Neste trabalho são realizadas análises estruturais de edifícios de paredes de concreto moldadas no local e de alvenaria estrutural considerando a interação solo-estrutura e a sequência construtiva. Com solução de fundação em estacas pré-moldadas, cada edifício piloto com 45 metros de altura, formado por 15 pavimentos de parede com pé-direito de 2,80m, apoiado sobre um pilotis de concreto armado de 3 metros de altura é modelado com base em 4 metodologias de análise: (i) O AI_AF, modelo clássico de referência, que admite apoios indeslocáveis e ações instantâneas; (ii) O AE_AF, modelo que inclui as ações evolutivas, incorporando o aumento gradativo de carregamento e rigidez; (iii) O AI_ISE, modelo que incorpora a interação com o solo a partir da aplicação instantânea de ações e (iv) o AE_ISE, modelo mais refinado, que considera a interação com o solo no tempo de construção. As paredes são modeladas em elementos finitos de casca, os pilares de concreto, vigas de transição, estacas e blocos em elementos finitos de barra e o maciço de solo em elementos finitos sólidos isoparamétricos, com o auxílio do software comercial DIANA®. O trabalho evidencia que o modelo clássico de referência, que desconsidera a interação com o solo, não alerta para a necessidade de aumentar a ductilidade das paredes dos pavimentos iniciais em ambos os sistemas construtivos. / This study consist of a structural analyses of concrete walls and masonry building including the soil-structure interaction and the construction process. Each pilot building is 45 meters high, consisting of 15 floors with 2.80 m high. Each floors are seated on pillars of reinforced concrete with 3 meters of height, which were modeled using 4 methodologies: (i) The AI_AF, classic reference model, which adopts fixed foundations and instantaneous action; (ii) The AE_AF is a model, that includes construction loads and incorporates a gradual increasing in load and stiffness; (iii) The AI_ISE model incorporates interaction with the soil and the instantaneous application of actions; and, (iv) AE_ISE, which consists of a more refined model with soil interaction and the time of construction. The concrete walls are modeled based on shell finite elements, the concrete pillars, transition beams, stakes and blocks are modeled based on bar finite element and the soil mass is modelled as an isoparametric solid finite elements. The numerical modelling is conducted using commercial software DIANA®. Results show that the classic reference model, in which the soil-structure interaction is not considered, does not attent to the need of increasing the ductility of the walls in initials floor.

Orientador: Mauro Augusto Demarzo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-07T08:31:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tacitano_Marcelo_D.pdf: 8426940 bytes, checksum: 2052cac2233a599ef85b5133ca5ceec4 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: As estruturas de contenção de valas, normalmente de madeira, aço ou concreto, podem ser constituídas por estacas-prancha, estacas com pranchões, estacões, paredes-diafragma entre outras e precisam ser dimensionadas, de que maneira que atinjam adequadamente os requisitos de funcionalidade, exeqüibilidade, segurança e economia a que se propõem. Dentre os métodos para o seu dimensionamento é possível enquadrá-los em três grandes grupos. Os Métodos Empíricos que se baseiam em resultados de medidas experimentais, os Métodos Semi-Empíricos que admitem como carregamento um diagrama de pressões para ambos os lados da parede, em cada fase de escavação, pressupondo o tipo de grandeza dos deslocamentos e considerando as estroncas e tirantes como apoios fixos e, finalmente, os Métodos Analíticos, que levam em conta as características de resistência e rigidez da estrutura e do maciço e possibilitam o cálculo evolutivo em que os esforços e deslocamentos das fases anteriores são efetivamente levados em conta nos cálculos das fases seguintes. Inicialmente uma ampla revisão bibliográfica sobre os métodos de cálculo de paredes de contenções é apresentada. Após, este trabalho adota como foco de estudo o Modelo de Winkler, através de Método Analítico Unidimensional, que tem sua aplicação prática pela construção do programa CEDEVE (Cálculo Evolutivo de Deslocamentos e Esforços em Valas Escoradas). Este método assimila a parede como uma viga de largura unitária, sendo o solo modelado como molas de comportamento elasto-plástico perfeito incluindo histerese. Estroncas e tirantes, de comportamento elástico, com ou sem esforços iniciais, podem ser introduzidos na estrutura. As ações sobre a estrutura advêm dos empuxos de solo, de água e das eventuais sobrecargas presentes na superfície. Os cálculos são conduzidos de acordo com as fases de escavação, retirando-se as ações (empuxos) e molas correspondentes ao solo escavado e introduzindo-se as estroncas e/ou tirantes a serem instalados, sendo que os esforços e deslocamentos ocorridos