A instalação de estruturas offshore em grandes profundidades demanda avanços na área da Engenharia, principalmente quanto ao desenvolvimento de novas tecnologias associadas à ancoragem destas estruturas. O objetivo deste trabalho é analisar os mecanismos e conceitos associados à fluidização de solos arenosos com jatos de água, associando a técnica ao melhoramento do solo com agente cimentante, com a finalidade de futuramente aplicar estas técnicas em campo, na instalação e fixação de fundações e âncoras para plataformas e estruturas offshore. O trabalho é fundamentado nas pesquisas de Niven (1998) e Mezzomo (2009). O estudo foi desenvolvido através de ensaios em laboratório, sendo os ensaios de fluidização executados em tanque de acrílico de 45 x 45 cm e altura de 110 cm. Foram realizados ensaios em areia fina de granulometria uniforme (d50 = 0,18 mm). Quanto aos ensaios de fluidização, foi avaliada a influência dos parâmetros do jato (vazão e velocidade) na geometria da zona fluidizada, verificando as equações empíricas para determinar a geometria da zona fluidizada através do número de Froude das partículas (Frp) - desenvolvidas por Mezzomo (2009) - e ampliando o banco de dados dos ensaios de fluidização. Foi avaliada a influência dos parâmetros do jato (vazão) e do solo (permeabilidade e diâmetro das partículas), sobre a profundidade crítica T3. Foi definida a relação entre a profundidade crítica T3 de ensaios executados no centro e na lateral do tanque de ensaios (T3centro/T3lateral = 0,5 a 0,8). Complementarmente, foram realizados ensaios de fluidização associados à injeção de agente cimentante, através dos quais foi possível compreender a forma geral de comportamento da injeção de agente cimentante em solos arenosos. Finalmente, foram executadas provas de carga estáticas à tração em solo arenoso fluidizado e não fluidizado, e em ensaios com injeção de calda de cimento. Através destes, verificou-se uma perda de capacidade de carga entre 30 e 50% devido à fluidização do solo. Além disso, a injeção de agente cimentante resultou em aumento da capacidade de carga entre 11 e 15 vezes, em relação aos ensaios sem injeção de agente cimentante. / The installation of offshore structures in deep water demands advances in Engineering, particularly for the development of new technologies associated with the anchor of these structures. The aim of this paper is to analyze the mechanisms and concepts associated with fluidization of sandy soils with water jets, combining the technique of improvement of the soil with cementing agent in order to implement these techniques in the field for installing and arrest offshore foundations and anchors of platforms and structures, in the future. The work is based on Niven (1998) and Mezzomo (2009) researches. The study was developed through laboratory tests designed for fluidization tests carried on into acrylic tank of dimensions 45 x 45 cm and height of 110 cm. The tests were performed with uniform fine sand (d50 = 0.18 mm). About fluidization tests the influence of jet parameters (rate and speed) on the geometry of fluidized zone was evaluated, verifying empirical equations to determine the geometry of the fluidized zone through the Froude number - developed by Mezzomo (2009) - expanding the database of fluidization tests. The influence of the jet and soil parameters (rate, permeability and d50) on critical depth (T3) was carefully investigated. The relation of critical depth of the tests ran in the center and side position in the tank was found to be from 0.5 to 0.8. In addition, fluidization tests associated with injection of cementing agent were carried out to improve the understanding of the general behavior of the injection of cementing agent (cement grout) in sandy soils. Finally, static tension load tests on fluidized and no fluidized sand were performed, complemented by tests with injection of cement grout. Through these, it was found that there is a 30 to 50% loss in load capacity due to the fluidization of the soil. Furthermore, tests with injection of cement agent resulted in increasing load capacity about 11 up to 15 times, in relation to the tests without cement agent injection.

