Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-06-02T22:25:25Z No. of bitstreams: 1 ArthurDaSilvaReboucas_DISSERT.pdf: 4678484 bytes, checksum: e0f37d74c314d757bbf10d2b230a1f31 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-06-08T21:57:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ArthurDaSilvaReboucas_DISSERT.pdf: 4678484 bytes, checksum: e0f37d74c314d757bbf10d2b230a1f31 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-08T21:57:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArthurDaSilvaReboucas_DISSERT.pdf: 4678484 bytes, checksum: e0f37d74c314d757bbf10d2b230a1f31 (MD5) Previous issue date: 2017-03-24 / A an?lise estrutural de pontes com geometria longitudinal curva apresenta maior complexidade do que as retas, devido ao acoplamento entre o momento fletor e o momento de tor??o, levando a necessidade de utilizar elementos estruturais que transmitam esses esfor?os com efici?ncia. Os estudos sobre o comportamento estrutural de pontes curvas ainda precisam de uma maior quantidade de contribui??es, por isso, o objetivo principal desse trabalho ? realizar um estudo param?trico sobre a distribui??o de momento fletor devido a carga m?vel em pontes com tra?ado longitudinal curvo no plano horizontal, na posi??o longitudinal mais cr?tica a estrutura. Portanto, foram utilizados modelos anal?ticos de c?lculo referentes ao M?todo V-Load e ao M?todo M/R, bem como foram constru?dos 15 modelos num?ricos utilizando o MEF por meio do programa CSiBridge V17. Todos os estudos foram realizados com as cargas m?veis referentes ao TB-450 definido pela NBR 7188:2013. Os c?lculos revelaram que os fatores de distribui??o de momento fletor (FDMF) aumentam com a redu??o do raio de curvatura para as longarinas e/ou septos externos a curva. Al?m disso, nas pontes com longarinas curvas foi detectada uma distribui??o mais igualit?ria de momento fletor do que nas pontes com longarinas retas, o que tamb?m foi constatado atrav?s da inser??o de transversinas de apoio. Por fim, na an?lise dos m?todos anal?ticos, foram obtidos resultados superestimados de FDMF tanto para o V-load quanto para o M/R em rela??o as an?lises via MEF. / The structural analysis of bridges with curved longitudinal geometry presents greater complexity than the straight due to the coupling between the bending moment and the torsion moment, leading to the need to use structural members that transmit these forces efficiently. The structural behavior of curved bridges still needs a greater amount of contributions, so the main objective of this work is to perform a parametric study of the live load bending moment distribution in horizontally curved bridges in plan, at the most critical longitudinal position of the structure. For this, analytical models were used through the V-Load Method and the M/R Method, as well as 15 numerical models were constructed using MEF through the software CSiBridge V17. All the studies were performed with live load called TB-450 defined by NBR 7188: 2013. Calculations revealed that bending moment distribution factor (BMDF) increased with radius of curvature reduction for the external curve girder. In addition, an improvement was found in the distribution of bending moment through the insertion of support transverse. In the bridges with curved girders a more uniform bending moment distribution was detected than bridges with straight girders. Finally, in the analysis of the analytical methods, overestimated FDMF results were obtained both for the V-load and for the M/R in relation to the MEF analyzes.

Este trabalho apresenta um estudo geral sobre o dimensionamento e verificação de pilares esbeltos de concreto armado solicitados por flexão composta oblíqua, levando-se em consideração as não-linearidades física (o material não segue a lei de Hooke) e geométrica (análise em 2ª ordem). É abordado também o dimensionamento de seções isoladas no Estado Limite Último de ruptura. É admitida seção transversal de forma poligonal qualquer, assim como disposição da armadura também arbitrária. O efeito de carregamento de longa duração (fluência) é levado em consideração. A relação tensão-deformação do concreto é geral, admitida como uma seqüência de polinômios de graus arbitrários. Vários algoritmos detalhados e rotinas computacionais são apresentados. / This work presents a general study on the design and veriflcation of slender reinforced concrete columns, subjected to axial force and biaxial bending, considering material and geometric non-linearities (material doesn\'t fit Hooke law and second order analysis). It is also treated the design of cross sections in the ultimate strength. It is considered a general poligonal cross section, with any reinforcement distribuition. The creep effect is also taken into account. The concrete stress-strain curve is anyone since it can be represented as a sequence of any degree polinomiuns. Detailed calculation and computational routines are given too.

