Este trabalho apresenta uma metodologia para uniformizar a confiabilidade, no dominio de um estado limite, através da adoção de procedimentos de correção dos conhecidos coeficientes de resistência. São apresentados os metodos de confiabilidade estrutural. O método de simulação numérica de Monte Carlo com amostragem por importância adaptativa é apresentado em detalhe. Como introdução teórica aos problema da confiabilidade em normas, é apresentada uma revisão da metodologia vigente para a determinação dos coeficientes de segurança atualmente utilizados. É mostrada uma análise da variabilidade da confiabilidade para um mesmo estado limite. É apresentada a variação da confiabilidade para o estado limite de flexão, para perfis "I" soldado, segundo a Norma Brasileira de Estruturas Metalicas, NBR 8800. / This study presents a methodology towards a uniform reliability in a limit state domain by adopting correction procedures for the strength factors. Structural reliability methods are presented Monte Carlo numerical simulation method with adaptive importante sampling is also detailed. Current methodology to determine safety factors is reviewed in order to provide a theoretical baisis on reliability problems. The variation on the reliabiltty for the same limit state is analysed. This variation on th reliability is presented for "I" cross sections in a flexure limit state, according to the brazilian code for steel structures (NBR 8800)

O desenvolvimento da modelagem da estrutura de sustentação de um grupo gerador, tema desta pesquisa, sob condições de contorno definidas como carregamentos e freqüência de operação do conjunto a ser protegido, envolvem a determinação de um sistema de isoladores específico para este fim. O trabalho é desenvolvido não só para compreensão do fenômeno físico, mas também para se adquirir sensibilidade quanto aos fatores que influenciam o projeto em sistemas similares. Os principais objetivos do trabalho são: o desenvolvimento dimensional de uma estrutura metálica, robusta e eficiente, que sirva de sustentação a um grupo gerador, o desenvolvimento computacional de um sistema ótimo de isoladores de vibração para o conjunto formado pelo grupo gerador e a estrutura de sustentação, e a avaliação da estrutura de sustentação numa aplicação offshore, considerando a análise modal e a análise de tensões da estrutura, quando sujeita a carregamentos estáticos e dinâmicos. A metodologia do trabalho envolve o projeto de uma estrutura de sustentação sujeita ao carregamento provocado por máquinas teoricamente rígidas, entregando-se ao final as seções transversais dos membros principais da estrutura; seguidamente se apresenta um modelo onde a massa distribuída do conjunto, formado pelo gerador e pela estrutura de sustentação, é concentrado como um corpo rígido sobre um sistema de isoladores, a partir do qual se seleciona um sistema ótimo de isoladores em função da minimização da máxima freqüência natural do conjunto; e finalmente a análise modal e de tensões garante a adequação estrutural do projeto. Como resultados deste desenvolvimento, são obtidas as seções transversais dos membros longitudinais e transversais da estrutura, evitando uma excessiva deflexão, a definição de uma combinação de isoladores de vibração que possibilitem à estrutura de sustentação operar de forma segura, e a possibilidade de aplicação da estrutura de sustentação sob carregamentos offshore. / The modeling of the supporting structure of a power generator, subject of this research, under predefined boundary conditions relative to loadings and frequency of operation of the set to be protected, involves getting a specific system of isolators for this end. This work is developed not only for understanding the physical phenomenon, but also to acquire sensitivity of the factors that influences similar designs. The main objectives of the work are: the dimensional development of a metallic, robust and efficient structure, that serves as support to a power generator, the computational development of an optimal system of vibration isolators for the set constituted by the power generator and the supporting, and the evaluation of the structure in an offshore application, considering the modal analysis and the stress analysis of the structure, for static and dynamic loadings. The methodology of the work includes the design of a supporting structure under loadings originated by rigid machines, in order to obtain the cross sections of the main structural members; next the complete set is concentrated as a rigid body over a isolators system, from which it is selected an optimal system of isolators minimizing the maximum natural frequency of the set; and finally the modal analysis and the stress evaluation guarantees the structural capability of the design. Some results of this development includes the development of cross sections relative to the longitudinal and transversal members of the structure preventing an extreme deflection, the definition of a combination of vibration isolators for safe operation of the set, and the possibility for application of the supporting structure for offshore loadings.