A maior parte do petróleo explorado no Brasil encontra-se em jazidas marítimas onde a lâmina d’água pode superar os 1000 metros. As descobertas recentes de novos campos de petróleo offshore têm motivado pesquisas nesta área para enfrentar os desafios tecnológicos envolvidos nos processos de exploração do óleo. Para a extração deste material, são comumente empregadas plataformas flutuantes que utilizam um sistema de ancoragem no leito oceânico para sua operação. O presente trabalho estuda uma nova técnica de instalação de âncoras para plataformas marítimas de petróleo, que serve de alternativa e/ou adaptação a técnicas já utilizadas, e que consiste na aplicação de jatos de água para remoção do solo permitindo que a âncora penetre no subleito oceânico. No desenvolvimento do trabalho foi analisado o comportamento de duas argilas (A e B), nas quais o jateamento vertical de água é utilizado para introduzir tubos metálicos na massa argilosa. Os ensaios de jateamento foram realizados em laboratório, utilizando tanques retangulares de dimensões reduzidas com paredes em acrílico, preenchidos com solo. A geometria da cavidade formada pela injeção em cada amostra argilosa foi observada através das paredes dos tanques. A influência da técnica de instalação na adesão solo-estaca foi avaliada através de provas de carga à tração, realizadas no próprio tubo usado no jateamento em cada ensaio, cujos resultados foram comparados com provas de carga em tubos instalados sem o emprego do jateamento. Nos testes com jatos são identificados dois mecanismos de erosão, característicos de argilas com alto índice de vazios: a erosão em massa e a superficial. A máxima profundidade da zona erodida não coincidiu com o eixo do tubo na quase totalidade dos ensaios. A penetração do jato no subleito do solo argiloso reduz com o aumento da profundidade do jato, e também com a resistência da argila. O diâmetro da cavidade na saída do jato sofreu redução com o aumento da profundidade. A geometria da cava erodida em cada argila mostrou ser função da velocidade e do diâmetro do jato, sendo determinadas equações empíricas para estimar suas dimensões. Após a instalação dos tubos empregando a técnica do jateamento, a redução média da adesão solo-estaca na argila A foi de 42% e na argila B foi de 41% em relação à adesão inicial. As análises dos resultados em função da velocidade do jato e da vazão indicaram pequena influência destes parâmetros na variação da adesão do solo ao tubo. / Most of all petroleum produced in Brazil is encountered in marine deposits where the water depth may exceed 1000 meters. Recent discoveries of new offshore oil fields have motivated studies in this area designed to develop new techniques applied to oil exploration. For the extraction of oil deposits floating platforms are commonly used, supported by anchorage systems on the seabed. This work examines a new technique for installing anchors for offshore oil platforms, that can work as alternatives or complement to existing techniques, and consists of applying water jets to remove the soil allowing the anchor to penetrate into the seabed. In this study, the behavior of two clays (A and B) was analyzed during vertical jets used to induce the penetration of metal tubes into the clay. The tests were performed in laboratory using small rectangular tanks with acrylic walls, filled with soil. The geometry of the cavity formed by water injection was observed through the walls of the tanks. The influence of the installation technique in the adhesion mobilized between the clay and the pile shaft was evaluated by tensile load tests, performed in the same tubes used in jetting tests, whose results were compared with load tests on tubes introduced without the jetting technique. In tests with jets two distinct erosion mechanisms have been identified which are considered characteristic of clays with a high void ratio: mass and surface erosion. The maximum depth of eroded area did not coincide with the jet centerline in almost all tests. The jet penetration in the clay bed reduces with increasing depth of the jet, and also with the resistance of the clay. The diameter of the hole at the jet outlet decreased with increasing depth. The geometry of the eroded hole in each clay was shown to be a function of jet velocity and diameter, and empirical equations were developed to estimate these dimensions. After installation of the tubes using the jet technique, the average reduction in the adhesion between the clay and the pile shaft was 42% in clay A and 41% in clay B. Analysis of the results as a function of jet velocity and flow rate indicated small influence of these parameters on the variation of soil-tube adhesion.

