Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4478049 bytes, checksum: 71c0114233fc7284f49a0d4753d167c9 (MD5) Previous issue date: 2013-07-05 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The growth of the real estate market in Brazil, mainly for ranges middle and low income is an incentive to the use of structural masonry, due to the economy and rationality generated by the system. These factors serve as incentives to companies that are inserted in this branch to invest in research, in the use of new materials and processes for the analysis, and more sophisticated dimensioning, which allow the assessment of critical situations more quickly. In this context, the use of computer programs make it possible to obtain a rationalized design, helping to increase the accuracy and efficiency factors. Until recently, the dimensioning of structural masonry was done based on the method of Allowable Stresses. In the Brazilian current standards for structural masonry of concrete blocks (ABNT NBR 15961-1:2011) and ceramic blocks (ABNT NBR 15812-1:2010), the method of calculation used is the Method of Limit States, which has a semiprobabilistic base. This method considers that a safe structure is the one that has not reached any limit state during its lifetime. This work presents a computational tool, developed in the AutoLISP language and DCL, which is able to perform the structural analysis and dimensioning of masonry buildings by the Method of Limit States. The program also allows the determination of the efforts in structural masonry walls, subjected to vertical loads (self weight and reactions from the slabs), as well as the horizontal loads (wind and state of being out of plumb ) . For vertical actions, the program uses the method of isolated walls and wall groups , and for the horizontal actions, allows it to take into consideration whether or not the existence of flange in panels bracing. The developed tool uses the same platform used for the graphic designs in general (AutoCAD). Among other facilities, the tool allows, in an interactive way, the automatic interpretation of the structural elements of the building (walls and slabs) and the distribution of the actions. The application also allows the creation of a memorial of calculating for steps of obtaining the vertical and horizontal actions and the tensions, besides another, aside, for sizing and other checks. Is presented a comparison between manual calculation and the results generated by the program for a four-story masonry building. The differences found in the comparison were lower than 2.0%. The application developed has shown great efficiency, ease to use, and rapid evaluation of masonry designs. / O crescimento do mercado imobiliário no Brasil, principalmente para as faixas de renda média e baixa é um incentivo ao uso da alvenaria estrutural, em virtude da economia e racionalidade geradas pelo sistema. Esses fatores servem de incentivos às empresas que estão inseridas nesse ramo para investirem em pesquisas, no uso de novos materiais e em processos de análise e dimensionamento mais sofisticados, que permitam avaliar as situações críticas com maior rapidez. Neste contexto, o uso de programas computacionais possibilitam a obtenção de um projeto racionalizado, contribuindo para o incremento dos fatores precisão e eficiência. Até pouco tempo atrás, o dimensionamento da alvenaria estrutural era feito com base no Método das Tensões Admissíveis. Nas normas atuais de alvenaria estrutural de blocos de concreto (ABNT NBR 15961-1:2011) e de blocos cerâmicos (ABNT NBR 15812-1:2010), o método de cálculo utilizado é o Método dos Estados Limites, que possui base semiprobabilística. Este método considera uma estrutura segura aquela que não atinge nenhum estado limite durante a sua vida útil. Neste trabalho apresenta-se uma ferramenta computacional desenvolvida em linguagem AutoLISP e DCL capaz de realizar a análise e o dimensionamento de edifícios de alvenaria estrutural pelo método dos estados-limite. O programa permite a determinação dos esforços em paredes estruturais de alvenaria submetidas às ações verticais (peso próprio e reações das lajes), assim como às ações horizontais (vento e desaprumo). Para as ações verticais, o programa utiliza o método das Paredes isoladas e o método de Grupos de paredes, e para as ações horizontais, permite-se levar em consideração ou não a existência de abas nos painéis de contraventamento. A ferramenta desenvolvida utiliza a mesma plataforma gráfica empregada para os desenhos de projeto em geral (AutoCAD). Dentre outras facilidades, a ferramenta permite, de uma maneira interativa, a interpretação automática dos elementos estruturais da edificação (lajes e paredes) e a distribuição das ações atuantes. O aplicativo permite ainda a geração de um memorial de cálculo para as etapas de obtenção das ações verticais e horizontais e das tensões, além de outro, à parte, para o dimensionamento e as demais verificações. Para validar o módulo, é apresentada uma comparação entre o cálculo manual e os resultados gerados pelo programa para um edifício padrão de alvenaria estrutural de quatro andares. As diferenças encontradas na comparação foram menores que 2,0%. O aplicativo desenvolvido demonstrou grande eficiência, facilidade de uso e rapidez na avaliação de projetos de alvenaria estrutural.