nas fases anteriores são devidamente considerados nos cálculos das fases seguintes. O reaterro, quando existir, também é considerado. Um diferencial importante do método de cálculo proposto com relação a outros similares é a possibilidade da inclusão dos efeitos de temperatura nos cálculos dos deslocamentos e esforços, sendo que tais efeitos térmicos podem ser considerados sobre as estroncas, o que promove a tendência de seu alongamento, que sendo parcialmente impedido, gera conseqüentes esforços de compressão e também na própria parede de contenção através de gradientes que induzem flexão, e, portanto também influindo nos esforços sobre o sistema de estroncas. Um estudo prático e numérico é conduzido com o intuito de se validar e verificar o programa CEDEVE, primeiramente testando seus resultados com o programa SAP 2000 e, após, comparando os resultados por ele gerados com vários outros programas disponíveis (SPW2003, DEEP e ESTWIN). O efeito da temperatura sobre as estroncas, calculado pelo CEDEVE, é comparado com alguns resultados de instrumentações disponíveis na bibliografia consultada. Além disso, um estudo comparativo com alguns Métodos Empíricos e Semi-Empíricos é conduzido. De uma forma geral, é possível concluir que o Modelo de Winkler utilizado na modelagem do problema gera resultados satisfatórios e sua relação custo benefício é bastante atraente na análise de paredes de contenção / Abstract: The retaining structures, usually of wood, steel or concrete, can be constituted by sheet pile wall, piles with lagging, ¿in cast¿ pile walls and diaphragm walls among others and need to be designed, so that they reach the requirements about functionality, execution, safety and economy an appropriate way. It is possible divide the design methods in three great groups. The Empirical Methods that has been based on results of experimental measures, the Semi-Empirical Methods that admit as loading a diagram of earth pressures for both sides of the wall, in each excavation phase, presupposing the displacements and considering the struts and anchorage as fixed supports and, finally, the Analytical Methods that take into account the characteristics of strength and stiffness of the structure and soil and they make possible the evolutionary calculation of internal efforts (strut forces, bending moments and shear forces) as well as the displacements, so the previous phases are taken indeed into account in the calculations of the following phases. Initially a wide bibliographical revision on the methods of calculation of retaining structures is presented. After that, this work adopts as focus the Winkler¿s Model, through One-Dimensional Analytical Method that bases the development of the CEDEVE program (Evolutionary Calculation of Displacements and Efforts in Braced Trenches). This program assimilates the wall as a beam of unitary width, being the soil modeled as springs with linear perfectly elastic-plastic behavior including histeresis. Struts and anchorages, of elastic behavior, with or without initials forces, can be introduced in the structure. The actions on the structure occur by the soil pressures, water pressures and eventually overloads in the soil surface. The calculations are performed in agreement with the excavation phases, leaving the actions (soil pressures) and springs corresponding to the dug soil as well as introducing the struts/anchorages, so that the efforts and displacements happened in the previous phases are properly considered in the calculations of the following phases. The process of cover the trench with earth, when it exists, is also considered. A important differential of the CEDEVE program regarding other similar ones is the possibility of the inclusion of the temperature effects in the calculations of the displacements and efforts, and such thermal effects can be considered on the struts, what promotes the tendency of its stretch, that being impeded partially, generates consequent compression and also in the own retaining wall through gradients that induce bending and, therefore, also influencing on the loads on the struts system. A practical and numerical study is done with the intention of validate and verify the CEDEVE program, firstly testing their results with the program SAP 2000 and, after that, comparing the results generated with several other available programs (SPW2003, DEEP and ESTWIN). The effect of the temperature on the struts, calculated by CEDEVE, is compared with some results of available instrumentations in the consulted bibliography. Besides this, a comparative study with some Empirical and Semi-Empirical Methods was done. In general, it is possible to conclude that the Winkler¿s Model used in the modeling of the problem generates satisfactory results and its relationship cost benefit is quite attractive in the analysis of retaining structures / Doutorado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T01:23:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morini_RafaelGiovane_M.pdf: 