Contribuir ao entendimento dos mecanismos que controlam o comportamento da interação estaca-solo, em estacas de grande diâmetro executadas em perfil arenoso, foi a principal motivação que levou a propor a criação de um campo experimental, concebido para realização de um programa de ensaios de provas de carga instrumentadas. Este processo deu inicio com o desenvolvimento desta pesquisa, que descreve a caracterização geotécnica da área de estudo. As investigações geotécnicas iniciais foram compostas por ensaios de campo; ensaios de penetração padrão (SPT), ensaios dilatométricos (DMT) e ensaios de piezocone (CPTu), além de ensaios de laboratório de caracterização, representados por ensaios de umidade natural e ensaios granulométricos. Os ensaios de campo permitem obter parâmetros constitutivos do perfil da área de estudo, sendo possível junto à descrição geológica, fazer algumas inferências que foram determinantes para o processo de concepção das provas de carga instrumentadas. Uma revisão de aspectos geológicos foi realizada, caracterizando-se o contexto regional e a gênese das planícies costeiras do estado de Santa Catarina, área onde foi localizado o campo experimental. Ênfase é dada á instrumentação das estacas, sendo elementos essenciais para a realização das provas de carga e analises posteriores, incluindo, diversas recomendações para instrumentação tanto no topo como no fuste das estacas. Previsões de capacidade de carga através de três métodos de cálculo, dimensionamento do sistema de reação, metodologia de carregamento e instrumentação fazem parte das contribuições resultantes da realização desta pesquisa, subsidiando a execução das provas de carga de pesquisas futuras. Estes subsídios foram projetados em base a normativas nacionais e internacionais, além da recopilação de diferentes experiências relatadas na literatura, as quais estão incluídas na revisão bibliográfica. / Contributing to the understanding of the mechanism controlling the behavior of the pile-soil interaction in large diameter piles in sand was the main motivation of the present research. This led to the creation of an experimental testing site designed to test large diameter instrumented piles. This process has started with the development of this research, which describes the geotechnical characterization of the area. Geotechnical investigations comprised field test: standard penetration tests (SPT), dilatometer tests (DMT) and cone penetration tests (CPTu), as well as laboratory tests to determinate the natural moisture and soil granulometric curves. Field studies allow obtaining constitutive parameters of the profile of the study area that beside the geological description, allowed inferences regarding the instrumentation of piles. A review of geological features was held, characterizing the regional deposition and the genesis of the coastal area of the state of Santa Catarina, where the experimental field was located. Emphasis is given to the instrumentation of piles, essential for the analyses of test, including several recommendations for instrumentation in both the top and shaft. Estimation of load capacity by three methods of calculation, design of the reaction system, methodology of loading stages and instrumentation are part of the contributions resulting from this research, giving support to the load tests in future research. These contributions are based on national and international standards, support by the compilation of different experiences reported in the literature, which are included in the literature review.

Recentemente foi desenvolvido na Universidade Federal do Rio Grande do Sul um método racional para previsão de capacidade de carga em fundações profundas. Denominado de método UFRGS, este procedimento considera conceitos de energias envolvidos durante o ensaio SPT. No presente trabalho, realizou-se estudo da precisão das estimativas fornecidas pela aplicação do método com intuito de compreender, averiguar, ajustar e validar seu uso na prática de engenharia. Para tal, foi gerado um banco de dados de provas de carga estáticas instrumentadas com base na bibliografia nacional e internacional, sendo este constituído de 25 casos em estacas metálicas, 42 em escavadas, 12 do tipo hélice contínua e 10 em prémoldadas. Considerando a resistência mobilizada por atrito lateral, ponta, resistência total e curvas de mobilização, foram gerados gráficos expressando os resultados obtidos pelo método e os resultados medidos nas provas de carga. Adicionalmente, apresenta-se uma comparação com resultados fornecidos por métodos consagrados de previsão de comportamento em estacas: os métodos de Aoki-Velloso, Décourt & Quaresma e interpretação teórica. De maneira geral, o método UFRGS apresentou subestimativas e baixa dispersão para o atrito lateral e uma superestimativa acompanhada de maior dispersão para a ponta das estacas. Da análise dos resultados, verifica-se que o método captura os mecanismos de mobilização de resistência desenvolvidos nas estacas, e reproduz resultados globais compatíveis com os métodos empregados na prática de engenharia. Além disso, apresenta destacada potencialidade haja vista à facilidade de melhoria dos resultados, que