O comportamento estrutural de veículos de transporte coletivo, quando submetido a eventos de impacto, é de grande relevância na engenharia automobilística, pois principalmente o ônibus, vem se tornando um dos meios de transporte de elevada importância, sendo que seu uso vem aumentando a cada ano. No entanto, as estruturas de ônibus que circulam nas estradas brasileiras não são capazes de resistir, sem causar danos aos passageiros, a eventos de impacto em acidentes, o que pode ser verificado em pesquisas divulgadas pela Agência Nacional de Transportes Terrestres (ANTT) em 2007, que mostra a evolução de acidentes e vítimas envolvendo ônibus, que cada ano aumentam consideravelmente. Neste contexto, pretende-se desenvolver um absorvedor de impacto que aumente a capacidade de absorção da energia de impacto e evite a invasão da região de sobrevivência dos passageiros, e desta forma diminuindo o número de vítimas em acidentes. Serão abordados neste trabalho eventos de impacto semi-frontal, justificado pela gravidade dos acidentes desse tipo nas estradas, sendo este o tipo de acidente que deixa um maior número de vítimas, pois geralmente parte da estrutura lateral do ônibus é removida, expondo os passageiros no período de impacto. Esse efeito é conhecido como “Efeito Abridor de Latas”. O modelo numérico deste trabalho será formado por elementos unifilares, sendo a estrutura do ônibus formada por vigas flexíveis e/ ou rígidas, unidas através de juntas não lineares rotacionais e translacionais. A rigidez de cada junta não linear é obtida a partir de métodos analíticos que descrevem o comportamento do tubo de parede fina quando submetido a impacto. / The structural behavior of transportation vehicles when subjected to events of impact is of great relevance in automotive engineering, mainly because the bus has become a highly important alternative means of transportation, and its use is increasing every year. However, the structures of the buses circulating on Brazilian roads are not able to withstand strong impact, without causing passengers’ injury in events where accidents occur, which can be shown in surveys released by the National Transport Agency (ANTT) in 2007, presenting that the great incidence of accidents with victims involving buses is increasing considerably every year. In this context, the development of an impact absorber that had the capability to increase the impact energy absorption and prevent the invasion of part of bus on the region where passengers are located (reducing the number of fatalities in accidents) are the objectives of this work. In this work, a semi-frontal impact will be presented and studied due to the severity of such accident, as the side of the bus structure is removed, exposing the passengers during the impact. This is the effect known as “Can opener effect”. The numerical model of this study will consist of a single-wire element, with a bus structure formed by flexible and/or rigid beams joined by nonlinear rotational and translational joints. The rigidity of each nonlinear joint is obtained by analytical methods describing the behavior of a thin-walled tube subjected to an impact force.

As vigas casteladas são fabricadas a partir do corte em zigue-zague da alma de perfis I, após são deslocados e soldados, fazendo com que a viga tenha uma expansão na altura, porém sem aumentar a massa do perfil. As mesmas voltaram a ser uma opção competitiva devido aos avanços tecnológicos, que possibilitam a automação do corte e solda da alma do perfil e com o inicio das produções de perfis I laminados no Brasil em 2002. Apresenta grandes vantagens proporcionando a passagem de dutos e tubulações, aumento na rigidez no plano de flexão e boa estética. O presente trabalho apresenta um estudo analítico-numérico realizado com objetivo de verificar o comportamento de vigas casteladas e vigas casteladas mistas, a fim de apresentar e/ou propor dimensionamentos conforme a norma brasileira para as mesmas. Os trabalhos apresentados por Cimadevila (2000) e Veríssimo (2012) foram utilizados para formulação da análise de vigas casteladas. O trabalho de Lawson (2011) que aborda vigas casteladas mistas com aberturas (circulares e retangulares), que é baseado no EUROCODE 3 (2005), foi utilizado para formulação da metodologia de análise de vigas casteladas mistas. Foram realizadas planilhas para análise de vigas casteladas e vigas mistas com aberturas utilizando as metodologias