Perfis de chapa dobrada a frio são comumente utilizados não só em estruturas metálicas civis convencionais tais como estruturas de silos e depósitos entre outros, como também em estruturas metálicas típicas, tais como estruturas de veículos por exemplo. A grande vantagem deste tipo de estrutura é sua versatilidade (é muito fácil criar formas de perfis adequados a sua utilização, otimizando assim uma relação peso/vão). Por outro lado em perfis formados a frio de formas não convencionais, a determinação da força de colapso exige um cuidado especial em seu cálculo. O método tradicional de cálculo utilizado para determinar a força de colapso é o Método da Largura Efetiva, simples na sua conceituação, mas trabalhoso na sua implementação. As mais modernas normas de projeto estão incorporando métodos de cálculo que possibilitam a utilização de ferramentas numéricas para determinar as forças de flambagem elástica, entre elas destacando-se o Método da Resistência Direta, proposto por Schafer e Peköz. Programas de elementos finitos comerciais confiáveis que permitem avaliar diferentes tipos de não-linearidades são ferramentas que estão sendo cada vez mais utilizadas para determinar o colapso deste tipo de estruturas. Neste contexto, no presente trabalho se realizam duas aplicações. Na primeira delas se comparam os resultados experimentais de perfis cantoneira de diferentes comprimentos submetidos à força axial centrada com os resultados obtidos teoricamente, para a determinação dos resultados teóricos utiliza-se o Método da Largura Efetiva, o Método da Resistência Direta e um modelo de Elementos Finitos que considera a não-linearidade física e geométrica, e que levam em conta as imperfeições dos elementos analisados. Na segunda aplicação se realiza a otimização via Algoritmos Genéticos de um perfil cantoneira enrijecido nas bordas, onde a força de colapso foi determinada utilizando o Método da Resistência Direta interagindo com o Método das Faixas Finitas Restringidas. Finalmente uma discussão sobre os resultados é realizada e conclusões tanto sobre o comportamento dos perfis estudados como das metodologias utilizadas para sua análise e otimização. / The Steel cold form profile is commonly used not only in conventional civil steel structures such as warehouses, silo structures, among others, but also in typical mechanical structures such as vehicles structures. The great advantage of this kind of structure is its versatility (it is very easy to create shapes of profiles adequate to their usages, thus optimizing a weight/opening ratio). On the other hand, collapse determination of non conventional cold formed profiles demands a special care in its calculus. The traditional calculus method used to determine the collapse is the Effective Width Method (EWM), simple in its conceptualization, but very difficult in its implementation. The most modern project norms for this kind of profiles have been incorporating alternative methods that permit to use numerical simulation to determine an elastic load buckling, being one of them the Direct Strength Method (DSM) proposed by Shaffer and Peköz. Reliable commercial packages of Finite Elements that allow assessing different types of non linearities are tools that, nowadays, are employed to determine the collapse for this kind of structures. In this context, at the present work, two applications are carried out. In the first application a comparison between the experimental and theoretical results for simple angle profiles of different lengths submitted to axial centered load is carried out. The theoretical collapse of the angle profile is obtained with different methodologies. These methodologies that determine the collapse are: The classical EWM, the DSM and a Finite Element Method Implementation, taking into account in the last case, the material and geometric non linearities and also the imperfections of the profile. In the second application angles with stiffeners were optimized using the genetic algorithm. The objective function used to optimize the profile was built using the DSM interacting with a version of Finite Strip Method (FSM). Finally a discussion about the results obtained in the two applications is carried out.