através da calibração da energia transferida pelo ensaio SPT, possibilita aplicação e compartilhamento entre diferentes práticas internacionais. Por fim, no âmbito de projeto, destaca-se que dentre todos os métodos empregados, o método estudado forneceu menor dispersão de atrito lateral. Em projetos que envolvem cálculos de risco e probabilidade de ruína, chama-se atenção de que melhorias discretas nos valores de dispersões geram ganho significativo na diminuição dos riscos. / Recently, a rational method for predicting the pile bearing capacity was developed at Federal University of Rio Grande do Sul in Brazil: the so called method UFRGS which considers the concepts of soil dynamics and principles of energy conservation in the interpretation of SPT test results. The present work analyses the accuracy of predicted bearing capacity values with the aim of understanding, verifying, and validating its application in engineering practice. Thus a database of static and instrumented load tests was built from national and international case studies; the data is composed by 25 load tests executed on steel piles, 42 on drilled piles, 12 on continuous flight auger piles and 10 on precast piles. The mobilized contributions of skin friction, tip resistance, and load mobilization curves of each pile were evaluated and compared to actual predictions using the results from UFRGS method. Furthermore, a series of charts were prepared showing comparisons between results of the UFRGS method and those obtained from other predictive methods of pile bearing capacity adopted in the Brazilian engineering practice: Aoki-Velloso and Décourt & Quaresma, as well as a method based on theoretical interpretation of pile response. In general, the UFRGS method underestimated the results for skin friction while slightly overestimate tip resistance and the scatter of predictions is generally lower than other methods. From these analyses, it was possible to conclude that the method captures the mobilization mechanisms developed around piles, and gives predictions which are in the same range as those produced by other methods adopted in Brazil. The UFRGS method has marked potential for being used in design practice given the fact that predictions can be improved by calibrating the SPT energy, which would allow to refine the predictions according to different practices of used worldwide. Finally it is important to stress that the UFRGS method showed the littlest scatter for skin friction assessment which may provide to be significant in risk analysis type of approach.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, 2005. / Submitted by Lilian M. Silva (lilianmadeirasilva@hotmail.com) on 2013-04-24T21:08:16Z No. of bitstreams: 1 Remodelação de obras portuárias fundações em estacas mistas no porto Novo do Rio Grande.pdf: 4211844 bytes, checksum: f74687913f7ccb9fd3b84d92bf2b6138 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-13T18:45:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Remodelação de obras portuárias fundações em estacas mistas no porto Novo do Rio Grande.pdf: 4211844 bytes, checksum: f74687913f7ccb9fd3b84d92bf2b6138 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-13T18:45:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Remodelação de obras portuárias fundações em estacas mistas no porto Novo do Rio Grande.pdf: 4211844 bytes, checksum: f74687913f7ccb9fd3b84d92bf2b6138 (MD5) Previous issue date: 2005 / Um porto é um sistema dinâmico, que cresce e sofre mudanças. Quando o tipo de carga ou o modo de transportá-la muda, o porto necessita ser modernizado para ser adaptado a essas mudanças. E por estar sujeito a um ambiente extremamente severo e a condições de serviço bastante pesadas, um programa constante de manutenção e reparo precisa ser conduzido pelas autoridades portuárias. Neste contexto, esta dissertação apresenta diversas opções de projeto e métodos de execução para serem utilizados na recuperação, remodelação ou modernização das mais diferentes estruturas de atracação. Além disso, são apresentados dois casos em particular. O primeiro trata-se da recuperação do Cais do Porto Velho do Rio Grande, onde se aponta as providências emergenciais já tomadas e indicam-se soluções que podem ser empregadas de maneira definitiva para a completa recuperação do cais de gravidade, que localiza-se no Centro Histórico da cidade. O outro caso particularmente estudado, é a obra de remodelação do cais do Porto Novo do Rio Grande. Neste segmento deu-se maior ênfase a uma análise das estacas do mar do novo cais, objetivando avaliá-las e obter conclusões sobre sua segurança. Para isto, foram aplicados Métodos Dinâmicos(Fórmulas Dinâmicas) e Método Estático (Método de Aoki e Velloso) para a previsão da capacidade de carga. Foram feitas análises de ensaios Dinâmicos (Equação da Onda) com variação de energia a fim de comparar o comportamento observado com os valores previstos. De um modo geral, foram obtidos valores médios aceitáveis para os coeficientes de segurança adotados. Por fim, procedeu-se a análise estatística dos resultados de capacidade de carga obtidos através da verificação do desempenho pelo emprego de 3 metodologias: pelo conceito