent connection systems used in other countries and those commonly used in Brazil are described. Experimental and theoretical results of a 7,5 m-long by 7,5 m-wide space truss are presented. In the theoretical analysis, variable stiffness and effects of geometrical non-linearity have been considered. Still applying the above considerations, larger space truss models have been also analysed.

Este trabalho apresenta um estudo sobre as estruturas espaciais em forma de cúpulas abordando os seguintes aspectos: histórico, desenvolvimento, descrição dos tipos mais utilizados, comportamento, análise e alguns aspectos de projeto e execução. Enfatizam-se as cúpulas constituídas por elementos tubulares com seção transversal circular e, em particular, as que necessitam da estampagem da extremidade de seus elementos para confecção do sistema de ligação. Descrevem-se vários sistemas de ligação utilizados em vários países e os utilizados no Brasil. A influência da variação de inércia causada pela estampagem das barras foi estudada via método dos elementos finitos com a devida modelagem da região afetada. A região modelada foi inserida em uma treliça espacial plana e seus resultados comparados com resultados experimentais desta estrutura. Apresentam-se também, os procedimentos básicos para elaboração do projeto de uma cúpula considerando as hipóteses utilizadas nos escritório de projeto, ou seja, comportamento elástico linear e nós rotulados. Para a mesma estrutura, um breve estudo sobre ruína progressiva, é apresentado. / This research presents a study about dome space structures about the following aspects: history, development, description of the more utilized types, behavior, analysis and some project and design aspects. It\'s emphasized the tubular element domes with circular section, particularly, those which need stamping at the end to wake the joint system. It\'s described many joint systems which are utilized in several countries and also in Brazil. The variable stiffness influence caused by the stamping on the bar ends was studied using the Finite Element Method by a suitable model of the affected region. The modeled region was inserted into a plane space truss and the analysis results were compared to the experimental values. It\'s also presented the basic procedures to dome project development, considering linear-static behavior. For the same model, a short study about failure downfall is presented.