O presente trabalho apresenta um sistema computacional, denominado ST_SuperFrame, desenvolvido para assistir ao projeto de estruturas de aço. Esse sistema contempla a geração de dados, análise e dimensionamento de estruturas reticuladas de aço, utilizando as formas estruturais e os perfis mais empregados na construção metálica brasileira. O exigente mercado de Engenharia Estrutural sempre apontou para a necessidade de se buscar soluções integradas para o Cálculo - Análise e Dimensionamento – procurando deixar de lado procedimentos realizados por programas isolados, só de análise ou só de dimensionamento. Esse sistema supre, então, essa carência histórica do mercado: a ausência de softwares integrados cálculo-projeto, adequados à realidade das estruturas de aço que se faz no País. Dirigido especialmente para Engenheiros Projetistas e Empresas Construtoras metálicas, esse sistema mostra-se uma útil ferramenta no pré-dimensionamento/orçamentação de estruturas e, principalmente, na confecção do projeto estrutural final. Além de dispor de recursos ímpares, como uma biblioteca de treliças padrão, para a geração automática de dados, o sistema possui um módulo interativo de dimensionamento onde estão disponíveis os perfis de chapa dobrada e perfis laminados mais empregados no dia a dia de um escritório de projetos. Como tema central desse trabalho foram criados e implementados os procedimentos para verificação do Perfil Qualquer: perfil com forma genérica, aberto, de chapa dobrada. Essa providência soluciona uma antiga dificuldade sentida pelos projetistas de estruturas metálicas: se já é necessário muito trabalho de cálculo para determinarem-se as características geométricas de perfis com forma diferenciada, mais difícil se torna a determinação da resistência à compressão desse perfil.

Este trabalho apresenta uma metodologia de otimização de perfis formados a frio. O dimensionamento utilizou o Método da Resistência Direta (MRD), apresentado, em anexo, nas normas: brasileira NBR 14762, revisão 2010 e norte-americana (AISI). O MRD é uma alternativa ao tradicional método das larguras efetivas (MLE) em perfis conformados a frio, tendo a vantagem de ser aplicável a geometrias mais gerais. Analisaram-se os modos de colapso de flambagem sob carregamentos estáticos de compressão centrada e flexão simples para os principais eixos de inércia. O Método das Faixas Finitas restringidas (MFFr) foi utilizado para identificação modal e classificação dos modos de colapso, obtendo, assim, as cargas críticas de flambagem necessárias para o emprego do MRD. O problema de otimização foi formulado como a busca das dimensões da seção transversal para a redução da massa do perfil (minimizando a área da seção transversal), tendo como restrição de carregamento normal e momentos fletores em x, y, xy. Também foram utilizadas restrições para o formato do perfil. Devido à dificuldade da diferenciação analítica das expressões contidas nas normas, a análise de sensibilidade foi efetuada através de diferenças finitas à frente, apresentando um elevado custo computacional. Para a otimização, utilizou-se um algoritmo de Programação Linear Sequencial (PLS), com o critério de parada KKT. O programa gerado mostrou-se muito mais eficiente que a abordagem anterior utilizando algoritmos genéticos (AG). Foram geradas numericamente dimensões ótimas da seção transversal para diferentes cargas axiais e momentos fletores em x, y e xy. Os resultados evidenciaram a eficiência dos enrijecedores de borda, responsáveis pela redução média de 15% de área transversal. Os resultados para flexão simples apresentaram que perfis U carregados com momentos fletores no eixo y são o caso mais crítico para flambagem. Também foi verificado que esta abordagem obtém resultados melhores do que os encontrados na literatura, que utilizam o método da largura efetiva (MLE) e o método da seção efetiva (MSE). / This paper presents a methodology of optimization of cold-formed sections. The desing used the Direct Strength Method (DSM), presented in attached standards: Brazilian NBR 14762 revision 2010 and North American (AISI). The DSM is an alternative to the traditional effective widths method (EWM) in cold-formed sections, having the advantage of being applicable to the general geometries. Buckling collapse modes under centered compression and simple bending static loafing, were analyzed principal inertia axes. The constrained finite strip method was used for modal identification and classification of the collapse modes, obtaining the critical buckling loads required for the DSM. The optimization problem was formulated as the search of the crosssectional dimensions to reduce the section mass (minimizing the cross-sectional area), having as constraints normal load and bending moments in x, y, xy. Constraints were also placed to the format of the section. Due to the difficulty of the analytical differentiation of the expressions contained in the standards, the sensitivity analysis was effected through forward finite difference, presenting a high computational cost. For the optimization was used an algorithm Sequential Linear Programming (SLP), with the KKT stopping criterion. The program generated proved to be much more efficient than the previous approach using genetic algorithms (AG). Optimal dimensions of the cross-section were numerically generated to different axial loads and bending moments in x, y, and xy. The results showed the efficiency of edge stiffening, responsible for the average reduction of 15% of cross-sectional area. The results for simple bending showed that sections U loaded with bending moments in the y axis is the most critical for buckling collapse. It was also observed that this approach gets better results than those found in the literature, using the effective widths method (EWM) and effective section method (ESM).

