Edifícios de paredes de concreto armado usualmente apóiam-se sobre estrutura de transição composta por vigas e pilares de mesmo material. O objetivo deste trabalho é investigar o comportamento estrutural global de edifícios de paredes de concreto armado, solicitados por carregamentos verticais e ações horizontais, com uma análise global sobre a distribuição de esforços em toda edificação, além de investigar a estrutura de transição sobre a qual estão apoiados. O estudo é realizado por meio de simulação numérica baseada no Método dos Elementos Finitos, com o auxílio do programa ANSYS. Elabora-se um modelo alternativo que possibilita avaliar o comportamento estrutural do edifício, com destaque para a região de transição em que ocorre a interação entre vigas, paredes e laje. Tal modelo permite a consideração automática do efeito arco e supre dificuldades usualmente encontradas por projetistas na obtenção de parâmetros necessários para essa análise. O estudo não tratou do estudo de edifícios esbeltos. O estudo contribui para a elaboração de norma brasileira que se encontra atualmente em discussão: \"Paredes de concreto armado - projeto e execução de edificações\". Os resultados apresentados consistem em deslocamentos horizontais dos pavimentos, distribuição dos esforços normais, cortantes e momentos fletores nas paredes, além da análise dos esforços cortantes nas interfaces verticais de paredes e esforços internos nos pilares e nas vigas de transição. As comparações realizadas permitem concluir que o modelo alternativo, que utiliza elementos de barra tridimensional para a simulação da estrutura de transição, elementos finitos de casca para as paredes na região de formação do arco, e elementos de barra para as paredes nos pavimentos acima de tal região, em arranjo semelhante ao de Yagui, é suficientemente preciso para a análise estrutural de edifícios da tipologia considerada. / Reinforced concrete walls buildings usually rely on a supporting structure composed of beams and columns built with the same material. The objective of this study is to investigate the structural behavior of reinforced concrete wall buildings, subjected to vertical and horizontal loads, analyzing the whole structural system and the supporting structure. The study is carried out with numerical simulation based on the Finite Element Method, with the aid of ANSYS software. A simplified model is elaborated to assess the interaction region between beam, wall and slab. Such model allows one to automatically consider the so-called arch effect and supplies the usually drawbacks faced by designers to obtaining the necessary parameters to the analysis. The presented study considers the floor horizontal displacement, the normal stress distribution, shear force and bending moments on the walls, besides the shear force analysis on the wall\'s vertical interface and the internal forces in the supporting beams and collumns. The performed analysis shows that the alternative simplified model, that uses three dimensional frame finite elements to simulate the supporting structure, shell finite elements to simulate walls on the regions in which the arch effect is formed, and frame elements to simulate the walls of the upper floors, similarly to Yagui´s model, is accurate enough for developing the structural analysis of buildings of this type.

Edifícios de paredes de concreto armado usualmente apóiam-se sobre estrutura de transição composta por vigas e pilares de mesmo material. O objetivo deste trabalho é investigar o comportamento estrutural global de edifícios de paredes de concreto armado, solicitados por carregamentos verticais e ações horizontais, com uma análise global sobre a distribuição de esforços em toda edificação, além de investigar a estrutura de transição sobre a qual estão apoiados. O estudo é realizado por meio de simulação numérica baseada no Método dos Elementos Finitos, com o auxílio do programa ANSYS. Elabora-se um modelo alternativo que possibilita avaliar o comportamento estrutural do edifício, com destaque para a região de transição em que ocorre a interação entre vigas, paredes e laje. Tal modelo permite a consideração automática do efeito arco e supre dificuldades usualmente encontradas por projetistas na obtenção de parâmetros necessários para essa análise. O estudo não tratou do estudo de edifícios esbeltos. O estudo contribui para a elaboração de norma brasileira que se encontra atualmente em discussão: \"Paredes de concreto armado - projeto e execução de edificações\". Os resultados apresentados consistem em deslocamentos horizontais dos pavimentos, distribuição dos esforços normais, cortantes e momentos fletores nas paredes, além da análise dos esforços cortantes nas interfaces verticais de paredes e esforços internos nos pilares e nas vigas de transição. As comparações realizadas permitem concluir que o modelo alternativo, que utiliza elementos de barra tridimensional para a simulação da estrutura de transição, elementos finitos de casca para as paredes na região de formação do arco, e elementos de barra para as paredes nos pavimentos acima de tal região, em arranjo semelhante ao de Yagui, é suficientemente preciso para a análise estrutural de edifícios da tipologia considerada. / Reinforced concrete walls buildings usually rely on a supporting structure composed of beams and columns built with the same material. The objective of this study is to investigate the structural behavior of reinforced concrete wall buildings, subjected to vertical and horizontal loads, analyzing the whole structural system and the supporting structure. The study is carried out with numerical simulation based on the Finite Element Method, with the aid of ANSYS software. A simplified model is elaborated to assess the interaction region between beam, wall and slab. Such model allows one to automatically consider the so-called arch effect and supplies the usually drawbacks faced by designers to obtaining the necessary parameters to the analysis. The presented study considers the floor horizontal displacement, the normal stress distribution, shear force and bending moments on the walls, besides the shear force analysis on the wall\'s vertical interface and the internal forces in the supporting beams and collumns. The performed analysis shows that the alternative simplified model, that uses three dimensional frame finite elements to simulate the supporting structure, shell finite elements to simulate walls on the regions in which the arch effect is formed, and frame elements to simulate the walls of the upper floors, similarly to Yagui´s model, is accurate enough for developing the structural analysis of buildings of this type.