estudadas, e planilhas de análise de vigas casteladas mistas com a metodologia proposta. Utilizando-se o software ANSYS as planilhas e metodologias puderam ser testadas e validadas. Foram selecionados alguns projetos de dimensionamento para comparar vigas de alma cheia, vigas casteladas, vigas mistas, vigas mistas com aberturas e vigas mistas casteladas. / Castellated beams are made of metal I-beams, in which the webs are first divided by a lengthwise zigzag cut, then these parts are welded together in order to join the peaks of both parts, thus increasing its depth and strength, without mass increasing. Castellated beams are again competitive due to technological advances, which enabled automatic cut and welding the web of the I-beams, and with the beginning of the production of rolled metal I-beams in Brazil in 2002. They exhibit great advantages, such as passing of ducts and pipes, increasing bending stiffness, and having good aesthetics. This work presents analytical and numerical studies looking for analysis the behavior of castellated beams and composite castellated beams in order to develop design methods satisfying the corresponding Brazilian code. The castellated beams analysis were based in the works of Cimadevila (2000) and Veríssimo (2012). The work of Lawson (2011), which concerns composite castellated beams and is based on EUROCODE 3 (2005), was used for the formulation of the methodology of the analysis of composite castellated and cellular beams. Spreadsheets were developed for analysis of castellated beams and composite beams with web openings, using both, the studied methodologies and the suggested methodologies for the composite beams. Using ANSYS software, it was possible to test and validate the developed spreadsheets. Design projects of full web beams, castellated beams, composite beams, composite castellated beams and composite beams with web openings were selected for comparison.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-11T13:52:10Z No. of bitstreams: 1 134618.pdf: 1078759 bytes, checksum: 26c4233d779bf2d3532da6574987eb33 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-11T13:52:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 134618.pdf: 1078759 bytes, checksum: 26c4233d779bf2d3532da6574987eb33 (MD5) Previous issue date: 1974-02 / CAPES / Analisa-se o movimento e estuda-se a estabilidade dinâmica de uma haste na presença de aceleração centrípeta e de Coriolis. Serão estudados os casos de uma haste rígida, e uma haste flexível, ambos simplificados para um modelo de apenas um grau de liberdade. As equações de movimento que podem ser estabelecidas pela mecânica newtoniana ou lagrangeana, resultam em equações diferenciais não lineares de segunda ordem. As regiões de estabilidade do movimento do sistema são determinadas aplicando o critério de Ljapunov; a análise do movimento pode ser feita no plano fase, pois existe a integral da equação de movimento. São apresentados alguns resultados numéricos relativos ao problema da determinação das curvas integrais, no caso da haste elástica. / The dynamic stability and the analysis of motion of a bar under the action of centripetal and Coriolis acceleration is investigated. A simplified one degree of freedom model is used for the cases of a rigid and a flexible bar. The equations of motion may be established by Lagrangian or Newtonian Mechanics and result in non-linear second order differential equations. The stability regions of the motion are determined by the criterium of Ljapunov; the analysis of motion is done in the phase plane where one can integrate the equation of the trajectory. Some numerical results are presented related to this integration in the case of the flexible bar.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-02-27T18:33:41Z No. of bitstreams: 1 159040.pdf: 1888369 bytes, checksum: cb2390d46d17e2fd59737cd6d4c16a8e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-27T18:33:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 159040.pdf: 1888369 bytes, checksum: cb2390d46d17e2fd59737cd6d4c16a8e (MD5) Previous issue date: 1983-03 / CAPES / São desenvolvidos estudos numérico e experimental da propagação de pulsos de tensão em barras elásticas com variação de seção transversal em uma pequena região. A equação dinâmica e estabelecida e solucionada pelo método das características. A integração numérica é obtida pelo processo das diferenças finitas, cujos resultados são comparados com os resultados experimentais. Nos experimentos, os pulsos incidentes são gerados pelo impacto entre um projétil e a barra. / Numerical and experimental studles are carried on the propagation of stress pulses in elastic bars with varia tion of the cross-section in a smal region. The dynamic equation is establ ished and solved through the method of cháracteristics. Numerlcal integrati'on is obtained by finlte-differences on a characterlstic mesh, the results of which are compared with those obtained experimentaly. ln the experiments, pulses are generated by impact between a projectile and the bar.