de Resistência Característica, pelo conceito de Coeficiente de Segurança Global e pelo Conceito de Probabilidade de Ruína, com o intuito de complementar o estudo sobre a resistência e a integridade do elemento estrutural e a resistência do solo. Ficou comprovado que as estacas suportarão satisfatoriamente a carga de projeto, inclusive absorvendo-a somente pelo fuste, o que ocasiona coeficientes de segurança aceitáveis para o estaqueamento. / A harbor is a dynamic system that grows and passes by changes. When a kind of cargo or a way of transporting them changes, the harbor needs to be updated to be adequated to these variations. And being exposed to an environment extremely severe and to so hard work conditions, a constant program of maintenance and restoration needs to be conducted by port authorities. In this context, this dissertation shows several options of projects and methods of executions to be applied in rehabilitation, remodeling and updating of the most different structures of docking. Besides, two cases are specially presented. The first one is related to the rehabilitation of the Old Port Pier of Rio Grande, where it is pointed the emergencial providences already taken and solutions are indicated to be applied in a definitive way to a complete recuperation of the quay wall, that is located at the Historical Center of the city. The other case specially studied, is the remodeling building of the New Port Pier of Rio Grande. In this segment, it was given greater emphasis to an analysis of the new pier sea piles objecting to evaluate them and obtain conclusions about its security. For this, Dynamic Methods were applied (Dynamic Formulae) end Static Method (Aoki and Velloso Method) to the bearing capacity prevision. Dynamic Essay analyses were made (Wave Equation) with energy variation in order to compare the observed behavior with the foreseen values. In a general way, it was obtained the acceptable mean values for the adopted security coefficient. At last, it was been done the statistical analysis on the bearing capacity results obtained through the examination performance by applying three methodologies: by the Characteristic Resistance Concept, by Global Security Coefficient Concept and by the Failure Concept, intending to complement the study about the resistance and integrity of the structural element and the ground resistance. It has been proved that the piles will support satisfactorily the project charge, as well as absorbing it only by the shaft, occurring acceptable security coefficient for the stacking.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-08-21T13:18:14Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1372866 bytes, checksum: ad90ba0de7330def27fb0ed65d4f9b26 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-21T13:18:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1372866 bytes, checksum: ad90ba0de7330def27fb0ed65d4f9b26 (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / A alvenaria estrutural encontra-se consolidada no Brasil, estando alicerçada por normas de projeto. Porém, essas normas ainda apresentam poucos parâmetros no que diz respeito às propriedades das argamassas de assentamento e sua influência nas propriedades da alvenaria e em seu modo de ruptura. Este estudo buscou avaliar a influência da resistência da argamassa de assentamento e da espessura da junta de assentamento na resistência e rigidez de prismas de alvenaria estrutural, constituídos de blocos de concreto de diferentes resistências. Primeiramente, foram estudados traços de argamassa mista que mantivessem o índice de consistência em 230±10 mm e alcançassem resistência à compressão que correspondesse a uma relação de resistência com o bloco de concreto, na área líquida, que representasse três diferentes faixas de resistência, sendo uma para uma relação baixa, menor de 40%, uma para uma relação entre 40% e 70% e uma faixa para uma relação alta, acima de 70%. Também foram utilizadas duas argamassas industrializadas. Com essas argamassas, foram montados prismas de dois blocos com espessuras de junta de assentamento de 5, 10, 15 e 20 mm. Foram realizados ensaios com a argamassa, no estado fresco e endurecido, além da determinação da resistência à compressão e do módulo de elasticidade dos prismas. Os resultados demonstraram um aumento da resistência dos prismas com o aumento da resistência das argamassas. Para os blocos de resistência convencional, a espessura das juntas teve pequena influência nos resultados de resistência à compressão. Já prismas com blocos de alta resistência apresentaram redução da resistência à compressão com o aumento da espessura da junta. Apesar do exposto, as análises de variância indicaram não haver diferença estatística para a maioria dos lotes em relação à resistência à compressão e módulo de elasticidade dos prismas. O módulo de elasticidade dos prismas com argamassa mista apresentou crescimento com o aumento da resistência da argamassa. Com a argamassa industrializada o efeito foi contrário, causando redução do módulo de elasticidade com o aumento da resistência. Os prismas romperam, em sua maioria, por tração ou compressão no bloco. / Structural masonry is consolidated