Diploma thesis describes the design of main structure reinforcement of the railway bridge ,,Gagarin’’ in the 5,872 km of route Český Těšín – Ostrava Kunčice. Reinforcement is achieved by combination of composite slab-shaped channel with the continuous gravel ballast and free additional prestressing cables. There are 3 variants for which the design and assessment of main structure is performed. Evaluation of the options is performed on basis of calculations. There are made additional calculations and drawings for best variant.

It is of interest to investigate extended usability of Saab’s Deployable Aircraft Maintenance facility(DAM) with respect to Eurocode standards. One of the features of the deployable hangar is that it shouldcomply with the structural strength standards for permanent buildings which requires compliance withEurocodes.Eurocodes are European standards which deals with the development of building and structural design.Compliance with Eurocodes works as a proof of requirement for mechanical strength, stability andsafety of structures. The Eurocodes were created by the European Committee for Standardization withthe intent to simplify technical obstacles and enable trade within Europe and elsewhere.The thesis has resulted in the creation of a Finite Element Model (FE-Model) of the deployable hangar,for which different loading combinations have been applied. From the FE-results, trade-off curves havebeen generated that show the effect that the different loading conditions have on the differentcomponents of the hangar. This is done for the current configuration of the hangar and for differentproduct variants. The analysis includes the effects of increased load levels.From the trade-off curves it is possible to see to what extent the hangar can withstand increased load.This is being measured with a Eurocode ratio. It has been found that the Eurocode ratio is directlydependent on increase of loads i.e. increased loads give a linear increase in Eurocode ratio for most ofthe components studied. The product variants consists of different lengths of the hangar. From the studyit has been found that adding or removing sections does not have a substantial effect on the strength ofthe hangar and the Eurocode ratio mostly remains constant. In addition the most critical componentshave been found and design suggestions have been proposed to improve the strength of the hangarwithin compliance with Eurocodes.

Résumé : Plusieurs tremblements de terre passés ont montré que face aux séismes, les ponts peuvent être les points faibles d’un réseau de transport. Néanmoins, les retours des expériences postsismiques ainsi que les études théoriques et expérimentales effectuées par les chercheurs et les ingénieurs de la pratique ont permis de faire évoluer les règles de l'art relatives au comportement sismique des ponts. Un des résultats de cette évolution est le dimensionnement basé sur la performance sismique (DBPS). En bref, le DBPS tente de concevoir des structures qui atteindront un état limite de performance déterminé lorsqu’ils sont soumis à un séisme d’une intensité donné. Toutefois, dans l'optique du DBPS, il est primordial de situer les états limites des composantes principales des ponts, principalement des piliers, de manière mesurable plutôt que phénoménologique. Lors du développement de courbes de fragilité des ponts au Québec, il est apparu que les états limites des piliers de ponts n'étaient pas clairement définis. Un programme de recherche expérimental a donc été conçu pour déterminer les états limites des piliers de pont en béton armé. Le projet comprend l’essai d’un poteau en béton armé à échelle réelle soumis à des cycles de chargement latéral en plus d’une charge axiale constante représentative du niveau de chargement réel. Le poteau reproduit les propriétés exactes des piliers du pont Chemin des Dalles (Trois-Rivières, Québec). Ce projet de recherche vise à améliorer l’évaluation de la fragilité sismique des ponts actuels du réseau routier québécois et à optimiser le dimensionnement sismique des futures structures selon l’approche basée sur la performance sismique. En particulier, le projet cherche à répondre aux incertitudes importantes qui subsistent sur la description quantitative des états limites des piliers de ponts en béton armé, particulièrement au niveau des déformations associées. / Abstract : Several past