Este trabalho apresenta um estudo geral sobre o dimensionamento e verificação de pilares esbeltos de concreto armado solicitados por flexão composta oblíqua, levando-se em consideração as não-linearidades física (o material não segue a lei de Hooke) e geométrica (análise em 2ª ordem). É abordado também o dimensionamento de seções isoladas no Estado Limite Último de ruptura. É admitida seção transversal de forma poligonal qualquer, assim como disposição da armadura também arbitrária. O efeito de carregamento de longa duração (fluência) é levado em consideração. A relação tensão-deformação do concreto é geral, admitida como uma seqüência de polinômios de graus arbitrários. Vários algoritmos detalhados e rotinas computacionais são apresentados. / This work presents a general study on the design and veriflcation of slender reinforced concrete columns, subjected to axial force and biaxial bending, considering material and geometric non-linearities (material doesn\'t fit Hooke law and second order analysis). It is also treated the design of cross sections in the ultimate strength. It is considered a general poligonal cross section, with any reinforcement distribuition. The creep effect is also taken into account. The concrete stress-strain curve is anyone since it can be represented as a sequence of any degree polinomiuns. Detailed calculation and computational routines are given too.

São descritas as recomendações da Norma Brasileira NBR-6118/1978 e do Código Modelo do Comité Euro-internacional du Béton CEB-1990 para a verificação da estabilidade de pilares esbeltos de concreto armado com seção variável submetidos à flexão normal composta, empregando-se a teoria do método geral. Para a obtenção dos momentos de segunda ordem são descritos os métodos de Engesser-Vianello e da integração numérica das curvaturas das seções transversais ao longo do pilar. Para a determinação do momento fletor absorvido pelas seções em função da curvatura proveniente da flexão do pilar sob a ação de uma força normal, desenvolvem-se as expressões para seções retangulares e circulares (cheias e vazadas) com base nas relações de tensão-deformação dos materiais segundo a norma e o código supracitados. Apresenta-se também um programa para microcomputador, elaborado em linguagem PASCAL, destinado à verificação da estabilidade de pilares com opção de adoção dos critérios da NBR-6118/1978 ou do CEB-1190. Não foram abordados os efeitos decorrentes de vibrações, fazendo-se apenas a descrição dos métodos de consideração dos efeitos decorrentes da deformação lenta. / The recommendations of Brazilian Code NBR-6118/1978 and Comité Euro-Internacional du Béton Model Code CEB-1990 are described, for stability verification of concrete slender columns with variable cross sections, subjected to axial load and bending moment, using the exact method. To obtain the second order bending moments, the Engesser-Vianello method and the numeric integration of the cross section curvatures along the longitudinal axial of column method are described. To obtain of bending moment supported by the cross sections due to curvature resultant of the column flexure under axialload, expressions for rectangular and circular (full and hollow) cross sections are developed, using stress-strain relations for materials proposed by model codes above mentioned. It\'s also presented a software written in PASCAL language for microcomputer and destined to column stability verification, with option to adopt the NBR-6118/1978 or CEB-1990 model code recommendations. Effects due to vibrations were nor included. Methods to take in account creep effects were described.

Nesta pesquisa estudou-se o comportamento de uma ligação viga-pilar em concreto pré-moldado utilizando perfis metálicos embutidos nos elementos estruturais. O modelo da ligação estudada permite a transmissão de momentos fletores positivo e negativo. Para a continuidade de momento fletor negativo, utilizam-se um consolo metálico com seção \"U\" embutido no pilar e dentes metálicos com seção tubular retangular embutidos nas vigas, soldados. Para a continuidade de momento positivo, utilizam-se cantoneiras metálicas embutidas no pilar que são soldadas à armadura positiva da viga. O estudo consistiu em análise experimental de um modelo cruciforme em duas etapas. Na primeira etapa o modelo foi solicitado a carregamentos cíclicos reversíveis por meio de um atuador servo hidráulico acoplado sobre o topo do pilar. Na segunda etapa, o modelo foi solicitado a carregamento estático monotônico por meio de macacos hidráulicos dispostos sob o pilar para causar a ruptura com momento negativo. O modelo apresentou uma considerável facilidade de montagem, já que na fase transitória a ligação é articulada e o consolo do pilar em perfil \"U\" permite a estabilidade lateral da viga. O consolo metálico embutido no pilar escoou muito antes de atingir a capacidade resistente dos outros componentes da ligação, pois na seção da ligação junto à face do pilar, apenas o consolo resiste à flexão. / In this research the behavior of a beam-column connection in precast concrete system using welded steel shapes built-in structural elements was studied. The model of the studied connection allows transmission of positive and negative moments. For the continuity of negative moment, is used a steel \"U\" shaped corbel inserted in the column welded with tubular section steel hangers inserted in each beam. For the continuity of positive moment, use is made of metal embedded in abutment ledges that are welded to the positive reinforcement of the beam. The study consisted on experimental analysis of a cross-shaped specimen in two steps. In the first step was applied to the specimen a cyclic load using hydraulic actuator coupled to the column head. In the second step was applied in the specimen a static load using hydraulic jack positioned under the column to cause rupture with negative moment. The connection model showed a considerably easy assembly, as in the transitional phase the connection is articulated and the steel \"U\" shaped corbel of the column allows the lateral stability of the beam. The rupture occurred by yielding of the steel U shaped corbel in the section near the column. The steel corbel inserted in the column yielded before reaches the resistant capacity of other components of the connection, because of the section in the connection close of the column, only steel corbel resists the negative moment.