in Brazil, being based on structural norms. However, these standards still have few parameters regarding the properties of bedding mortars and their influence on properties of masonry and its mode of rupture. This study sought to evaluate the influence of bedding mortar strength and the thickness of joint in the strength and rigidity of structural masonry prisms, made of concrete blocks of different strengths. Firstly, traces of mixed mortar were studied that maintained the consistency index at 230 ± 10 mm and reached compressive strength corresponding to a resistance relationship with the concrete block, in the liquid area, representing three different resistance ranges. One for a low ratio, less than 40%, one for a ratio between 40% and 70% and a range for a high ratio, above 70%. Two industrialized mortars were also used. With these mortars, two block prisms were assembled with 5, 10, 15 and 20 mm thick joint joining thicknesses. Tests were performed with the mortar, in the fresh and hardened state, besides the determination of the compressive strength and the modulus of elasticity of the prisms. The results demonstrated an increase in the resistance of the prisms with increasing resistance of the mortars. For the conventional strength blocks, the thickness of joints had little influence on the results of compressive strength. Already prisms with blocks of high resistance presented reduction of resistance to compression with the increase of the thickness of joint. Despite the expound, the analysis of variance indicated that there was no statistical difference for most lot in relation to compressive strength and modulus of elasticity of prisms. The modulus of elasticity of prisms with mixed mortar presented growth with the increase of the resistance of mortar. With the industrialized mortar the effect was contrary, causing reduction of the modulus of elasticity with the increase of the resistance. The prisms ruptured, for the most part, by traction or compression in the block.

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T18:55:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brol_KellenAparecida_M.pdf: 3493590 bytes, checksum: d557f6d9fa926676e3150289b0b3bc08 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Uma máquina rotativa é composta por muitos componentes interconectados, que atuam em conjunto e a influência mútua ocasiona uma grande variedade de fenômenos durante seu funcionamento. Os modelos matemáticos visam simular o comportamento dinâmico destes sistemas, com o objetivo de representar uma condição real, e para ser útil na previsão da resposta do sistema. Esse tipo de informação pode ser aplicado na solução de problemas durante a fase de projeto, e, além disso, pode servir como entrada em modelos baseados nas técnicas de diagnósticos de falhas. Neste caso, um modelo computacional robusto permite um "design" otimizado, redução de custos e melhoria da confiabilidade. O objetivo deste trabalho é observar a influência da estrutura de suporte ou fundação no comportamento dinâmico de uma estrutura através dos métodos de impedância mecânica e coordenadas modais, sendo neste último caso, aplicando a redução modal e análise de sensibilidade qualitativa da mesma na influência da resposta dinâmica do sistema. A fundação é responsável pelo suporte do rotor, através da interconexão com os mancais. Os mancais transmitem à fundação, as forças causadas pelo movimento do rotor, como no desbalanceamento e vice-versa. Os modos de vibrar da fundação são excitados no intervalo de freqüência do rotor são também transmitidos através dos mancais de volta ao rotor. O método de coordenadas mistas usualmente considera o amortecimento estrutural proporcional e, portanto, ele representa o sistema em coordenadas modais desacopladas. Assim, foi verificada a igualdade entre os métodos de análise considerando todos os modos; para a combinação de modos reduzidos foi determinado o número mínimo de modos que representam a estrutura de suporte com amortecimento proporcional e não proporcional e a maneira como o amortecimento ficava acoplado ao sistema; e no caso do método das coordenadas mistas com uma fundação experimental de entrada, determinou-se o número mínimo de modos quando acoplados ou desacoplados ao sistema e tipo de amortecimento estrutural da fundação / Abstract: A rotating machine is composed by many interconnected components that work together and therefore they influence each other causing a wide range of phenomena during operation. The mathematical models allow to simulate the dynamic behavior of these systems in order to represent the reality, and, then, to be useful in predicting the system response. Such information can be applied to solve problems during the design phase, and, moreover, it can be the input to model based on failure diagnosis techniques. In this case, a robust computational model also enables the design optimization, cost reduction and reliability improvement. The objective of this work is to observe the support structure, or foundation, influence in the dynamic behavior of a structure through the methods of mechanical impedance and modal coordinates, and in the latter case, applying the reduced