earthquakes have shown that bridges can be the weak points of a transport network. Nevertheless, returns of the post-seismic experiences as well as theoretical and experimental studies made by researchers and practice engineers allowed the art rules evolution related to the seismic behavior of bridges. One result of this evolution is the seismic performance based design (DBPS). In brief, the DBPS tries to design structures which will reach a certain limit state of performance when they are submitted to an earthquake of a given intensity. However, in the optics of the DBPS, it is essential to define the limit states of the main components of bridges, mainly for columns, in a measurable way rather than phenomenological. During the development of the fragility curves of bridges in Québec, it seemed that the limit states of the bridges columns were not clearly defined. An experimental research program was thus designed to determine the limit states of the reinforced concrete bridge columns. The project includes the testing of a large-scale reinforced concrete bridge column submitted to lateral cycles load in addition to a constant axial load which represented the real dead load level. The column reproduces the exact properties of the Chemin des Dalles bridge columns (Trois-Rivières, Québec). This research project aims to improve the evaluation of the seismic fragility of existing bridges of Québec road network and optimize the seismic design for future structures according to the performance based seismic approach. In particular, the project seeks to address the significant uncertainties which remain on the quantitative description of the limit states of the reinforced concrete bridge columns, particularly at the associated deformations level.

Natural Hazards are a risk to buried gas pipeline infrastructure, but these risks are difficult to assess and quantify. This can often lead to the risks not being properly identified by pipeline owners. The risk to pipelines within landslide areas are particularly difficult to assess given the complex nature of landslide movements and the soil-pipeline interaction mechanisms imposing loads on a pipeline. This thesis research examines the relationship between ground movements and strains/stresses in buried pipelines through field measured ground movements and in-situ measured pipe strains/stresses. The pipe stresses and strains are then used to estimate probability of pipeline failure and risk based on RBDA limit states approaches. Within Manitoba Hydro’s pipeline network, three at-risk landslide areas (riverbank and deep river valleys) were selected for detailed studies. A field investigation and monitoring program was undertaken to assess possible sources of load and stresses on pipelines. Soil, ground, and pipe instrumentation were installed at the sites and monitored over a four year period. Monitoring results identified soil near the pipeline does not freeze, and ground movements at valley sites are slow moving (<50 mm/year) landslides. The monitoring results also showed pipe stresses and behaviour were affected by backfilling, changes in river levels, thermal affects, soil-pipe relaxation, and ground movements. Pipe push tests were conducted in conjunction with FEM modelling to examine pipe adhesion and to possible explain the pipe behaviour observed. Several ultimate and serviceability limit states pipe failure modes were assessed using the measured pipe stresses. Statistical analysis was undertaken to calculate the probability of pipeline failure for the various limit states failure modes and compared against limit states targets for several scenarios (backfill loads, initial stress-state of the pipeline, other pipelines within Manitoba Hydro network). Overall, the probability of failure estimates were generally insignificant or low due to a postulated soil-pipe relaxation mechanism which is causing a repeated release in longitudinal pipe stresses as the landslide continues to accumulate ongoing ground movements. Three mechanisms are presented and discussed. The statistical analysis indicate pipelines within Manitoba Hydro’s network may exceed limit states targets for yielding and local buckling depending on the loading scenario and the class of the pipeline within the landslide area. The outcome of the research was used to develop a risk managements system to examine geotechnical hazards within Manitoba Hydro’s pipeline network. Specifically, risks associated with ground movements along natural slopes and at river crossings are examined within the system. / October 2016