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2004. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-04-15T15:01:07Z No. of bitstreams: 1 2004_PedroClaudiodosSantosVieira.pdf: 1469696 bytes, checksum: cea01728115c1364df3426e49fa89d96 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-04-16T12:44:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2004_PedroClaudiodosSantosVieira.pdf: 1469696 bytes, checksum: cea01728115c1364df3426e49fa89d96 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-16T12:44:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2004_PedroClaudiodosSantosVieira.pdf: 1469696 bytes, checksum: cea01728115c1364df3426e49fa89d96 (MD5) / Na literatura técnica, existem formulações analíticas que trabalham com superfícies de interação em resultantes de tensões. Estes tipos de superfícies são importantes para evitar o processo de integração numérica, por exemplo na seção transversal, nas análises estruturais. Geralmente, as funções de escoamento f trabalham no espaço de tensões e dentro deste escopo, vê-se que a interação entre as tensões normal e tangencial pelo critério de Mises, aplicadas para os principais pontos de tensão numa seção metálica, é usualmente considerada como um limite para projetos elásticos de elementos resistentes. Expressões em tensões, que dependem dos esforços dados pela Resistência dos Materiais, permitem aplicações de condições limites de forma direta. Quando esta forma de critério é dada, a interação de surpefícies limites para trios de esforços aplicados resulta em planos, quádricas, surperfícies mais complexas, ou uma mistura destas. Técnicas que usam formulações analíticas são mais ou menos complexas e dependem de características, como por exemplo: combinação de tensões ou de esforços seccionais, e o tipo de seção analisada. Este trabalho apresenta uma técnica de geração de superfícies de interação em resultantes de tensões, através da regressão linear múltipla, usando modelo de dano em vigas de Timoshenko 3D com aplicações baseadas na análise elastoplástica de pórticos espaciais utilizando o conceito de rótula plástica e o método de backward Euler. Posteriormente, são apresentados e discutidos exemplos numéricos mostrando a eficácia da metodologia alternativa proposta.. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In the technical literature, there are analytical formulations based on surfaces of interaction in stress resultants. This kind of surfaces is important in order to avoid the numerical integration process as, for instance, in the transversal section, in structural analysis. Generally, the yield function f is defined in the stress space and the interaction between the normal and tangential stress performed by the von Mises criteria, applied to the main stress points on a metal section, is usually considered as a limit for elastic projects of the supporting elements. The expressions written in the stress space, which depend on efforts given by the Strength of Materials, allow the applications of the limit conditions directly. When is given this kind of criteria, the interaction of the limit surfaces for trios of applied efforts results in planes, quadrics, more complex surfaces or a combination of them. Techniques which use the analytical formulations are more or less complex and they depend on some features, such as combination of the stress or sectional efforts and type of the analyzed section. This work present a surface of interaction generation technique based on stress resultants, through the multiple linear regression technique, using a damage model for 3D Timoshenko beam, with applications based on the elastoplastic analysis of space frames, using the plastic hinge concepts and the Euler Backward method. After, are presented and discussed numerical examples showing the effectiveness of the proposed alternative methodology.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Natália Cristina Ramos dos Santos (nataliaguilera3@hotmail.com) on 2009-10-09T16:30:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luis A L Valencia.PDF: 2732410 bytes, checksum: cf333bba26279be7e01e40282869fec9 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2009-10-16T14:11:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luis A L Valencia.PDF: 2732410 bytes, checksum: cf333bba26279be7e01e40282869fec9 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-10-16T14:11:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luis A L Valencia.PDF: 2732410 bytes, checksum: cf333bba26279be7e01e40282869fec9 (MD5) Previous issue date: 2007-08 / Um dos sistemas mais comumente utilizados para o controle de vibrações em estruturas civis é o Amortecedor de Massa Sintonizado (AMS). Os amortecedores de massa sintonizados consistem basicamente em uma massa, uma mola e um amortecedor, os quais são conectados na estrutura, sintonizando a freqüência do amortecedor a uma freqüência particular, com o objetivo de fazer que o amortecedor vibre fora de fase com o movimento causado pelo carregamento dinâmico, transferindo-se assim a energia para o mesmo. No presente trabalho analisa-se numericamente através do software ANSYS, o número e a posição mais eficiente de Amortecedores de Massa Sintonizados para vigas com diferentes configurações de apoio, os parâmetros do AMS são calculados mediante as expressões de Den Hartog (para o caso de um único AMS) e o critério desenvolvido por Jangid (para o caso de AMS múltiplo). Para cada uma destas vigas foi realizada uma análise modal e uma serie de análises transientes com o objetivo de determinar as freqüências naturais e os modos de vibração das vigas modeladas, assim como as respostas dinâmicas máximas obtidas das estruturas analisadas sob uma condição de carregamento específica. Os resultados obtidos demonstraram reduções na resposta dinâmica máxima das vigas de mais de 80% nos casos onde a excitação da estrutura era harmônica e de mais de 45% no caso em que o carregamento aplicado nas vigas foi o carregamento aleatório executado. __________________________________________________________________________________ ABSTRACT / One of the most common strategies for vibration control in civil structures is the Tuned Mass Damper (TMP). The Tuned Mass Dampers consist basically of a mass, a spring and a damper, which are connected in the structure, tuning the frequency of the damper to a particular frequency, with the objective of marking the damper oscilate out of plhase with the movement caused by the dynamic load, transferring the energy. The present work analyzes numerically, with the help of the software ANSYS, the most efficient number and position of Tuned Mass Dampers, designed by Den Hartog’s expressions (for a single TMD) and the criteria developed by Jangid (for the case of multiple TMD), in four different configurations of beams. For each one of these beams, modal and transient analyses were developed to obtain the natural frequencies and the vibration modes of the beams, as well as the dynamics maximum responses of the analyzed structures subjected to a specific load condition. The obtained results demonstrated reductions in the beam’s dynamic maximum response of more than 80% in the cases where the excitement of the structure was harmonic and more than 45% in the case in that the applied load in the beams was the executed random load.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2009-11-30T16:54:58Z No. of bitstreams: 1 2007_AlineCairesFerreira_noPW.pdf: 10780488 bytes, checksum: 02b1f1ec679780c6107b5242f38249ed (MD5) / Approved for entry into archive by Carolina Campos(carolinacamposmaia@gmail.com) on 2009-11-30T19:02:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_AlineCairesFerreira_noPW.pdf: 10780488 bytes, checksum: 02b1f1ec679780c6107b5242f38249ed (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-30T19:02:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_AlineCairesFerreira_noPW.pdf: 10780488 bytes, checksum: 02b1f1ec679780c6107b5242f38249ed (MD5) Previous issue date: 2007-05 / Atualmente, a grande competitividade existente no mercado da construção civil motiva estudos na busca de novos materiais e novas tecnologias. Tendo em vista o potencial de consumo do aço e as vantagens do seu emprego, torna-se importante a investigação de tecnologias para o seu melhor aproveitamento e utilização. Assim sendo, este estudo sobre a protensão de vigas de aço pretende contribuir para o aumento do uso das estruturas metálicas no mercado atual. A técnica da protensão é largamente conhecida e utilizada em estruturas de concreto, onde serve para reduzir os esforços de tração, ou até mesmo fazer a peça trabalhar apenas à compressão, obtendo-se, assim, um aproveitamento maior da capacidade resistente da seção de concreto. Já nas vigas de aço, a protensão pode ser usada com a finalidade de reforçar e recuperar estruturas metálicas existentes, e também podem servir para projetos de passarelas e pontes, como opção para atender imposições construtivas de limitação de altura de viga, ou ainda serem usadas em projetos arquitetônicos de grandes vãos. Este trabalho analisa o comportamento estrutural de vigas de aço protendidas, em perfil tipo I, indicando diretrizes para a utilização dessa técnica, e desenvolve um aplicativo para projetos e verificações de tais elementos. Este aplicativo, além de avaliar o perfil metálico de acordo com a NBR8800/1986, calcula a força e as perdas de protensão, o número de cabos e as possíveis instabilidades. Realiza-se, também, a análise das freqüências naturais e dos modos de vibração da viga metálica protendida e, ainda, a análise do comportamento dinâmico, via método dos elementos finitos e formulações analíticas, com transformadas de Laplace, numa simulação de rompimento súbito dos cabos de protensão. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The great competitiveness observed in the civil construction market encourages, nowadays, researches on new materials and technologies. Due to the potential for an increase in steel use and its inherited advantages in front of other materials, it is important to bring new technologies for an effective use of steel structures in the building industry. Therefore, this research on prestressed steel beams aims to increase the consumption of steel structures in the current marketplace. The pretension technique is already largely known and commonly used on concrete. With this technique, the ultimate capacity of prestressed concrete sections can be substantially increased, and concrete cracks prevented or at least reduced. Prestressed steel beams may be used to reinforce or even to recover existing steel structures, they also may be used in road bridges or in bridges for pedestrians and are good options to comply with limitations imposed on the beam height, or to assist architects and engineers to overcome large spans. This study analyzes the structural behavior of prestressed beams made of steel section of type I, establishing some guidelines for the appropriate use of the pretension technique, and develops a software for the design and verification of prestressed steel beams. The software checks the beam section according to the Brazilian NBR8800/1986 code specifications and also determines the pretension force to apply in the steel beam, the prestress losses, the number of cables required and the possible steel section instabilities. This research also presents, with the help of the finite element method and analytical formulations with Laplace’s transform, the study of the natural frequencies and vibration modes of the beam and also the dynamic behavior of the prestress beam under a sudden break of the pretension cables.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2006. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2010-05-12T13:40:37Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_JuanDiegoMorenoRestrepo.pdf: 810962 bytes, checksum: fd6fe1cfac8bc1dbd420be80a2e9a284 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-05-13T02:19:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertacao_JuanDiegoMorenoRestrepo.pdf: 810962 bytes, checksum: fd6fe1cfac8bc1dbd420be80a2e9a284 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-13T02:19:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_JuanDiegoMorenoRestrepo.pdf: 810962 bytes, checksum: fd6fe1cfac8bc1dbd420be80a2e9a284 (MD5) Previous issue date: 2006-07-03 / Durante os últimos trinta anos, o monitoramento da saúde estrutural (ou Structural Health Monitoring, SMH) tem-se desenvolvido rapidamente com o objetivo de estabelecer tanto o local do dano quanto a sua magnitude. Esses danos podem ser produzidos nas estruturas pelos processos de deterioração, aos quais estão submetidas durante toda a vida útil, afetando a capacidade de carga e ao mesmo tempo a segurança desta. Nesta dissertação, são aplicados dois métodos baseados nas mudanças das propriedades dinâmicas das estruturas produzidas pelo dano. Para o estudo do método de identificação de dano em estruturas usando a mudança na flexibilidade (Pandey e Biswas, 1994), é feita uma análise numérica em vigas com diferentes condições de apoio, níveis e locais de dano. Já para estruturas reticuladas, é aplicado o método de identificação de dano em estruturas submetidas a vibrações ambientes usando vetores de localização de dano, segundo a metodologia de Bernal (2000), e segundo a metodologia de Gao e Spencer (2002). Neste caso, para a análise numérica, simulam-se cenários de dano simples e múltiplo, variando as porcentagens de dano nos elementos. Inclui-se também uma simulação de um ensaio experimental numa das treliças analisadas numericamente para estudar a aplicabilidade do método e os resultados obtidos. É proposta uma metodologia de quantificação de dano para o método proposto por Bernal (2000) a qual baseia-se no índice MAC (MODAL ASSURRANCE CRITERION) proposto por Allemang e Brown (1982). O método proposto por Pandey e Biswas (1994) permitiu localizar satisfatoriamente o dano em todos os casos estudados. O método de identificação de dano usando vetores de localização