modal and sensitivity analysis of the same qualitative influence on the system dynamics response. The foundation is responsible for supporting the rotor, through interconnection with the bearings. The bearings transmit the foundation forces caused by the rotor movement, as those due to the mass imbalance, and vice versa. The vibration modes of the foundation are excited in the rotor frequency range also transmitted through the bearings back into the rotor. The coordinate method usually considers the mixed proportional structural damping, and therefore it represents the system in modal coordinates uncoupled. Thus was established the equality between the analysis methods for all modes; for the reduced modes combination was determined the minimum modes number that represent the support structure with proportional damping and non-proportional damping and the way that was connected to the system; and in the case the mixed coordinates method with a experimental foundation input, it was determined the minimum modes number when coupled and uncoupled system and the type of foundation structural damping / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Milton Dias Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T03:45:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ubinha_JoseAlexandre_M.pdf: 7391942 bytes, checksum: dfd22a1db4bc7dfb566c5fc59bfd5f58 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A identificação de um modelo preciso de fundação flexível e dos parâmetros de desbalanceamento (amplitude e fase) de um sistema girante, através das medições de vibração da máquina, tem sido alvo de constantes pesquisas e desenvolvimento ao longo das últimas décadas. A utilização de programas computacionais, cujos recursos de processamento e visualização de dados são periodicamente atualizados, proporcionou um grande avanço na área de análise de vibrações em máquinas rotativas. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo a implementação e aplicação de um método híbrido numérico - experimental de determinação dos parâmetros de desbalanceamento e de fundação, que utiliza a resposta ao desbalanço medida durante a partida ou parada da máquina e um modelo numérico preciso do sistema girante. O trabalho apresenta o desenvolvimento teórico da metodologia estudada e discute os aspectos computacionais da implementação numérica do mesmo. O desempenho do procedimento de identificação é verificado numericamente através da simulação de diversos sistemas rotativos e a influência dos diversos fatores que interferem na precisão dos resultados é discutida criteriosamente. Na maioria dos casos, a metodologia apresentou resultados muito bons e verificou-se que a experiência do analista na utilização do método é importante para a obtenção de resultados confiáveis / Abstract: The identification of an accurate model of a flexible foundation and unbalance parameters (amplitude and phase) for a rotating system, through the measurement of the vibration amplitude of the machine, has been subject of frequent researches and development along the last decades. The use of computational software, in which processing resources and data visualization are periodically updated, provided a great progress in the area of vibration analysis in rotating machines. In this context, the present work aims the implementation and application of a hybrid numerical and experimental identification method for the unbalance parameters and the foundation model, through the measurement of the unbalance response during start-up or run-down of the machine and an accurate numerical model of the rotating system This work presents the theoretical development of the this methodology and discusses the computational aspects of the numerical implementation. The performance of the identification procedure is numerically verified through the simulation of several rotating systems and the intluence of many conditions that can affect the accuracy of the method is discussed in detail. In the major part of the cases, the methodology presented very good results and it was observed that the analyst experience in the utilization of method is very important for the achievement of reliable results / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T05:26:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalcante_PaulaFrassinetti_D.pdf: 18098504 bytes, checksum: 504ae08541ec4275de5e52c7e4d999e5 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A análise modal tem evoluído bastante nas últimas décadas e tem-se tomado, cada vez mais, uma importante ferramenta para a análise de problemas na área de dinâmica estrutural. Assim sendo, os problemas que envolvem a dinâmica de sistemas tem-se utilizado desta ferramenta para investigar o comportamento de máquinas rotativas e sua interação com seus componentes. Dessa forma, tem-se utilizado a análise modal na investigação de problemas experimentais que envolvem a dinâmica estrutural de máquinas rotativas e sua estrutura de suporte. Atualmente, novos modelos para análise do comportamento de máquinas rotativas tem levado em conta a interação entre os vários subsistemas que constituem o sistema analisado, e, portanto, a influência da fundação