Neste trabalho é realizado o estudo dos coeficientes parciais de segurança utilizados em normas de projeto estrutural. O trabalho é fundamentado na teoria de confiabilidade estrutural, que permite uma representação explícita das incertezas envolvidas em resistências e ações, e resulta em uma estimativa quantitativa da segurança estrutural: o índice de confiabilidade. O trabalho aborda uma metodologia de calibração de norma que permite obter o conjunto de coeficientes parciais de segurança que minimiza as variações dos índices de confiabilidade das mais diversas estruturas projetadas segundo uma norma de projeto, em relação ao índice de confiabilidade alvo utilizado na calibração. Uma calibração inicial é feita utilizando um índice de confiabilidade alvo igual a 3,0, mas diferentes índices de confiabilidade também são considerados. A análise é feita para elementos estruturais de aço. A calibração é feita para dois formatos de norma distintos. No formato das normas americanas (ANSI/AISC), um conjunto de coeficientes parciais de segurança é obtido para cada expressão de combinação de ações. No formato da norma Brasileira e Européia, um único conjunto de coeficientes parciais (e de coeficientes de combinação) é obtido, para uma única expressão de dimensionamento. Os coeficientes parciais de segurança obtidos para os dois formatos são comparados com os coeficientes utilizados atualmente na norma brasileira ABNT NBR8800:2008. Os índices de confiabilidade resultantes também são comparados, para as diferentes combinações de ações, em função da razão de proporcionalidade entre as diferentes ações. Os resultados obtidos mostram que os coeficientes parciais de segurança utilizados na norma brasileira ABNT NBR8800:2008 levam a uma variação significativa dos índices de confiabilidade. No trabalho, é obtido um conjunto de coeficientes que reduz esta variação, proporcionando maior uniformidade dos índices de confiabilidade. Estes resultados sugerem que uma revisão dos coeficientes parciais utilizados na norma brasileira ABNT NBR8800:2008 pode ser recomendável. Esta recomendação, no entanto, depende de um aprofundamento da investigação iniciada neste trabalho, uma vez que os resultados obtidos não refletem todas as situações de projeto cobertas por esta norma. / This study addresses the partial safety factors used in structural design codes. The study is based on the theory of structural reliability, which allows an explicit consideration of the uncertainties in material strengths and load actions, and results in a quantitative measure of structural safety: the reliability index. A calibration methodology is considered, which allows one to find a set of partial safety factors that minimizes the variations on reliability indexes, for all structures designed within a code, with respect to a pre-selected target reliability. An initial calibration is performed for a target reliability index 3,0, but other target reliabilities are also considered. The analysis is limited to steel structural members. The calibration is made for two distinct code formats. In the ANSI/AISC code format, a set of partial factors is obtained for each load combination expression. In the Brazilian and European code formats, one single set of partial (and load combination) factors is obtained, for a single load combination expression. Partial safety factors obtained for both code formats are compared with partial factors used in National Brazilian code ABNT NBR8800:2008. The resulting reliability indexes are also compared, for the distinct load combination expressions, in terms of the proportionality ratios between the distinct actions. Results obtained in the study show that the partial safety factors used in ABNT NBR8800:2008 lead to significant variation on reliability indexes. Another set of partial safety factors is obtained in the study, which provides greater uniformity of reliability indexes. These results suggest that a revision of partial safety factors adopted in ABNT NBR8800:2008 might be recommended. This recommendation, however, is dependent on a deepening of the investigation started in this study, which does not reflect all design situations covered by the design code.

Neste trabalho foram discutidos os aspectos de dimensionamento e verificação da segurança de elementos estruturais de concreto armado considerando a não-linearidade dos materiais. O estudo abordou uma nova proposta para a verificação simultânea dos estados limites últimos (ELU) e dos estados limites de serviço (ELS) para elementos de concreto armado submetidos à flexão, voltada especialmente para aplicações considerando a não-linearidade física utilizando o método dos elementos finitos. As propostas alternativas apresentadas na consideração de coeficientes minoradores das resistências dos materiais, trataram da utilização de valores médios para as relações tensão-deformação e para as resistências dos materiais; valores de referência que permitiram a composição de coeficientes globais de segurança, que independem da ruptura ser causada por esgotamento da capacidade resistente do concreto ou do aço e, finalmente, valores médios para as relações tensão-deformação no aço e no concreto, com limitação das resistências em seus valores de projeto. Foram analisadas seções transversais retangulares e do tipo T submetidas à flexão pura, com o uso das propostas alternativas. Foram, também, estudadas vigas isostáticas e hiperestáticas incluindo a verificação das reservas da capacidade resistente da estrutura, sendo que foi considerada a redistribuição dos esforços internos no caso hiperestático. As análises realizadas serviram de base para assumir-se que a terceira proposta anteriormente citada, é a mais adequada e a que atendeu, simultaneamente, às verificações dos ELU e ELS; o que a torna viável para aplicações práticas / The present work deals with dimensioning and verification of the safety conditions of reinforced concrete structural elements, taking into account the material non-linearity. It includes a new proposal for the simultaneous verification of the ultimate limit states (ULS) and the serviceability limit states (SLS) for reinforced concrete bending elements, enhancing finite element applications with physical non-linearities. The alternative proposals for the material safety factors include the use of mean values for the stress-strain relationships and the strength of materials; reference values that allow the composition of global safety coefficients that do not dependent on the type of failure, brittle in the concrete or ductile in the steel and, finally, means values for the concrete and steel stress-strain relationships, keeping the stresses always lower than the design strength values. Rectangular and T-type cross-sectional areas in pure bending were analyzed, using the alternative proposals. Statically determinate and hyperstatic beams were also studied to verify the safety conditions, including the redistribution of the internal forces in the hyperstatic cases. According to the analyses performed it is apparent that the third proposal is the most adequate and satisfies simultaneously the ULS and SLS verifications, being viable for practical applications

As ações presentes durante a construção de estruturas de edifícios em concreto armado são significantemente influenciadas pelo processo construtivo e podem ultrapassar a capacidade resistente definida no projeto estrutural. Os pavimentos recém concretados são suportados por pavimentos previamente concretados, através de um sistema de fôrmas, escoras e reescoras. Se houver fissuração prematura os pavimentos terão maiores deformações ao longo do tempo. Assim sendo, o trabalho apresenta um procedimento de análise estrutural que leva em conta a seqüência natural de construção. A definição das ações nos pavimentos durante a construção estabelece a história de carregamentos dos elementos estruturais do início ao fim da obra. Os modelos tridimensionais (utilizando o método dos elementos finitos) aqui apresentados consideram que o tempo altera as propriedades de resistência e deformabilidade do concreto antes dos 28 dias. Com isso, é definido um novo método para a determinação da distribuição das ações de construção entre o sistema de escoramento e os pavimentos interligados (Método Aproximado). Além disso, propõe-se uma nova metodologia para verificação dos estados limites considerando a existência das etapas de construção. / The loads during construction of multistory reinforced concrete structures are significantly influenced by the construction schedule and can exceed the supporting structure\'s design capacity. The fresh floors are supported by previously cast floors, through a system of forms, shores and reshores. If cracked prematurely, the floors will have larger time-dependent deflections. Then, the text presents a procedure for structural analysis that takes into account the natural sequence of construction. Definition of the loads on floors during construction provides a view of the history of structural element loads from the beginning to the end of construction work. The tridimensional models (using the finite element method) presented herein considers that the time affects the strenght and deformability properties of concrete before 28 days. Then, a new method for determining how the construction loads are distributed among the shoring system and the interconnected floors is defined (Approximated Method). Further, a new methodology for the limit states verification taking into account the construction phases is proposed.