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 6612372 bytes, checksum: b13d5987ee6587979e4a1d61f6ce7737 (MD5) Previous issue date: 2011-03-01 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This work presents the assessment of the application of second-order analysis to currents steel structures. Aspects related to the structural analysis, structural stability and design, are discussed according to the requirements of ABNT NBR8800:1986 and ABNT NBR8800:2008. The first-order analysis and the effective length approach are compared with the second-order analysis considering the initial imperfections proposed by ABNT NBR8800:2008. The results of the second-order analysis performed with a computer program are compared with the results obtained with the Notional Load Approach (MAES), regarded in the Annex D of ABNT NBR8800:2008. Eight case studies are presented in order to compare the responses of the different types of analysis carried out and to compare the results of the ultimate load-carrying capacity of structural members according to the methodology proposed by ABNT NBR8800:1986 and ABNT NBR8800:2008. It was found out that the results obtained with MAES were very close to those obtained with an approximated second-order analysis (ASO) performed with SAP2000. Moreover, it was noted a close proximity between the results of normal force, shear force and bending moment for the different types of analysis performed (APO, ASO and ASO-MAES), confirming the hypothesis that to "non-sway" frames the influence of second-order effects is not relevant. Regarding the ultimate load-carrying capacity verification of columns, it was found that the ABNT NBR8800:2008 interaction equation led, systematically, to a more economical design. On the other hand, the ABNT NBR8800:1986 approach, using the effective length concept, was always conservative. / Neste trabalho apresenta-se uma avaliação da aplicabilidade da análise de segunda ordem a estruturas de aço correntes. Aspectos relacionados à análise estrutural, à estabilidade estrutural e ao dimensionamento, são discutidos segundo as prescrições da ABNT NBR8800:1986 e da ABNT NBR8800:2008. A análise de primeira ordem e o método do coeficiente de flambagem (K) são avaliados e confrontados com a análise de segunda ordem e a consideração das imperfeições iniciais proposto pela ABNT NBR8800:2008. Os resultados das análises realizadas de acordo com as normas citadas anteriormente, obtidos com auxílio de um programa computacional, são comparados com os resultados obtidos por meio da aplicação do Método de Amplificação dos Esforços Solicitantes (MAES), previsto no Anexo D da ABNT NBR8800:2008. São apresentados oito estudos de caso com o intuito de comparar as respostas dos diferentes tipos de análise e comparar os resultados da verificação da capacidade última de elementos estruturais, segundo a metodologia proposta pela ABNT NBR8800:1986 e pela ABNT NBR8800:2008. Os resultados obtidos por meio do MAES foram muito próximos daqueles obtidos por meio da análise de segunda ordem aproximada (ASO), realizada com auxílio do programa computacional SAP 2000. Notou-se uma grande proximidade entre os resultados de esforços normal, cortante e momento fletor para os diferentes tipos de análise realizados (APO, ASO e ASO-MAES), confirmando a premissa de que em estruturas de pequena deslocabilidade a influência dos efeitos de segunda ordem não é relevante, ou seja, não há um aumento considerável dos esforços internos solicitantes. Com relação às verificações da capacidade última dos pilares, observou-se que a metodologia da ABNT NBR8800:2008 conduziu, sistematicamente, a um dimensionamento mais econômico. Por outro lado, a metodologia prevista na ABNT NBR8800:1986, que utiliza o conceito do comprimento efetivo de flambagem, mostrou-se sempre a favor da segurança.

A esbeltez dos perfis de aço formados a frio pode resultar na interação entre diferentes modos de flambagem, tornando a análise desses componentes uma tarefa complexa. Para o projeto de perfis formados a frio, é fundamental a compreensão da natureza do modo de flambagem ao qual estão submetidos. O cálculo de modos de flambagem puros e a quantificação da interação de modos contribuem para o estudo do comportamento desses perfis. Nesse trabalho, o cálculo da carga crítica elástica de modos de flambagem puros ou combinados é realizado através do uso de modelos de elementos finitos restringidos. Para o cálculo focado em uma classe de flambagem específica (de modos globais, distorcionais, locais ou outros), diferentes procedimentos de restrição são propostos. Utilizando um procedimento de restrição geral, o campo de deformações do modelo é restringido de acordo com uma combinação de modos de deformação da seção, definidos com base nos conceitos da teoria generalizada de vigas e do método das faixas finitas restringido. Na direção longitudinal do perfil, podem ser combinados diversos componentes harmônicos que respeitem as condições de contorno das extremidades. Também são mostrados casos em que todos os componentes harmônicos longitudinais possíveis podem ser automaticamente considerados. O cálculo de modos de flambagem combinados possibilita, automaticamente, a quantificação da interação dos modos considerados. Para validação dos procedimentos propostos, são apresentados resultados numéricos da análise de um perfil C com enrijecedores de borda, com duas diferentes condições de contorno das extremidades, e submetidos a dois tipos de carregamento. Os resultados são comparados com os fornecidos pela teoria generalizada de vigas e pelo método das faixas finitas restringido. Os procedimentos de restrição são aplicados na análise de um perfil inspirado em uma estrutura real com apoios intermediários (ao longo do comprimento), explorando a vantagem da implementação utilizando elementos finitos. O potencial dos procedimentos aqui propostos é discutido. Finalmente, foram sugeridos novos objetivos para a continuação desse trabalho. / The slenderness of cold-formed steel member can result in the interaction of different buckling modes, making the analysis of these members a complex task. In the design of thinwalled members, the understanding of the nature of the buckling mode is fundamental. The calculation of pure buckling modes and the evaluation of the interaction amongst the buckling modes help in the study of the behavior of thin-walled members. In this research, the elastic critical buckling load calculation of pure and combined buckling modes is carried out using constrained finite element models. Different constraining procedures are proposed for the calculation focused on each buckling class (of global, distortional, local or other modes). Using a general constraining procedure, the deformation fields of the model are constrained in accordance with a combination of section deformation modes, which are defined based on the concepts of the generalized beam theory and the constrained finite strip method. In the longitudinal direction on the member, several harmonic components may be combined, which must meet the boundary conditions of the member ends. Cases where all possible longitudinal harmonic components can be automatically considered are also presented. In order to validate the proposed procedures, numerical results are presented on the analysis of a lipped channel, with two different configurations of boundary conditions at member ends and submitted to two different types of loading. The results are compared to the ones provided by the generalized beam theory and the constrained finite strip method. The constraining procedures are applied to the analysis of a member inspired by a real structure with intermediate supports (between the member ends), exploring the advantages of the implementation using the finite element method. The potentiality of the procedures proposed herein is discussed. Finally, new aims are proposed in order to continue this research.

O comportamento estrutural de veículos de transporte coletivo, quando submetido a eventos de impacto, é de grande relevância na engenharia automobilística, pois principalmente o ônibus, vem se tornando um dos meios de transporte de elevada importância, sendo que seu uso vem aumentando a cada ano. No entanto, as estruturas de ônibus que circulam nas estradas brasileiras não são capazes de resistir, sem causar danos aos passageiros, a eventos de impacto em acidentes, o que pode ser verificado em pesquisas divulgadas pela Agência Nacional de Transportes Terrestres (ANTT) em 2007, que mostra a evolução de acidentes e vítimas envolvendo ônibus, que cada ano aumentam consideravelmente. Neste contexto, pretende-se desenvolver um absorvedor de impacto que aumente a capacidade de absorção da energia de impacto e evite a invasão da região de sobrevivência dos passageiros, e desta forma diminuindo o número de vítimas em acidentes. Serão abordados neste trabalho eventos de impacto semi-frontal, justificado pela gravidade dos acidentes desse tipo nas estradas, sendo este o tipo de acidente que deixa um maior número de vítimas, pois geralmente parte da estrutura lateral do ônibus é removida, expondo os passageiros no período de impacto. Esse efeito é conhecido como “Efeito Abridor de Latas”. O modelo numérico deste trabalho será formado por elementos unifilares, sendo a estrutura do ônibus formada por vigas flexíveis e/ ou rígidas, unidas através de juntas não lineares rotacionais e translacionais. A rigidez de cada junta não linear é obtida a partir de métodos analíticos que descrevem o comportamento do tubo de parede fina quando submetido a impacto. / The structural behavior of transportation vehicles when subjected to events of impact is of great relevance in automotive engineering, mainly because the bus has become a highly important alternative means of transportation, and its use is increasing every year. However, the structures of the buses circulating on Brazilian roads are not able to withstand strong impact, without causing passengers’ injury in events where accidents occur, which can be shown in surveys released by the National Transport Agency (ANTT) in 2007, presenting that the great incidence of accidents with victims involving buses is increasing considerably every year. In this context, the development of an impact absorber that had the capability to increase the impact energy absorption and prevent the invasion of part of bus on the region where passengers are located (reducing the number of fatalities in accidents) are the objectives of this work. In this work, a semi-frontal impact will be presented and studied due to the severity of such accident, as the side of the bus structure is removed, exposing the passengers during the impact. This is the effect known as “Can opener effect”. The numerical model of this study will consist of a single-wire element, with a bus structure formed by flexible and/or rigid beams joined by nonlinear rotational and translational joints. The rigidity of each nonlinear joint is obtained by analytical methods describing the behavior of a thin-walled tube subjected to an impact force.