na resposta do sistema tem-se tomado mais evidente. Neste trabalho, propõe-se apresentar uma metodologia de cálculo dos parâmetros da fundação, cuja representação matemática no sistema rotor-mancais, permita uma simulação mais precisa destes componentes mecânicos no modelo do sistema completo. O procedimento consiste em representar a fundação através de seus parâmetros modais, determinados utilizando técnicas de análise modal clássica, e em seguida, através do método proposto (Método das Coordenadas Mistas) representá-Ia no sistema completo. A verificação experimental é feita através de um banco de provas, para o ajuste do comportamento vibracional da estrutura flexível, e sua interação com o subsistema rotor-mancais / Abstract: The analysis of the behavior of foundation and its influence on the whole system response, rotor-bearings-foundation, is of a great importance to investigate the dynamic response of these systems. Modal analysis procedures have been strongly developed in the last decades and have become important tools of analysis in engineering problems that involve rotating machinery and its supporting structure. The new models to analyze the rotating machinery behavior take into account several subsystems interaction, which constitute the whole analyzed system and, thus, the influence of the foundation as well. In this way, this work presents a methodology for dynamic analysis of the foundation using modal analysis techniques to determine its modal parameters(damping factor, natural frequency and generalized mass). The proposed method of mixed coordinates is then applied and the foundation effects are introduced in the complete mathematical model of the rotor-bearings system. In this procedure, the foundation is represented in the whole system through its modal parameters. The experimental validation is conducted in a set-up to fit the vibrational behavior of the flexible structure and its interaction with the rotorbearings system / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Katia Lucchesi Cavalca, Eduardo Paiva Okabe / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T09:22:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santana_PedroMenezes_M.pdf: 1559305 bytes, checksum: 5e83f98a9c2a81717c597a0f31a71208 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Um sistema rotativo, quando gira, pode apresentar precessão no mesmo sentido (precessão direta) ou no sentido contrário (precessão retrógrada) ao da rotação. Estes dois modos combinados podem definir o comportamento da vibração do rotor. A formulação direcional é utilizada para representar os modos de precessão, possibilitando a obtenção da resposta dos modos diretos e retrógrados, separados no domínio da freqüência. O modo retrógrado, que pode ser resultado da anisotropia do sistema, deve ser evitado, já que provoca variações constantes nas tensões de tração e compressão nas fibras do eixo, o que pode propagar trincas e causar falha por fadiga. Este trabalho tem o objetivo de analisar a influência do grau de anisotropia dos mancais e da estrutura de suporte na resposta do modo retrógrado de precessão. Diversas configurações de sistema rotor-mancais foram modelados e estudados, utilizando coordenadas direcionais, para diferentes graus de anisotropia dos mancais flexíveis. Foram utilizados modelos de eixo rígido e flexível, incluindo um modelo de elementos finitos. Diferentes modelos experimentais de fundação foram incorporados ao sistema rotor-mancais. Os principais modos da fundação foram representados por coordenadas principais, e o sistema resultante é, portanto, representado por coordenadas mistas (físicas para o rotor e principais para a fundação). / Abstract: A rotating system, as it spins, can perform a whirling at the same direction (forward whirl) or at the opposite direction (backward whirl). These two whirling modes can define the rotor's vibration behavior. The directional formulation is used in modal analysis to represent the whirling modes, so it can be possible to obtain the forward and backward response separately on the frequency domain. The backward mode, that may occur as a result of the system's anisotropy, must be avoided, since it generates constant variations of the traction and compression tensions at the shaft, which can provoke fatigue failure. The objective of this work is to analyze the influence of the anisotropy degree of the bearings and supporting structure on the backward mode of whirl. Different rotor-bearings configuration where modeled and studied, using directional coordinates, for different bearings' coefficients. Rigid and flexible shaft models where used, including a finite elements model. For a better understanding of the system's response, different experimental supporting structure (foundation) models where incorporated to the rotor-bearings system, and the directional response of the rotor-bearings-foundation system was calculated. The main foundation modes were represented by modal coordinates, and the resulting system is, thus, represented by mixed coordinates (physical coordinates for the rotor and modal coordinates for the foundation). / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica