Orientador: Maria Cecilia Amorim Teixeira da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-26T11:18:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_SusanadeLima_D.pdf: 6098282 bytes, checksum: 01360189cc34b2e85a08b98c96c0ce4c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta para otimização da seção transversal (área de concreto, e área e distribuição de armadura) de pilares de concreto armado, submetidos à flexão oblíqua considerando as não linearidades física e geométrica de maneira rigorosa. A motivação para este trabalho se deu a partir da constatação de que a imposição, pelo projetista, de variáveis (normalmente, a base e a altura da seção de concreto, e a distribuição das barras de aço) no dimensionamento de seções de concreto armado, nem sempre leva à seção mais econômica. Dessa forma, foi produzido um procedimento sistematizado que escolhe, dentro de uma gama de possíveis soluções, o pilar que melhor atende os quesitos de segurança, de economia e normativos. Para resolver a questão da otimização foi utilizada a técnica dos Algoritmos Genéticos, por meio da qual é possível encontrar as melhores dimensões da seção e distribuição de armadura de forma que o custo do pilar, sujeito a determinadas restrições de resistência, de estabilidade, de exequibilidade e normativas, seja minimizado. A verificação da resistência das seções de concreto armado submetidas à flexão obliqua envolve uma série de integrais de superfície que são resolvidas numericamente transformando-as em integrais de linha através da aplicação do teorema de Green. O Método dos Elementos Finitos é utilizado no cálculo dos deslocamentos, e as não linearidades física e geométrica são introduzidas por meio de um processo iterativo. Um programa computacional foi desenvolvido a partir do procedimento numérico proposto. Para verificar a eficiência da técnica de otimização empregada, foi criado um programa computacional de apoio que calcula todas as possíveis seções transversais de concreto armado contidas no espaço de busca, e escolhe aquela seção que, atendendo a todas as restrições, apresenta o menor custo. A análise se aplica a pilares de seção transversal retangular, constante e com distribuição simétrica de armadura. Nos resultados apresentados observa-se que as soluções, no processamento dos programas utilizando AGs, convergem sempre para uma solução ótima ou na vizinhança da solução ótima / Abstract: In this paper we develop a tool to optimize the cross section (cross section dimensions, reinforcement bar sizes and bar arrangements) of reinforced concrete columns under biaxial bending, carefully considering material and geometric nonlinearity. The motivation for this work was made from the finding that the imposition by the designer of variables (usually the base and the height of the concrete section, and the distribution of the steel bars) in the design of reinforced concrete sections, does not always lead to the (most economic) cheapest section. Thus, we produced a systematic procedure to choose, within a range of possible solutions, the column that best fulfills the requirements of security, economy and regulation. To resolve the issue of optimization we used the technique of Genetic Algorithm (GA), by which it is possible to find the best distribution and dimensions of the section of reinforcement, so that the cost of the column may be minimized, subject to certain restrictions of strength, stability, constructability and regulation. Verification of the strength of reinforced concrete sections subjected to biaxial bending involves a series of surface integrals that are solved numerically, transforming them into line integrals through the application of Green's Theorem. The Finite Element Method is used to calculate the displacements, and the material and geometric nonlinearity are introduced by means of an iterative process. A computer program was developed from the proposed numerical procedure. In order to verify the efficiency of the optimization technique employed, a supporting computer program was created that calculates all the possible cross-sections of reinforced concrete contained in the search space and chooses the one section that, given all the constraints, has the lowest cost. The procedure applies to the columns of a rectangular and consistent cross section with a symmetrical configuration of reinforcement. In the presented results, it is observed that the solutions in the processing of programs using GAs, always converge to an optimal solution or in the vicinity of the optimal solution / Doutorado / Estruturas e Geotécnica / Doutora em Engenharia Civil