17374266 bytes, checksum: e5f034607ded57361d157d72f2fb7810 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A dissertação é dedicada ao estudo do comportamento estrutural estático de risers rígidos montados em catenária para aplicações na exploração de petróleo em águas profundas. Estuda-se o problema de equilíbrio estático de risers, no qual é considerado o efeito do peso próprio, do empuxo, e a interação com o solo. Para tanto, utiliza-se do Método de Elementos Finitos Posicional, que é baseado em posições dos nós ao invés de deslocamento nodal, sendo que o referencial utilizado é o Lagrangiano Total. Adota-se a cinemática de Reissner para descrever o comportamento do pórtico plano, na qual são consideradas as deformaçõoes oriundas das tensões de cisalhamento. Utiliza-se o algoritmo de Newton-Raphson para a solução iterativa do problema não linear e o método de penalidades para a solução do problema de contato com o solo. São desenvolvidos estudos comparativos e de sensibilidade de alguns parametros envolvidos no problema de risers com o objetivo de avaliar a influencia do modelo do solo, das condições do contato solo-riser na região de toque sobre o comportamento estático do sistema acoplado. Os resultados são validados com resultados da literatura e por comparação de resultados obtidos com o programa Anflex, atualmente utilizado pela Petrobras. / Abstract: This dissertation is dedicated to the study of static structural behavior of Steel Catenary Riser for applications in oil exploitation in deep waters, considering soil-riser interaction. In this way, the problem of equilibrium static of risers, which is related to the self weight effect, thrust effect and the interaction with the soil is studied. For this purpose, the Positional Finite Element Method was used, which is based on positions of nodes instead of nodal displacements. The Total Lagrangian description was used. The beam's behavior was described with the Reissner kinematics. Newton-Raphson algorithm for iterative solution of nonlinear problem and the method of penalties for the solution to the problem of contact with the ground were used. The influence of soil model and soil-riser interaction conditions on the touch down point are evaluated by comparative studies of sensitivity of some parameters involved in the riser's problem. The results are validated with those from literature as well as they were compared with those provided by the software Anflex, which is currently used by Petrobras company. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Aloisio Ernesto Assan, Persio Leister de Almeida Barros / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T01:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BobadillaGuadalupe_Ulises_D.pdf: 1151597 bytes, checksum: 005fbfba6e1ebd787b740be4f94cbf34 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: As características que determinam o comportamento de uma estrutura sob carregamento dinâmico são as massas dos vários elementos, a rigidez dos seus membros e a dissipação de energia. Para avaliar corretamente a resposta dinâmica de uma estrutura levando em conta os efeitos da interação, é necessário incorporar as propriedades dinâmicas do solo dentro da formulação matemática do modelo físico adotado. Referido à superestrutura, os efeitos da interação alteram a resposta estrutural final, devido à inter-relação dinâmica entre o movimento do solo e o movimento da base de fundação. Conseqüentemente, se primeiro se avalia o movimento da base de fundação [produto da interação solo-estrutura (SSI)], a resposta estrutural final poderá ser resolvida depois via análise modal da superestrutura. Esta conceituação é utilizada no presente trabalho. Aqui, todo o processo de análise é feito no domínio da freqüência. A resposta estrutural é avaliada através da chamada Transformada Implícita de Fourier (ImFT), implementando-se para isto um algoritmo computacional que avalia a resposta dinâmica utilizando a ImFT eficientemente. A ImFT é uma avaliação racional das matrizes envolvendo as transformadas discretas de Fourier (DFT), para num mesmo processo matricial achar a resposta dinâmica estrutural diretamente no domínio do tempo. Correntemente, para a análise no domínio da freqüência tem-se utilizado a FFT (Fast Fourier Transform); embora a FFT seja computacionalmente eficiente, apresenta-se aqui a ImFT, um outro processo computacional alternativo à FFT e bastante eficiente para certos tipos de carregamento tais como uma excitação sísmica, que é o carregamento utilizado nesta pesquisa / Abstract: The characteristics that determine the behavior of a structure under dynamic loading are the masses of various elements, the rigidity of its members and the dissipation of energy. To properly evaluate the dynamic response of a structure taking into account the effects of the interaction, it is necessary to incorporate the dynamic properties of the soil within the mathematical formulation of the physical model adopted. Referred to the superstructure, the effects of interaction modify the final structural response due to the dynamic interrelationship between the soil motion and the base of foundation motions. Consequently, if that first assesses the base of foundation motions [product of the soil-structure interaction effects (SSI)], the final structural response can be assessed later by modal analysis of the superstructure. This concept is used in this work. Here, the whole process of analysis is done in frequency domain. The structural response is evaluated by the so-called Implicit Fourier Transform (ImFT), implementing to this a computational algorithm that assesses the structural dynamic response using the ImFT efficiently. The ImFT is a rational assessment of matrices involving the Discrete Fourier Transform (DFT) for a same matrix process find structural dynamics response directly on time domain. Commonly, for the analysis in the frequency domain has been used the FFT (Fast Fourier Transform), although the FFT is efficiently, presents itself here the ImFT, another alternative computational algorithm and quite competent to certain types of loading such as a seismic excitation which is the loading used in this study / Doutorado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 INICIO1.pdf: 76456 bytes, checksum: 67582e2139003c6e0cbd33eceb443ce2 (MD5) Previous issue date: 2009-10-29 / The joined structure-foundation analysis of buildings is one of the studied themes of Soil- Structure Interaction (SSI). In this research, a numerical tool was developed using the Matlab program to evaluate the soil-structure interaction in buildings, where the problem has been studied in the last years, but has not became a current practice in civil engineering. The developed program, here named as AIEFE, predict the settlement using the Aoki and Lopes (1975) method, using as input data the reaction loads of building columns, calculated in any subroutine of spatial-portico analysis. The commercial program TQS was chosen as this subroutine in the present research. The found foundation settlements were converted in stiffness values and, then, inputted again in the structural analysis, predicting new settlements, but no more considering the foundations as fixed points . The method is iterative, aiming to reach the settlement (or load) convergence. Two examples of buildings supported by piled foundations were analyzed. The first one presented an almost square plant and the other one was typically rectangular. The SSI effects were analyzed in terms of column loads and also stiffness and foundations settlements during the constructive process of the 15-levels studied cases. During the construction of the first building levels, it was observed a greater load and settlement redistribution, due the lower structural stiffness. Using the foundation stiffness instead of settlement values was considered as an efficient process of convergence. It was also observed that the non-linear foundation behavior had a great influence in the structure load redistribution, even on advanced construction stages when the structure stiffness has a great value. / A análise conjunta da estrutura e da fundação de uma edificação é um dos temas estudados dentro do conceito interação solo-estrutura (ISE). Neste trabalho, desenvolveu-se uma rotina de cálculo no ambiente Matlab para avaliar a interação solo-estrutura em edifícios, onde o tema é estudado há algum tempo, mas que ainda não se tornou prática corrente na engenharia civil. O programa desenvolvido, denominado AIEFE, calcula os recalques das fundações utilizando o método de Aoki e Lopes (1975), utilizando como dados de entrada as reações de apoio dos pilares do edifício vindas de uma sub-rotina de cálculo de pórtico espacial, aqui empregando-se o programa TQS. Os recalques encontrados para as fundações são convertidos em rigidezes e então são inseridos na sub-rotina de cálculo estrutural, onde se processa a estrutura novamente, não mais com apoios indeslocáveis. A metodologia é iterativa de forma a buscar a convergência de recalques ou reações de apoio. Dois exemplos de edifícios apoiados sobre blocos de estacas foram analisados. Um possuía uma geometria em planta aproximadamente quadrangular e o outro retangular. Foram avaliados os efeitos da ISE nas reações de apoio, rigidezes e recalques dos pilares durante o processo construtivo dos 15 pavimentos dos exemplos estudados. Observou-se que nos primeiros pavimentos, devido a menor rigidez da estrutura, tem-se maior redistribuição de carga, recalques e rigidezes nos pilares, e que o processo iterativo em termos de rigidez é bastante eficaz. Verificou-se, também, que o comportamento carga-recalque não-linear das fundações influenciou bastante no comportamento de carga, rigidezes e recalques dos pilares, mesmo em estágios avançados da obra, quando a rigidez da estrutura já era bastante grande.

Este trabalho consiste no estudo dos fatores envolvidos no projeto estrutural de pontes, mais especificamente aqueles relacionados com o comportamento dos seus pilares. A análise é efetuada mediante uma modelagem única da estrutura integrada ao maciço de solos, onde as não-linearidades física e geométricas e interação solo-estrutura são consideradas. Inicialmente é feita uma abordagem sobre a concepção do projeto dos pilares e seus arranjos, destacando os problemas diretamente envolvidos no seu cálculo. É apresentada uma formulação simples, baseada em uma só fibra ativa, para levar em consideração a não linearidade física do concreto armado. A não-linearidade geométrica é tratada quanto aos seus aspectos e critérios de utilização, e também é apresentada uma formulação baseada na Energia Potencial Total para a obtenção da matriz de rigidez tangente da estrutura. O maciço de solos é modelado com dispositivos discretos parametrizados através de curvas de resistência lateral p-y. Os aparelhos de apoio são modelados através de elementos de contato devidamente parametrizados. Finalmente, são incluídos alguns exemplos numéricos de casos típicos de pontes / This work deals with the study of factories involved in bridge structural design, specifically in regards with column behavior. The analysis is made by a unique model integrated in the soil massy, where the geometric and physics non-linearity and soil-structure interactions are taken into account. At first, it is made an approach about criteria and details of bridge column design. It is showed a simple formulation; based in one unique active fiber discretization, to consider the physics non-linearity of reinforced concrete Main aspects of geometrical non-linearity are presented. Also it is showed a formulation based in Total Potential Energy in order to obtain the structure tangent stuffiness matrix. The soil massy is modeled with discrete mechanisms by p-y lateral resistance curves. The bearing cushion pads are modeled by contact elements. At end, they are included some numerical examples of bridge typical structures

Aplica-se uma formulação Lagrangeana total do Método dos elementos Finitos (MEF) baseada em posições para obter a resposta dinâmica não linear de risers bidimensionais em contato com o leito do mar. Os elementos finitos adaptados e aplicados nas soluções são de barras curvas de pórtico com cinemática de Reissner. Os risers são estruturas cilíndricas e esbeltas utilizadas na indústria offshore para transportar desde o fundo do mar até a plataforma gases, óleos, minerais ou lodo, entre outros produtos. Na modelagem dessas estruturas, destacam-se três problemas de imediato, são eles: a determinação da catenária inicial da tubulação, o comportamento estrutural após a aplicação de deslocamentos severos no topo do riser quando ancorado à plataforma ou embarcação flutuante e o contato do riser com o leito do mar. Estes problemas resultam ou são agravados pela forte instabilidade presente nessas estruturas em razão da grande relação entre a extensão dos dutos e sua rigidez transversal. Para obter a configuração inicial, três técnicas de penalização foram desenvolvidas e comparadas. A primeira utiliza a redução progressiva da rigidez da seção transversal do riser, a segunda aplica a penalização direta nos deslocamentos nodais do riser e a terceira emprega uma solução dinâmica amortecida com redução progressiva da massa e do amortecimento. As técnicas são comparadas entre si e com resultados das bibliografias. A metodologia desenvolvida para a aplicação de deslocamentos severos no topo do riser é fundamentada na suavização da posição tentativa, através de fórmula empírica baseada na remodelagem de malhas da mecânica dos fluidos. Discretiza-se o solo com molas distribuídas, de comportamento linear e não linear físico, cuja influência nodal é desenvolvida consistentemente. De forma geral a introdução dessas molas é feita através da técnica da penalização da energia potencial total. Descreve-se o comportamento não linear, comumente utilizado para solos coesivos argilosos, com um modelo P-y que considera a penetração inicial, a elevação, assim como a repenetração e alguns ciclos de carregamento e descarregamento delimitados pelas curvas das cargas extremas. Uma técnica de moderação das penalidades é utilizada para auxiliar no problema de contato entre o solo e o riser. Além desses aspectos específicos do trabalho, implementaram-se na formulação do MEF as ações decorrentes de carregamentos de flutuação, peso próprio, forças das correntes do mar e condições de contorno (forças e deslocamentos) devidas às ondas do mar. Realiza-se a integração temporal pelo método clássico de Newmark. A formulação desenvolvida junto com as estratégias implementadas mostram-se adequadas e precisas para o tratamento de risers. / A total Lagrangian Finite Element Method (FEM) formulation based on positions is applied to achieve the static and dynamic responses of two dimensional risers that touch the seabed. The adapted finite elements to model risers are curved frame elements based on the Reissner kinematics. Risers are cylindrical slender structures used in the offshore industry to transport from the underground mineral resources (gas, petroleum, mud etc) to the platforms or vessels. In the analysis