Neste trabalho foram discutidos os aspectos de dimensionamento e verificação da segurança de elementos estruturais de concreto armado considerando a não-linearidade dos materiais. O estudo abordou uma nova proposta para a verificação simultânea dos estados limites últimos (ELU) e dos estados limites de serviço (ELS) para elementos de concreto armado submetidos à flexão, voltada especialmente para aplicações considerando a não-linearidade física utilizando o método dos elementos finitos. As propostas alternativas apresentadas na consideração de coeficientes minoradores das resistências dos materiais, trataram da utilização de valores médios para as relações tensão-deformação e para as resistências dos materiais; valores de referência que permitiram a composição de coeficientes globais de segurança, que independem da ruptura ser causada por esgotamento da capacidade resistente do concreto ou do aço e, finalmente, valores médios para as relações tensão-deformação no aço e no concreto, com limitação das resistências em seus valores de projeto. Foram analisadas seções transversais retangulares e do tipo T submetidas à flexão pura, com o uso das propostas alternativas. Foram, também, estudadas vigas isostáticas e hiperestáticas incluindo a verificação das reservas da capacidade resistente da estrutura, sendo que foi considerada a redistribuição dos esforços internos no caso hiperestático. As análises realizadas serviram de base para assumir-se que a terceira proposta anteriormente citada, é a mais adequada e a que atendeu, simultaneamente, às verificações dos ELU e ELS; o que a torna viável para aplicações práticas / The present work deals with dimensioning and verification of the safety conditions of reinforced concrete structural elements, taking into account the material non-linearity. It includes a new proposal for the simultaneous verification of the ultimate limit states (ULS) and the serviceability limit states (SLS) for reinforced concrete bending elements, enhancing finite element applications with physical non-linearities. The alternative proposals for the material safety factors include the use of mean values for the stress-strain relationships and the strength of materials; reference values that allow the composition of global safety coefficients that do not dependent on the type of failure, brittle in the concrete or ductile in the steel and, finally, means values for the concrete and steel stress-strain relationships, keeping the stresses always lower than the design strength values. Rectangular and T-type cross-sectional areas in pure bending were analyzed, using the alternative proposals. Statically determinate and hyperstatic beams were also studied to verify the safety conditions, including the redistribution of the internal forces in the hyperstatic cases. According to the analyses performed it is apparent that the third proposal is the most adequate and satisfies simultaneously the ULS and SLS verifications, being viable for practical applications

As ações presentes durante a construção de estruturas de edifícios em concreto armado são significantemente influenciadas pelo processo construtivo e podem ultrapassar a capacidade resistente definida no projeto estrutural. Os pavimentos recém concretados são suportados por pavimentos previamente concretados, através de um sistema de fôrmas, escoras e reescoras. Se houver fissuração prematura os pavimentos terão maiores deformações ao longo do tempo. Assim sendo, o trabalho apresenta um procedimento de análise estrutural que leva em conta a seqüência natural de construção. A definição das ações nos pavimentos durante a construção estabelece a história de carregamentos dos elementos estruturais do início ao fim da obra. Os modelos tridimensionais (utilizando o método dos elementos finitos) aqui apresentados consideram que o tempo altera as propriedades de resistência e deformabilidade do concreto antes dos 28 dias. Com isso, é definido um novo método para a determinação da distribuição das ações de construção entre o sistema de escoramento e os pavimentos interligados (Método Aproximado). Além disso, propõe-se uma nova metodologia para verificação dos estados limites considerando a existência das etapas de construção. / The loads during construction of multistory reinforced concrete structures are significantly influenced by the construction schedule and can exceed the supporting structure\'s design capacity. The fresh floors are supported by previously cast floors, through a system of forms, shores and reshores. If cracked prematurely, the floors will have larger time-dependent deflections. Then, the text presents a procedure for structural analysis that takes into account the natural sequence of construction. Definition of the loads on floors during construction provides a view of the history of structural element loads from the beginning to the end of construction work. The tridimensional models (using the finite element method) presented herein considers that the time affects the strenght and deformability properties of concrete before 28 days. Then, a new method for determining how the construction loads are distributed among the shoring system and the interconnected floors is defined (Approximated Method). Further, a new methodology for the limit states verification taking into account the construction phases is proposed.