In der vorliegenden Arbeit wird ein gemischtes Element gegen Locking-Effekte untersucht. Dazu wird ein Fünf-Feld-Hu-Washizu-Funktional (CoFEM-Element) für lineare und quadratische Hexaeder-Elemente unter einer hyperelastischen, isotropen, polykonvexen sowie einer transversal-isotropen Materialformulierung implementiert. Die resultierenden nichtlinearen Gleichungen werden mithilfe eines Mehrebenen-NEWTON-RAPHSON-Verfahren unter Beachtung einer konsistenten Linearisierung gelöst. Als repräsentatives Beispiel der numerischen Untersuchungen dient der einseitig eingespannte Cook-Balken mit einer quadratischen Druckverteilung am Rand. Zur Beurteilung des CoFEM-Elements wird das räumliche Konvergenzverhalten für unterschiedliche Polynomgrade und für verschiedene Netze unter Beachtung der algorithmischen Effizienz untersucht. / This paper presents a mixed finite element formulation of Hu-Washizu type (CoFEM) designed to reduce locking effects with respect to a linear and quadratic approximation in space. We consider a hyperelastic, isotropic, polyconvex material formulation as well as transverse isotropy. The resulting nonlinear algebraic equations are solved with a multilevel NEWTON-RAPHSON method. As a numerical example serves a cook-like cantilever beam with a quadratic distribution of in-plane load on the Neumann boundary. We analyze the spatial convergence with respect to the polynomial degree of the underlying Lagrange polynomials and with respect to the level of mesh refinement in terms of algorithmic efficiency.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JohnENV.pdf: 2614116 bytes, checksum: 0c3230c680d60ac346167f3aa79669e3 (MD5) Previous issue date: 2004-06-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The investigation of viability to use containers for Natural Gas Vehicle (NGV) storage, with different geometries of commercial standards, come from necessity to join the ambient, financial and technological benefits offered by the gas combustion, to the convenience of not modify the original proposal of the automobile. The use of these current cylindrical models for storage in the converted vehicles is justified by the excellent behavior that this geometry presents about the imposed tensions for the high pressure that the related reservoirs are submitted. However, recent research directed toward application of adsorbent materials in the natural gas reservoirs had proven a substantial redusction of pressure and, consequently, a relief of the tensions in the reservoirs. However, this study considers alternative geometries for NGV reservoirs, searching the minimization of dimensions and weight, remaining capacity to resist the tensions imposed by the new pressure situation. The proposed reservoirs parameters are calculated through a mathematical study of the internal pressure according to Brazilian standards (NBR) for pressure vessels. Finally simulations of the new geometries behavior are carried through using a commercially avaible Finite Element Method (FEM) software package ALGOR? to verify of the reservoirs efficincy under the gas pressure load / A investiga??o da viabilidade de se utilizar recipientes para armazenamento de g?s natural veicular (GNV), com geometrias diferentes dos padr?es comerciais, parte da necessidade de se aliar os benef?cios ambientais, financeiros e tecnol?gicos oferecidos pela combust?o do g?s, ? conveni?ncia de n?o se alterar a proposta original do autom?vel. O uso dos atuais modelos cil?ndricos para estocagem nos ve?culos convertidos justifica-se pelo excelente comportamento que essa geometria apresenta diante das tens?es provocadas pela alta press?o a que os referidos reservat?rios est?o submetidos. Entretanto, recentes pesquisas, voltadas para aplica??o de materiais adsorventes nos reservat?rios de g?s natural, comprovaram uma substancial redu??o de press?o e, consequentemente, um al?vio das tens?es nos reservat?rios. Diante desse contexto, este estudo prop?e geometrias alternativas para os reservat?rios de GNV buscando a minimiza??o das dimens?es e do peso, mantendo-se, por?m, a capacidade de resistir ?s tens?es impostas pela nova situa??o de press?o. Todos os par?metros geom?tricos dos reservat?rios propostos s?o calculados realizando o estudo matem?tico das tens?es internas de trabalho tomando como base ? norma brasileira (NBR). Por ?ltimo s?o realizadas simula??es do comportamento das novas geometrias fazendo uso do software comercial ALGOR? o qual se baseia no M?todo dos Elementos Finitos (MEF), para realizar a comprova??o da efici?ncia dos reservat?rios sob a press?o imposta pelo g?s