apresentou resultados satisfatórios na identificação quando aplicada a metodologia proposta por Bernal (2000). Já quando aplicada a metodologia proposta por Gao e Spencer (2002) os resultados obtidos em alguns casos não representaram fielmente o estado da estrutura. ___________________________________________________________________________________ ABSTRACT / During the last thirty years, the Structural Health Monitoring (SHM) has been quickly developed with the purpose of establishing the local damages and its magnitude. The structures are submitted during its useful life to deterioration processes that can produce damages in them, changing their load capacity and at the same time the structure safety. In this dissertation, two methods based on the changes of the dynamic properties produced by damage are applied. For the method of damage identification in structures using the changes in the flexibility (Pandey and Biswas, 1994), is accomplished a numerical analysis when it is applied to beams with different support conditions, levels and localization of damage. In the case of truss structures, the method of damage identification in structures under ambient vibrations using the Damage Locating Vectors (DLVs) proposed by Bernal (2000) and the variation to this method proposed by Gao and Spencer (2002), were applied. In this case, for the numerical analysis, simple and multiple damaged scenarios were simulated, varying the level of damage in the elements. It is also included a simulation of an experimental test in one of the analysed trusses, in order to study the applicability of the method and its results. An approach for damage quantification in the Bernals (2000) methodology is proposed and it is based on the MAC (Modal Assurance Criterion) index developed by Allemang and Brown (1982). The method proposed by Pandey and Biswas (1994) identified the damage in all of the cases studied. The damage identification method using DLVs yield very satisfactory results when the Bernals (2000) methodology is applied, meanwhile the results obtained with the Gao and Spencer (2002) methodology in some cases does not represent the real state of the structure.

Tese (doutorado)-Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-11-19T12:56:33Z No. of bitstreams: 1 2013_VagnerJoaoGobbi.pdf: 96126826 bytes, checksum: dc2ee55d3661eaba1d0ae1bf74964a19 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-01-28T11:28:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_VagnerJoaoGobbi.pdf: 96126826 bytes, checksum: dc2ee55d3661eaba1d0ae1bf74964a19 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-28T11:28:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_VagnerJoaoGobbi.pdf: 96126826 bytes, checksum: dc2ee55d3661eaba1d0ae1bf74964a19 (MD5) / Materiais com comportamento adequado em temperaturas elevadas tornaram-se uma necessidade nos dias atuais. Superligas são conhecidas desde a década de 1930 e utilizadas, principalmente, em aplicações aeroespaciais e automobilísticas. Com as novas regulamentações para redução das emissões atmosféricas e aumento da eficiência, surgiram projetos que submetem certos componentes de motores como válvulas, a temperaturas e pressões mais elevadas. Assim, exige-se que as ligas utilizadas na fabricação desses componentes possuam maior resistência à alta temperatura, a exemplo da NIMONIC 80A. Esta é uma liga de custo elevado devido à alta quantidade de níquel (70 a 80% em peso) além de possuir tratamento térmico extenso. Uma alternativa é a utilização de ligas com menor teor de níquel (30 a 40% em peso) e tratamento térmico reduzido. Neste contexto a Villares Metals desenvolveu duas novas superligas, as VATS 32 e 36. Essas ligas são concebidas para válvulas de motores de combustão interna, porém podem ser utilizadas nos casos que necessitem de resistência mecânica a quente, resistência à fluência, corrosão a quente, especialmente por gases sulfurosos, e resistência a fadiga substituindo às ligas NIMONIC 80A em diversas aplicações. A Empresa Villares Metals fez algumas caracterizações à quente das ligas VAT 32 e VAT 36 porém, não foram realizados ensaios por fluência medindo a deformação com o tempo. Portanto, este trabalho tem como objetivo fazer um estudo do comportamento em fluência, em termos de taxa de deformação secundária e tempo de fratura, das superligas VAT 36, VAT 32 e NIMONIC 80A. As ligas são submetidas a ensaios de fluência na modalidade de carga constante, na faixa de temperatura de 675 a 750 ºC e na faixa de tensão de 500 a 600 MPa definidas de acordo com suas aplicações. Os ensaios de fluência são realizados conforme a norma ASTM E139. Obtem-se um conjunto de curvas de deformação verdadeira