Orientadores: Maria Cecilia Amorim Teixeira da Silva, Mario Conrado Cavichia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-27T11:54:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bandini_PedroAlexandreConde_M.pdf: 4052076 bytes, checksum: d472c46210a38be12152d6d9d5366659 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A fim de atender a requisitos de Estados Limites de Serviço, uma estrutura de concreto deve satisfazer critérios, dentre eles o controle de deslocamentos excessivos. As normas de projeto de estruturas de concreto estabelecem limites máximos para flechas em vigas que devem ser verificados em etapa de projeto. Portanto, métodos que estimem os deslocamentos em vigas de concreto armado de maneira satisfatória devem ser utilizados por engenheiros estruturais com o intuito de se projetar estruturas que atendam às condições de segurança e de serviço. No presente trabalho foram desenvolvidos e implementados os procedimentos numéricos FLECHA-0 e FLECHA-T que permitem analisar o comportamento de vigas de seção retangular, bi-apoiadas, de concreto armado submetidas à flexão simples. Os procedimentos consideraram a não-linearidade física para o cálculo de flecha imediata e flecha total, nesta sendo também considerados os efeitos de fluência e retração. Adotou-se a análise da seção transversal em camadas para integração das tensões e obtenção dos esforços internos. A consideração da não-linearidade física foi introduzida através do emprego de modelos constitutivos adequados para concreto e aço, e a colaboração do concreto entre fissuras foi considerada através de modelo de tension-stiffening para o concreto tracionado pós-fissuração em região de tração efetiva. A análise de efeitos diferidos de fluência e retração foi desenvolvida mediante emprego de método para cálculo de curvatura em elementos fletidos. Os procedimentos numéricos foram implementados computacionalmente e foram validados através da comparação com resultados experimentais de vigas ensaiadas à flexão obtidos por outros pesquisadores. Também foram avaliadas as recomendações referentes ao cálculo de flecha em vigas apresentadas pelas normas brasileira e europeia. Devido aos resultados obtidos na análise comparativa a modelos experimentais, procedeu-se uma investigação da influência da taxa de armadura de tração no procedimento para cálculo de flecha imediata em vigas recomendado pela norma brasileira de projeto de estruturas de concreto. Os resultados obtidos pelos procedimentos numéricos desenvolvidos no presente trabalho (FLECHA-0 e FLECHA-T) foram satisfatórios comparados aos experimentais e indicaram que estes podem ser empregados em situações de projeto para verificação de Estado Limite de Serviço de Deformações Excessivas em vigas de concreto armado do grupo I de resistência. A análise da influência da taxa de armadura de tração indicou que pode existir uma limitação ao uso do procedimento recomendado pela norma brasileira para o cálculo de flecha imediata em vigas com taxa de armadura inferior de tração a 0,50% / Abstract: In order to satisfy Serviceability Limits States requirements, a concrete structure must fulfill some criteria; among them is the deflection control. Guidelines for the design of concrete structures set maximum limit to the deflection of beams which ought to be verified at the design stage. Therefore, methods which are able to estimate deflection of reinforced concrete beams satisfactorily should be used by the structural designer in order to design a RC structure that meet safety and serviceability specifications. This work presents the development of numerical procedures called FLECHA-0 and FLECHA-T that allow the assessment of instaneous and long-term (considering creep and shrinkage effects) deflections, respectivly, on reinforced concrete simply supported rectangular beams subjected to bending. A section analysis approach was adopted for the integration of stresses to obtain bending moment and axial load acting on the section and material nonlinearities were introduced by the application of adequate constitutive relations for concrete and steel. The collaboration of concrete in tension between cracks was considered by a tension-stiffening model for post-cracking concrete under tension. The numerical procedures were implemented and their efficiencies were verified by the comparison to experimental results of tested RC beams under bending. Specifications related to the subject, established by the Brazilian and European standards guidelines were also investigated. Due to the results gathered in the comparative analysis to experimental data, an investigation was perfomed to assess the influence of the tension reinforcement ratio on the procedure to estimate instantaneous deflection in beam recommended by the Brazilian concrete structures design standards. The results obtained by the numerical procedures developed in the present work (FLECHA-0 and FLECHA-T) showed to be satisfactory and indicate that such procedures are able to be applied at design situations for the assessment of Deflection Control Serviceability Limit State in reinforced concrete beams of the strength group I. The analysis of the influence of the tension reinforcement ratio indicated that a limitation may exist in the procedure recommended by the Brazilian standards when applied to estimate instantaneous deflection of beams with tension reinforcement ratio lower than 0.50% / Mestrado / Estruturas e Geotécnica / Mestre em Engenharia Civil