No setor da construção civil, tem ocorrido um aumento na utilização de sistemas industrializados, dentre eles sistemas construtivos metálicos, visto que o uso desses sistemas contribui para o aumento da velocidade de execução dos empreendimentos e para a redução de desperdícios. Esta mudança tem criado oportunidades para a aplicação de conceitos e métodos de gestão da produção, desenvolvidos em outras indústrias, tais como a Filosofia da Produção Enxuta, que tem trazido muitos benefícios ao setor da construção, tais como redução de desperdícios, aumento da produtividade e da confiabilidade nos prazos de entrega. Entretanto, há poucas pesquisas sobre a utilização de conceitos da produção enxuta no processo de PCP de obras de empresas que fornecem sistemas construtivos metálicos. O presente trabalho tem como objetivo geral propor diretrizes para a concepção e implementação de sistemas de Planejamento e Controle de Produção em obras de empresas que projetam, fabricam e montam sistemas construtivos metálicos. São também propostas adaptações no Sistema Last Planner ao contexto de montagem deste tipo de sistema. A estratégia de pesquisa adotada foi a pesquisa-ação, sendo desenvolvidos cinco estudos empíricos em obras de uma empresa líder neste setor. O trabalho iniciou pela realização de um diagnóstico relativo aos fluxos de materiais e informações entre os principais setores da empresa, assim como análise do processo de planejamento e controle existente no processo de montagem. Na sequência, foram definidas e implementadas melhorias no processo de PCP em três obras da empresa. Os principais resultados obtidos pela pesquisa estão relacionados à necessidade de ampliação do escopo do projeto do sistema de produção, à adaptação dos níveis de planejamento de médio e curto prazo do Sistema Last Planner para este contexto, assim como à necessidade de integração do planejamento e controle do processo de montagem a outros processos à montante da obra. São também propostos diferentes tipos de sistemas de planejamento e controle da produção, em função da complexidade e do tamanho da obra. / In the construction sector, there has been an increase on the use of industrialized building systems, including steel construction systems, due to the contribution of those systems in terms of reducing the duration of projects, and reduction of waste. This change has created opportunities for the application of production management concepts and methods that have been originated in other industries, such as the Lean Production Philosophy, which has brought several benefits for the construction sector, such as waste reduction, increase in productivity and reliability in delivery time. However, there have been only a few research studies on the application of Lean Production concepts on the production planning and control process of companies involved in the delivery of steel construction systems. The aim of this research work is to propose guidelines for the conception and implementation of production planning and control systems for projects delivered by companies that design, manufacture and assemble steel construction systems. Moreover, some adaptations in the Last Planner Systems are proposed for the context of assembling this type of system. Action research was the research strategy adopted in this investigation, which involved the development of five empirical studies in projects carried out by a Brazilian leading company. This investigation started by carrying out an analysis of the material and information flows among the main departments of the company, as well as by assessing the existing planning and control process for site assembly. Then, a set of improvements in that process were devised and implemented in three construction sites of the company. The main results of this research work are concerned with extending the scope of production system design, adapting the medium and short-term planning levels of the Last Planner System to this context, and integrating the planning and control process for site assembly with upstream processes. Moreover, different types of planning and control systems were proposed for different types of projects, according to their complexity and size.

As vigas casteladas são fabricadas a partir do corte em zigue-zague da alma de perfis I, após são deslocados e soldados, fazendo com que a viga tenha uma expansão na altura, porém sem aumentar a massa do perfil. As mesmas voltaram a ser uma opção competitiva devido aos avanços tecnológicos, que possibilitam a automação do corte e solda da alma do perfil e com o inicio das produções de perfis I laminados no Brasil em 2002. Apresenta grandes vantagens proporcionando a passagem de dutos e tubulações, aumento na rigidez no plano de flexão e boa estética. O presente trabalho apresenta um estudo analítico-numérico realizado com objetivo de verificar o comportamento de vigas casteladas e vigas casteladas mistas, a fim de apresentar e/ou propor dimensionamentos conforme a norma brasileira para as mesmas. Os trabalhos apresentados por Cimadevila (2000) e Veríssimo (2012) foram utilizados para formulação da análise de vigas casteladas. O trabalho de Lawson (2011) que aborda vigas casteladas mistas com aberturas (circulares e retangulares), que é baseado no EUROCODE 3 (2005), foi utilizado para formulação da metodologia de análise de vigas casteladas mistas. Foram realizadas planilhas para análise de vigas casteladas e vigas mistas com aberturas utilizando as metodologias estudadas, e planilhas de análise de vigas casteladas mistas com a metodologia proposta. Utilizando-se o software ANSYS as planilhas e metodologias puderam ser testadas e validadas. Foram selecionados alguns projetos de dimensionamento para comparar vigas de alma cheia, vigas casteladas, vigas mistas, vigas mistas com aberturas e vigas mistas casteladas. / Castellated beams are made of metal I-beams, in which the webs are first divided by a lengthwise zigzag cut, then these parts are welded together in order to join the peaks of both parts, thus increasing its depth and strength, without mass increasing. Castellated beams are again competitive due to technological advances, which enabled automatic cut and welding the web of the I-beams, and with the beginning of the production of rolled metal I-beams in Brazil in 2002. They exhibit great advantages, such as passing of ducts and pipes, increasing bending stiffness, and having good aesthetics. This work presents analytical and numerical studies looking for analysis the behavior of castellated beams and composite castellated beams in order to develop design methods satisfying the corresponding Brazilian code. The castellated beams analysis were based in the works of Cimadevila (2000) and Veríssimo (2012). The work of Lawson (2011), which concerns composite castellated beams and is based on EUROCODE 3 (2005), was used for the formulation of the methodology of the analysis of composite castellated and cellular beams. Spreadsheets were developed for analysis of castellated beams and composite beams with web openings, using both, the studied methodologies and the suggested methodologies for the composite beams. Using ANSYS software, it was possible to test and validate the developed spreadsheets. Design projects of full web beams, castellated beams, composite beams, composite castellated beams and composite beams with web openings were selected for comparison.

Este trabalho utiliza uma teoria não linear tridimensional de barras de [1], que considera o empenamento da seção transversal como uma das variáveis do problema, para a análise de perfis de aço por meio do Método dos Elementos Finitos. A equação constitutiva apresentada em [2] é aqui expressa de forma completa, com os termos de ordem cúbica e superiores antes desprezados. A influência da inclusão desses termos sobre a estabilidade da barra pode assim ser estudada com maior profundidade. O modelo constitutivo obtido foi implementado em um programa computacional de elementos finitos, e diversos exemplos numéricos são apresentados para validar a teoria aqui desenvolvida. Foi possível obter a instabilidade por flexo-torção com a equação constitutiva completa aqui desenvolvida, onde antes não era possível em [2]. Melhorando o modelo constitutivo. / This work presents a nonlinear tridimensional beam theory of [1], which encompasses cross-sectional warping as one of the model variables, and its application to the analysis of steel profiles with the Finite Element Method. The constitutive equation presented in [2] is fully developed, including the third and higher order terms neglected therein. The influence of the inclusion of such terms on the beam stability could then be studied more deeply. The obtained constitutive model was implemented in a computational Finite Element program and several numerical examples are presented to validate the theory here developed. The complete constitutive equation made possible to determine instability in composite flexural torsional states, a clear contribution to the model developed in [2].