of this kind of structure three problems immediately arise, that are: the determination of the initial static position (catenary) of the riser, its dynamic behavior when subjected to severe loads or displacements at the top (floating platforms or vessels) and the interaction among the riser and the seabed. These problems come from or are worsened by the strong instability resulting from the large rate between the extension and the transverse dimension of the riser. In order to solve the initial position three techniques are developed and compared. The first uses a progressive reduction of the transverse stiffness of the riser, the second applies a direct penalization on the nodal displacements of the riser and the third employs a dynamic solution with mass and damping reduction. The achieved results are compared with the ones available in literature. The developed methodology to apply severe displacements at the top of risers is a smoothing procedure of the first trial position, based on a strategy of remeshing used in fluid-structure interaction analysis. The soil (seabed), with linear or non-linear behavior is represented by distributed springs and their nodal influence is consistently developed. In a general way the introduction of these springs is done penalizing the total potential energy function. The non-linear behavior, commonly used for cohesive and clayey soil, is done by a P-y model that takes into account the initial penetration, the elevation, as well as some cyclical loads established by extreme curves. A moderation technique of penalty is used to improve the convergence of the soil-structure interaction process. In addition to these specific aspects of the thesis, there are implemented actions resulting from floating, selfweight, sea streams, and waive forces. The time integration is performed by the Newmark method. Examples reveal that the developed formulation and the proposed strategies are adequate to model submersed risers in contact with the seabed.

Realiza-se o estudo dos efeitos globais causados pela interação solo-estrutura em edifícios de paredes de concreto moldadas no local sobre fundações profundas. Propõe-se um modelo simplificado para a análise estrutural elástica linear de edifícios de paredes de concreto com a utilização exclusiva de elementos finitos de barra. O modelo proposto contempla a influência da deformabilidade das fundações e o efeito arco que ocorre nas paredes de concreto suportadas por pavimentos de transição ou elementos de fundação. O efeito da interação solo-estrutura é simulado por meio da aplicação de coeficientes de rigidez nos apoios da estrutura, calculados por uma ferramenta computacional desenvolvida neste trabalho. O desempenho do modelo proposto é avaliado por meio da comparação com modelo de referência mais refinado que utiliza elementos finitos de casca para discretizar a estrutura por completo. Realizam-se estudos de caso de edifícios de paredes de concreto de múltiplos pavimentos, com estruturas de transição e fundações deformáveis sujeitos ao carregamento vertical. O modelo simplificado proposto se mostrou adequado para a análise estrutural dos edifícios de paredes de concreto moldadas no local com carregamento vertical estudados neste trabalho. Os resultados obtidos indicam que a interação solo-estrutura altera o fluxo de tensões nos edifícios de maneira significativa, causando importante redistribuição de esforços nos elementos estruturais e não deve ser desprezada no dimensionamento da estrutura. Observou-se, também, a redução dos valores de recalques máximos e, principalmente dos recalques diferenciais dos apoios dos edifícios estudados. / This work aims at the investigation of the global effects caused by soil-structure interaction in reinforced concrete wall buildings on deep foundations. A simplified model is proposed for the linear structural analysis of reinforced concrete wall buildings with the exclusive use of beam finite elements. The proposed model includes the influence of the foundations deformability and the arch effect that occurs in concrete walls supported by beams or foundation elements. The effect of soil-structure interaction is simulated by applying stiffness coefficients in the supports of the structure. The stiffness coefficients are calculated by a computational tool developed in this work using an iterative process. The performance of the proposed model is evaluated by comparison of the results with a reference model that uses refined shell finite elements to represent the whole structure. Three reinforced concrete wall multi-story buildings subject to vertical loading were used as case studies in order to evaluate the influence of the soil-structure interaction in the structural behavior. The study concludes that the proposed simplified model is adequate to the structural analysis of reinforced concrete wall buildings with vertical loads studied in this work. The results indicate that the soil-structure interaction significantly modifies the stress flow in the buildings, causing significant redistribution of internal forces and should not be neglected in the design of the structure. It was also observed a reduction of the maximum values of settlements, and especially the differential settlements of the supports of the analyzed buildings.

Esta tese apresenta os princípios e a formulação de um modelo não-linear de atrito estático em interface de concreto areia. A hipótese básica para desenvolvimento das equações consiste na ocorrência do atrito de deslizamento (atrito verdadeiro), do atrito de rolamento (rearranjo das partículas) e da dilatância (variação de volume durante o cisalhamento). A solução analítica do modelo considera o efeito da rugosidade da superfície de contato, da curva granulométrica da areia e do seu estado de compacidade inicial. Foram realizados ensaios de cisalhamento direto com carga normal constante em interface de contato entre concreto e areia com seção de 500 mm x 500 mm com o objetivo de permitir a calibração do modelo proposto. É discutida e sugerida a incorporação da equação constitutiva desse modelo em análises de interação solo-estrutura via método dos elementos finitos. Sua aplicabilidade é demonstrada através da análise 1D e 2D de estacas de atrito executadas em areia e submetidas a carregamentos de compressão / This thesis presents the principles and formulation underlying a concrete-sand interface nonlinear static friction model. The basic hypothesis employed in the development of the model equation takes into account the interface sliding friction (true friction), a rolling friction (particle rearrangement) and dilatancy(volume variation during shear). The model analytical solution considers the effect of roughness of the contact surface, the grain size distribution and its initial state of compactness of the sand. To calibrate the proposed model, a direct shear stress test under constant load was carried out along a 500mm x 500mm section concrete-sand interface. Furthermore, a discussion and suggestion of the inclusion of the model constitutive equation applied to the analysis of soil-structure interaction using the finite element method are presented. The applicability of the proposed model is proven through the analysis of 1-D and 2-D skin friction piles made of sand mass subjected to compression load

The mechanical model usually adopted in the design of transmission lines (TL) latticed steel towers is very simple, using spatial truss and frame elements, and solved by a linear static or non-linear geometric analysis. In the event of rupture of a conductor cable or a shield wire the loading is considered through static equivalent loads , and foundations are usually modeled how undeformable supports. This work evaluated the response of two TL latticed steel towers subjected to the cable rupture, considering the influence of foundation flexibility in the model and type of analysis, i. e., with a dynamic analysis in time domain and a static analysis with the static equivalent loads , usually adopted in design practice. In dynamic analysis, direct explicit numerical integration of the equations of motion in the time domain was adopted, using the central finite differences scheme, and the model included all components of a TL: the towers, the conductor cables, the shield wires, the insulator strings and the foundation elements, in order to evaluate the influence of boundary conditions on the results. Finally, the results of dynamic analysis of towers, in terms of displacements at the top, support reactions and maximum loads in some selected bars are compared with the results of static analysis. / O modelo mecânico usualmente adotado no projeto de torres metálicas treliçadas é bastante simples, utilizando elementos de treliça e/ou pórtico espacial, e resolvido através de uma análise estática e linear ou não linear geométrica. Nas hipóteses de carga de ruptura de um cabo condutor ou um cabo pára-raios o carregamento é considerado através de uma carga estática equivalente , e as fundações geralmente são modeladas com apoios indeslocáveis. Neste trabalho é avaliada a resposta de duas torres metálicas treliçadas de linhas de transmissão (LT) submetidas à hipótese de carga de ruptura de um cabo condutor, considerando a influência da flexibilidade da fundação no modelo e do tipo de análise, isto é, com uma análise dinâmica no domínio do tempo e uma análise estática com as cargas estáticas equivalentes usualmente adotadas na prática de projeto. Na análise dinâmica, o modelo deve contemplar todos os elementos de uma LT, ou seja, as torres, os cabos condutores, os cabos pára-raios e as cadeias de isoladores, a fim de se availar a influência das condições de contorno nos resultados. Por fim, os resultados da análise dinâmica das torres, em termos de deslocamentos no topo e esforços máximos em algumas barras, devem ser comparados com os resultados da análise estática, para que possam ser elaboradas sugestões nos procedimentos de projeto deste tipo de estrutura.