pelo tempo como função das tensões e temperaturas aplicadas. Foi avaliado a ductilidade, a taxa de fluência estacionária e o tempo de vida. Complementou-se o trabalho com caracterização microestrutural das superligas através das técnicas de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração de raios X, refinamento de Rietveld e ensaios de dureza. Os resultados mostram que a liga VAT 32 apresenta maior resistência à fluência (menor taxa de deformação secundária e maior tempo de fratura) em relação à VAT 36 e NIMONIC 80A. Isto se deve além do efeito benéfico dos compostos intermetálicos γ' (Ni 3(Al,Ti)), ao maior tamanho de grão e a maior fração de carbonetos ligados MC encontrado na VAT 32. Estes precipitados ricos em titânio e nióbio são estáveis a temperaturas elevadas, aumentam a resistência ao movimento de discordâncias e retardam processos difusionais associados à deformação por fluência. Ancoram os contornos de grãos dificultando o deslizamento relativo entre eles afetando a facilidade com que as vacâncias possam ser geradas nestas mesmas regiões. Por meio da análise dos expoentes de tensão, energias de ativação e imagens obtidas por microscopia eletrônica de transmissão após fluência o mecanismo de deformação dominante no estado secundário de fluência das ligas VAT 32, VAT 36 e NIMONIC 80A é movimento de discordâncias envolvendo provavelmente processo de Orowan loops e cisalhamento de precipitados pelas discordâncias, além da presença de deformação por twinning para as ligas VATS e escorregamento e escalagem de discordâncias para a NIMONIC 80A. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Materials with appropriate behavior at elevated temperatures have become a necessity nowadays. Superalloys have been known since the 1930 and used primarily in automotive and aerospace applications. With the new regulations to reduce air emissions and increased efficiency projects emerged that submit certain engine components such as valves, temperatures and higher pressures. Thus, it is required that the alloys which are used in manufacturing these components have high temperature resistance, such as the NIMONIC 80A. This alloy has high cost due to the high amount of nickel (70 to 80% wt) and extensive heat treatment. An alternative is to use alloys with lower nickel content (30 to 40% wt) and reduced heat treatment. In this context, Villares Metals has developed two new superalloys, the VATS 32 and 36. These alloys are designed for valves internal combustion engines, but can be used in cases requiring mechanical strength hot, strength creep and corrosion, substitute alloy NIMONIC 80A in various applications. Villares Metals Company made some characterizations of the hot alloy VAT 32 and VAT 36 however, no tests were performed measuring creep deformation with time. The objective of this paper is to make a study of the behavior in creep in terms of secondary strain rate and rupture time of the superalloys VAT 36, VAT 32 and NIMONIC 80A. The alloys are subjected for creep tests in constant load mode, of the temperature range 675-750°C and stress range 500-600 MPa defined according to their applications. The creep tests are performed according to ASTM E139. Is obtained a set of curves of deformation real by the time in function of the applied stress and temperatures. Are evaluated ductility, the stationary creep rate and life time. Work is complemented with icrostructural characterization of superalloys through the techniques of optical microscopy, SEM, TEM, X-ray diffraction, Rietveld refinement and hardness tests. The results show that the alloy VAT 32 has a higher creep resistance (lower strain rate secondary and higher fracture time) from the VAT 36 and NIMONIC 80A. This is due to the beneficial effect of the intermetallic compounds γ' (Ni3 (Al, Ti)), the largest grain size and the largest fraction of MC carbides found in the VAT 32. These precipitates rich in titanium and niobium are stable at elevated temperatures, increased resistance to movement of dislocations and retard diffusional processes associated with creep deformation. Anchor the grain boundaries impairing the relative sliding between them affect the ease with which the vacancies may be generated in these same regions. Through analyzing the stress exponents, activation energies and images obtained by transmission electron microscopy after the creep deformation mechanism dominant in state secondary creep alloys VAT 32, VAT 36 and NIMONIC 80A is movement of dislocations probably involving process Orowan loops and shearing of precipitates by dislocations and the presence of deformation twinning for alloys VATS and slip of dislocations and climb for NIMONIC 80A.