Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Verifica-se que a maioria dos acidentes com estruturas de concreto ocorrem durante a etapa de construÃÃo, devido principalmente à falha na estabilidade de seus escoramentos. à importante ressaltar que esses acidentes podem ocasionar perdas de vidas, atrasos significativos nas obras, danos materiais e perdas financeiras. Os escoramentos sÃo estruturas provisÃrias responsÃveis por resistir aos esforÃos e aÃÃes provenientes das etapas de execuÃÃo da estrutura de concreto, incluindo o lanÃamento do concreto, o peso das fÃrmas e armaÃÃo, peso prÃprio do concreto, trabalhadores, equipamentos, alÃm de possÃveis sobrecargas. Inicialmente foram elaborados modelos de elementos finitos de barra para o estudo do comportamento de torres de escoramento. Foram realizadas anÃlises nÃo lineares fÃsicas e geomÃtricas e os resultados numÃricos foram comparados com resultados experimentais disponÃveis na literatura obtendo-se uma boa concordÃncia. Estas anÃlises mostraram a importÃncia das condiÃÃes de contorno e da consideraÃÃo das imperfeiÃÃes iniciais. Em seguida foi apresentada uma metodologia para verificaÃÃo da seguranÃa de torres metÃlicas utilizadas no escoramento de estruturas de concreto com pÃ-direito elevado. As normas NBR 15696:2009 e BS 5975:2008 sÃo utilizadas na determinaÃÃo das aÃÃes externas e imperfeiÃÃes iniciais. Os esforÃos internos sÃo obtidos utilizando anÃlises nÃo lineares geomÃtricas. Os esforÃos obtidos nestas anÃlises sÃo utilizados para verificaÃÃo da seguranÃa das barras de acordo com a NBR 8800:2008. Foram considerados modelos estruturais 3D (pÃrtico espacial) e 2D (pÃrtico plano). Estes estudos mostraram que em alguns casos à possÃvel utilizar modelos planos para analisar a torre sem prejuÃzo nos resultados, mas em outros casos à necessÃrio utilizar modelos tridimensionais. Verificou-se tambÃm que a falha das torres ocorre normalmente devido a flexo-compressÃo das barras e que o esforÃo cortante tem pouca importÃncia na verificaÃÃo da seguranÃa. / It is well-known that most accidents with concrete structures occur in the construction phase, mainly due to stability failure of their shoring systems. These accidents can cause injuries, loss of life, significant construction delays, and finantial losses. Scaffolds are temporary structures that support construction loads, such as fresh concrete, steel, formwork and workers. First of all, finite element models composed of bars were created in order to study the structural behavior of steel scaffolds. Material and geometric nonlinear analyses were performed and the numerical results were compared with experimental results found in literature, showing good agreement. These analyses showed the importance of the boundary conditions and of the consideration of initial imperfections. Then, it was presented a methodology to verify the safety of steel scaffolding systems used in the construction of high-clearance concrete structures. The NBR 15696:2009 and BS 5975:2008 standards were adopted for the determination of external loads and initial imperfections. The internal forces were obtained from geometric nonlinear analyses. These forces were used to verify the safety of the steel members according to NBR 8800:2008. Three-dimensional and two-dimensional structural models (i.e. space and plane frames) were adopted. The results showed that, in some cases, it is possible to use plane models to analyze the scaffolding system, but, in other cases, it is necessary to use three-dimensional models. It was also noted that the scaffoldings failure occurs, in general, under combined compression and bending of the steel bars and also that the shear forces are not critical to the failure of these structures.

nÃo hà / O presente trabalho apresenta um algoritmo para o tratamento do dano e do efeito da temperatura em pavimentos flexÃveis considerando o material como viscoelÃstico. A presenÃa do ligante asfÃltico na mistura faz com que o comportamento mecÃnico dependa do tempo e da taxa de carregamento e outros fatores. Verifica-se que este comportamento pode ser representado de maneira adequada atravÃs do uso de modelos constitutivos viscoelÃsticos. Existem outros fatores que devem ser considerados para uma anÃlise mais prÃxima da realidade, entre eles, cita-se: o dano e a temperatura. Neste estudo, propÃe-se modelar o comportamento dependente do tempo e taxa de carregamento, o efeito da temperatura, e trincamento dos materiais utilizados na execuÃÃo do revestimento asfÃltico. Na abordagem proposta, os efeitos dependentes do tempo sÃo modelados atravÃs da teoria da viscoelasticidade linear e o trincamento atravÃs da mecÃnica do dano contÃnuo. Esta Ãltima busca modelar o processo de microtrincamento distribuÃdo que ocorre antes do aparecimento de uma trinca discreta. Nesta abordagem o dano que ocorre no interior de um determinado material à representado atravÃs de variÃveis internas de estado. A evoluÃÃo do dano à descrita por um modelo fenomenolÃgico que tipicamente à desenvolvido a partir de resultados de ensaios de laboratÃrio. Quanto à modelagem do efeito da temperatura, este trabalho apresenta uma metodologia para anÃlise termo-mecÃnica de pavimentos asfÃlticos utilizando um modelo viscoelÃstico para materiais termo-reologicamente simples. TambÃm à feito uso do PrincÃpio da SuperposiÃÃo Tempo-Temperatura (PSTT) para a caracterizaÃÃo do material. Este princÃpio diz que o comportamento tensÃo-deformaÃÃo em uma dada temperatura para uma determinada taxa de deformaÃÃo pode ser obtido a partir do comportamento em outra temperatura para uma taxa de deformaÃÃo diferente. Esta nova taxa de deformaÃÃo à obtida simplesmente escalando-se o tempo com uma funÃÃo da temperatura que usualmente à conhecida como fator deslocamento tempo-temperatura / This work presents an algorithm to modeling the damage and temperature effects on flexible pavements. This formulation considers the material as viscoelastic. It is well-known not only that asphalt pavements present a mechanical behavior that depends on time, temperature and loading rate but also it can be represented by viscoelastic models. There are some important variables which should be considered for a better performance of the model. Two of then are: Damage and Temperature. This work will study both of then. The increase of the temperature increases the viscous part of the viscoelastic behavior, while the decrease of the temperature increases the elastic part, increasing the material stiffness. The stiffness variation affects the stresses, strains and displacements in asphalt pavements. It is generally accepted in pavement literature that asphalt mixtures can be considered as a thermorheologically simple material and that the Time-Temperature Superposition Principle (TTSP) is valid. Thus, this work presents an algorithm to the viscoelastic analysis of asphalt pavements including the temperature effects. A flexible pavement is analyzed in order to assess the importance of temperature effects on the stresses, strains and displacements in the structural behavior of asphalt pavements. For low stresses the behavior of asphaltic pavements can be accurately modeled using viscoelastic models. However, as the stress level increases distributed micro-cracking arises in the asphalt concrete, leading to permanent deformations. To address these issues, this paper presents a finite element formulation for nonlinear time-dependent analysis of asphalt concrete. The modeling strategy is based on the use of the elastic-viscoelastic correspondence principle and the consideration of micro-cracking through continuum damage mechanics. Considering that the relaxation modulus is given by a Prony series, a very efficient recursive algorithm is obtained where the variables at one time step depend only on the variables of the previous step. The nonlinear equations at both local (constitutive) and global levels are solved by the Newton-Raphson Method. The numerical results using this algorithm will be compared with available solutions

Sabe-se que à inevitÃvel a ocorrÃncia de acidentes de trÃnsito em rodovias, onde centenas de milhares de veÃculos transitam a cada dia e que, alÃm de gerarem fatalidades, geram danos materiais, fÃsicos e morais Ãs pessoas envolvidas. Quando os acidentes envolvem colisÃes com um poste de distribuiÃÃo de energia elÃtrica, estes sÃo responsÃveis por deixar, em mÃdia, cinco mil residÃncias sem fornecimento de energia de forma imediata. Nestes casos, essa interrupÃÃo no fornecimento pode durar atà quatro horas para os moradores prÃximos ao local da colisÃo devido ao trabalho de substituiÃÃo, bem como gerar altos custos com a reposiÃÃo dos postes. Portanto, faz-se necessÃrio o estudo de um sistema de defensa de postes visando à proteÃÃo destes, bem como salvaguardar os motoristas de veÃculos em caso de colisÃo. O objetivo deste trabalho consiste em avaliar o comportamento do poste e do sistema poste-defensa devido ao choque de veÃculos. Para tanto, sÃo realizadas duas anÃlises paramÃtricas. A primeira consiste na anÃlise modal numÃrica a fim de se determinar a influÃncia de componentes tais como cabos e defensas nos parÃmetros naturais do poste. A segunda consiste na anÃlise transiente paramÃtrica do poste e do conjunto poste-defensa. Neste caso, sÃo variadas a massa do veÃculo, sua velocidade e o tempo de impacto. Estas anÃlises sÃo realizadas no programa comercial, baseado no MÃtodo dos Elementos Finitos, SAP2000 V.14.0. A histÃria no tempo do deslocamento da extremidade livre do poste à comparada entre os diversos modelos, bem como com os resultados das amplitudes das cargas dinÃmicas aplicadas de forma estÃtica. Dos resultados observa-se que a defensa cumpre seu papel diminuindo a possibilidade de colapso devido aumentar as frequÃncias naturais e afastando-as das frequÃncias de excitaÃÃo das cargas de impacto. Da anÃlise transiente conclui-se que a defensa aumenta a rigidez do sistema reduzindo os deslocamentos. / It is known that is inevitable the incidence of traffic accidents in highways, where hundreds of thousands of vehicles pass daily. These accidents can cause material damages, physical and moral injuries to involved persons, besides fatalities. When collisions are into an electric distribution pole, these are responsible by five thousand residences without electric power immediately. In this case, the stop in supplying can take four hours to residents who live close to accident site due to replacement work, as well as to generating high costs to replace the poles. So, it is necessary to study a system that protects the pole, as well as safeguards the vehicles drivers in case of collision. The objective of this work is to evaluate the behavior of pole and of system pole-defence due to the vehicles shock. Two parametric analyses are carried out. The first one is the numerical modal analysis in order to determine the influence of components like cables and defence in the pole natural parameters. The second one is the transient parametric analysis of pole and of pole-defence system. In this case, the vehicle mass and his impact time are varied. These analyses are executed in the commercial program based on the Finite Elements Method, SAP2000 V.14.0. The displacement history of pole free end is compared between the several models, as well as with the results obtained when the dynamic load maximum value is applied statically. From results it is noticed that defence carries out his paper reducing the possibility of collapse due to increasing the natural frequencies and making away from excitation frequencies of impact loads. From transient analysis it is concluded that defence raises the rigidity of the system by reducing the displacements.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / The main aim of this work is to apply the finite element method (FEM), modeled in short circuit current conduction problems at industrial frequency, calculating grounding resistance and verifying whether a particular project is within the safety specifications. The work optimization techniques for soil modeling are used and the FEM is applied as a way to aid substation commissioning, simulating the Fall of Potential method (FOP) as well as step and touch potential experimenting. The research presents the optimal model of soil found by the minimization of the error between the apparent resistivity curve extracted from electrical soil resistivity measurements. The method of Wenner and a theoretical curve of apparent resistivity for a model of "N" horizontal layers is used as well as the algorithm Particle Swarm Optimization (PSO); a fairly consolidated optimization, a metaheuristic, which recorded an excellent performance when applied to a solution of this problem. Various soil stratification were performed using optimization techniques, and the results of case studies that use graph method, extracted from literature were confronted with this method. The model of grounding problems using the FEM was presented as an alternative solution to the project using the IEEE Std 80, being possible to determine the spatial distribution of the electric potential at all points of the soil, which was modeled as heterogeneous, so getting to know the regions of the project which have the highest potential levels of step and touch. The FEM was also applied to determine the exact location of potential probe in the ground resistance measurement test which was validated through field experiments and through results extracted from literature. The method was also applied to the determination of the potential levels of step and touch existing in a substation, being the testing simulated and proven through field experiments. / Este trabalho tem como objetivo principal, aplicar o mÃtodo dos elementos finitos (FEM), modelados em problemas de conduÃÃo de corrente de curto-circuito à frequÃncia industrial, calculando a resistÃncia de aterramento e verificando se um determinado projeto està dentro das especificaÃÃes de seguranÃa. SÃo utilizadas tÃcnicas de otimizaÃÃo para a modelagem do solo e aplicado o FEM como forma de auxÃlio ao comissionamento de subestaÃÃes, simulando o mÃtodo da queda de potencial e ensaios de potenciais de passo e de toque. à apresentado o modelo Ãtimo do solo, encontrado atravÃs da minimizaÃÃo do erro entre a curva de resistividade aparente extraÃda de mediÃÃes de resistividade elÃtrica do solo atravÃs do mÃtodo de Wenner e uma curva de resistividade aparente teÃrica para um modelo de âNâ camadas horizontais. O referido modelo utiliza o algoritmo Particle Swarm Optimization (PSO), uma metaheurÃstica de otimizaÃÃo bastante consolidada e que apresenta uma excelente performance quando aplicada à resoluÃÃo deste problema. Foram realizadas diversas estratificaÃÃes do solo utilizando tÃcnicas de otimizaÃÃo. Quanto ao resultado de estudos de caso foram utilizados mÃtodos grÃficos extraÃdos da literatura e confrontados com este mÃtodo. O modelo de problemas de aterramento utilizando o FEM foi apresentado como soluÃÃo alternativa ao projeto utilizando a norma IEEE Std 80, sendo possÃvel determinar a distribuiÃÃo espacial do potencial elÃtrico em todos os pontos do solo, que foi modelado como heterogÃneo, conhecendo-se assim as regiÃes do projeto que possuem os maiores nÃveis de potenciais de passo e de toque. O FEM tambÃm foi aplicado na determinaÃÃo da localizaÃÃo exata da sonda de potencial no ensaio de mediÃÃo de resistÃncia de aterramento, sendo validado atravÃs de ensaios de campo e atravÃs de resultados extraÃdos da literatura. O referido mÃtodo tambÃm foi aplicado na determinaÃÃo dos nÃveis de potencias de passo e de toque existentes em uma subestaÃÃo, sendo os ensaios simulados e comprovados atravÃs de experimentos de campo.

O presente estudo teve por objetivo obter elementos comparativos entre os sistemas guiados de prÃteses totais fixas com 4 implantes osteointegrÃveis com aplicaÃÃo de carga imediata, tendo em vista a importÃncia de se entender o projeto dos implantes como um processo em que se avaliem os biomateriais e a biomecÃnica. Utilizou-se o mÃtodo dos elementos finitos tridimensionais para analisar as concentraÃÃes de tensÃes em todo o sistema implantossuportado, associado à variaÃÃo do material de confecÃÃo da barra protÃtica entre as ligas de Niquel-Cromo, Cobalto-Cromo e Ti-6Al-4V, sendo realizados ensaios metalogrÃficos das ligas de Ni-Cr e Co-Cr, no intuito de identificar a microestrutura e consequentemente avaliar sua influÃncia no comportamento mecÃnico do sistema. Foram analisados dois sistemas, sendo um com cantilever e outro sem, porÃm com uso de implantes inclinados, submetidos a um carregamento vertical de 756 N sobre toda face superior da barra protÃtica implantossuportada. Paralelamente a este estudo tambÃm foram verificados separadamente os conjuntos protÃticos (parafuso-pilar-implante) reto e inclinado submetidos a uma carga vertical de 100N sobre o topo do pilar. Os dados encontrados foram comparados e avaliados de acordo com valores obtidos na literatura Os resultados demonstraram que a utilizaÃÃo de implantes inclinados evitando a utilizaÃÃo do cantilever, diminuiu consideravelmente os nÃveis de tensÃes na barra protÃtica e nos pilares, porÃm na regiÃo implante-osso, observou-se um aumento de aproximadamente 1,5 vezes, em relaÃÃo aos implantes retos sob cantilever. O estudo das ligas apontou a liga de Co-Cr como um material de desempenho considerÃvel em relaÃÃo Ãs demais ligas, quanto ao comportamento mecÃnico. / The present study aimed at obtaining comparative elements among the guided systems of fixed complete denture with 4 osseointegrated implants with immediate loading, considering the importance of understanding the implant project as a process where biomaterials and biomechanics are assessed. The three-dimensional finite element method was used to analyze the stress concentrations in the whole implant-supported system, associated to the variation of the material of the prosthetic bar among the nickel-chromium, cobalt-chromium and Ti-6Al-4V alloys. Metallographic tests of the Ni-Cr and Co-Cr alloys, were made with the objective of identifying the micro-structure and consequently evaluate its influence in the mechanical behavior of the system. Two systems were analyzed, one with cantilever and another without it, but with tilted implants, submitted to a vertical load of 756N on the superior face of the prosthetic implant-supported bar. Parallel to this study the prosthetic groups (screw-abutment-implants) straight and tilted were also separately verified, submitted to a vertical load of 100N on the top of the abutment. The data found were compared and assessed according to values obtained in the literature. The results demonstrated that the use of tilted implants avoiding the use of cantilever reduced considerably the stress levels in the prosthetic bar and in the abutments. However, in the implant-bone area an increase of approximately 1.5 times in stress levels was observed, compared to the straight implant under cantilever. The study of the alloys apponted the Co-Cr alloy as a material comparable to the other ones, regarding the mechanical behavior

Uma mistura asfÃltica apresenta um comportamento mecÃnico complexo que pode ser idealizado por um modelo viscoelastoplÃstico, que considera a existÃncia de deformaÃÃes recuperÃveis (elÃstico e viscoelÃstico) e nÃo recuperÃveis (plÃstico e viscoplÃstico). No entanto, o estado da arte da pesquisa brasileira tem considerado um modelo mais restrito, o modelo viscoelÃstico linear. Este modelo trata o comportamento mecÃnico do material como dependente do carregamento e da correspondente taxa (temporal) de aplicaÃÃo, que representa um avanÃo considerÃvel na modelagem mecÃnico-computacional de misturas asfÃlticas frente ao modelo elÃstico linear (clÃssico) comumente empregado em projetos nacionais de dimensionamento de pavimentos. Ainda assim, o modelo viscoelÃstico apresenta alguns inconvenientes que dificultam seu uso. Um primeiro inconveniente à que para uma representaÃÃo compatÃvel com os dados experimentais, a caracterizaÃÃo constitutiva viscoelÃstica exige a manipulaÃÃo de uma grande quantidade de coeficientes da sÃrie de Prony, dificultando o processo de ajuste de curva e posterior manipulaÃÃo da sÃrie. AlÃm disso, o processo formal de interconversÃo entre as propriedades viscoelÃsticas fundamentais, comumente necessÃrio por questÃes operacionais, trata-se de um mÃtodo nÃo trivial. Para facilitar o emprego da teoria da viscoelasticidade (linear) na caracterizaÃÃo de misturas asfÃlticas, o presente trabalho se propÃs ao desenvolvimento de um programa computacional especÃfico que facilita o uso do modelo viscoelÃstico linear. Este programa realiza o ajuste de curva de sÃries de Prony e a interconversÃo entre propriedades viscoelÃsticas fundamentais no domÃnio do tempo, quais sejam, a FunÃÃo FluÃncia D(t) e o MÃdulo de RelaxaÃÃo E(t). Como principal resultado, foi possÃvel aplicar este programa computacional na caracterizaÃÃo de duas misturas nacionais tÃpicas, Areia Asfalto (AA) e Concreto AsfÃltico (CA), mostrando de forma detalhada os passos necessÃrios para uma representaÃÃo constitutiva viscoelÃstica adequada. Ainda como parte dos resultados obtidos, foi avaliada a eficÃcia da tÃcnica de ajuste de curva por MÃnimos Quadrados NÃo Linear (MQNL) para sÃries de Prony, sob a expectativa de incorporaÃÃo desta tÃcnica em versÃes futuras do programa computacional desenvolvido. Para explicitar o avanÃo da simulaÃÃo mecÃnica de pavimentos que o modelo viscoelÃstico possibilita frente ao modelo elÃstico (clÃssico), ao final do trabalho foram realizadas anÃlises computacionais utilizando o MÃtodo dos Elementos Finitos (MEF) para estimar os parÃmetros mecÃnicos de projeto de pavimentos (tensÃes de deformaÃÃes) considerando o modelo viscoelÃstico das misturas asfÃlticas investigadas, AA e CA. / An asphalt mixture has a complex mechanical behavior can be idealized by a viscoelastoplastic model that considers the existence of recoverable (elastic and viscoelastic) and non-recoverable deformations (plastic and viscoplastic). However, the state of the art of Brazilian research has considered a more restricted model, the linear viscoelastic model. This model treats the mechanical behavior of the material as dependent on the load and the corresponding (temporal) rate, which represents a considerable advance in mechanical-computational modeling of asphalt mixtures compared to the linear elastic (classic) model commonly employed on projects of national pavement design. But the viscoelastic model has some drawbacks that hinder its use. A first drawback is that for a representation compatible with the experimental data, the constitutive viscoelastic characterization requires handling a large number of Prony series coefficients, which makes difficult the curve fitting process and subsequent handling of the series. Futhermore, the formal process of interconversion between the fundamental viscoelastic properties, commonly required for operational reasons, is a non-trivial task. In order to enable the employment of the theory of (linear) viscoelasticity in the characterization of asphalt mixtures, this study proposed the development of a specific computer program that facilitates the use of the linear viscoelastic model. This program carries out curve fitting of Prony series and interconversion of fundamental viscoelastic properties in time domain, namely, Creep Compliance D(t) and Relaxation Modulus E(t). As a main result, it was possible to use this program in characterization of two national typical mixtures, Sand Asphalt (SA) and Asphalt Concrete (AC), showing in details the steps necessary for a proper viscoelastic constitutive representation. Also as part of the results, it was tested the efficacy of the technique of curve fitting by Nonlinear Least Squares (NLS) for the Prony series, under the expectation of incorporating this technique in future versions of this ongoing software. In order to explain the advances that viscoelastic model can enable in mechanical simulation of pavement, instead of using the elastic (classic) model, at the end of this study it was performed computational analysis using the Finite Element Method (FEM) to estimate the mechanical design parameters of pavements (stress and strains), considering the viscoelastic model of the investigated asphalt mixtures, SA and AC.