Nesta pesquisa estudou-se o comportamento de uma ligação viga-pilar em concreto pré-moldado utilizando perfis metálicos embutidos nos elementos estruturais. O modelo da ligação estudada permite a transmissão de momentos fletores positivo e negativo. Para a continuidade de momento fletor negativo, utilizam-se um consolo metálico com seção \"U\" embutido no pilar e dentes metálicos com seção tubular retangular embutidos nas vigas, soldados. Para a continuidade de momento positivo, utilizam-se cantoneiras metálicas embutidas no pilar que são soldadas à armadura positiva da viga. O estudo consistiu em análise experimental de um modelo cruciforme em duas etapas. Na primeira etapa o modelo foi solicitado a carregamentos cíclicos reversíveis por meio de um atuador servo hidráulico acoplado sobre o topo do pilar. Na segunda etapa, o modelo foi solicitado a carregamento estático monotônico por meio de macacos hidráulicos dispostos sob o pilar para causar a ruptura com momento negativo. O modelo apresentou uma considerável facilidade de montagem, já que na fase transitória a ligação é articulada e o consolo do pilar em perfil \"U\" permite a estabilidade lateral da viga. O consolo metálico embutido no pilar escoou muito antes de atingir a capacidade resistente dos outros componentes da ligação, pois na seção da ligação junto à face do pilar, apenas o consolo resiste à flexão. / In this research the behavior of a beam-column connection in precast concrete system using welded steel shapes built-in structural elements was studied. The model of the studied connection allows transmission of positive and negative moments. For the continuity of negative moment, is used a steel \"U\" shaped corbel inserted in the column welded with tubular section steel hangers inserted in each beam. For the continuity of positive moment, use is made of metal embedded in abutment ledges that are welded to the positive reinforcement of the beam. The study consisted on experimental analysis of a cross-shaped specimen in two steps. In the first step was applied to the specimen a cyclic load using hydraulic actuator coupled to the column head. In the second step was applied in the specimen a static load using hydraulic jack positioned under the column to cause rupture with negative moment. The connection model showed a considerably easy assembly, as in the transitional phase the connection is articulated and the steel \"U\" shaped corbel of the column allows the lateral stability of the beam. The rupture occurred by yielding of the steel U shaped corbel in the section near the column. The steel corbel inserted in the column yielded before reaches the resistant capacity of other components of the connection, because of the section in the connection close of the column, only steel corbel resists the negative moment.

São descritas as recomendações da Norma Brasileira NBR-6118/1978 e do Código Modelo do Comité Euro-internacional du Béton CEB-1990 para a verificação da estabilidade de pilares esbeltos de concreto armado com seção variável submetidos à flexão normal composta, empregando-se a teoria do método geral. Para a obtenção dos momentos de segunda ordem são descritos os métodos de Engesser-Vianello e da integração numérica das curvaturas das seções transversais ao longo do pilar. Para a determinação do momento fletor absorvido pelas seções em função da curvatura proveniente da flexão do pilar sob a ação de uma força normal, desenvolvem-se as expressões para seções retangulares e circulares (cheias e vazadas) com base nas relações de tensão-deformação dos materiais segundo a norma e o código supracitados. Apresenta-se também um programa para microcomputador, elaborado em linguagem PASCAL, destinado à verificação da estabilidade de pilares com opção de adoção dos critérios da NBR-6118/1978 ou do CEB-1190. Não foram abordados os efeitos decorrentes de vibrações, fazendo-se apenas a descrição dos métodos de consideração dos efeitos decorrentes da deformação lenta. / The recommendations of Brazilian Code NBR-6118/1978 and Comité Euro-Internacional du Béton Model Code CEB-1990 are described, for stability verification of concrete slender columns with variable cross sections, subjected to axial load and bending moment, using the exact method. To obtain the second order bending moments, the Engesser-Vianello method and the numeric integration of the cross section curvatures along the longitudinal axial of column method are described. To obtain of bending moment supported by the cross sections due to curvature resultant of the column flexure under axialload, expressions for rectangular and circular (full and hollow) cross sections are developed, using stress-strain relations for materials proposed by model codes above mentioned. It\'s also presented a software written in PASCAL language for microcomputer and destined to column stability verification, with option to adopt the NBR-6118/1978 or CEB-1990 model code recommendations. Effects due to vibrations were nor included. Methods to take in account creep effects were described.

Um dos aspectos fundamentais do projeto estrutural de plataformas flutuantes para produção de petróleo no mar é a determinação dos carregamentos externos globais provenientes da ação das ondas sobre a estrutura da plataforma. A presente dissertação de mestrado apresenta uma proposta de procedimento destinado à determinação experimental, em tanque de provas, dos carregamentos estruturais globais atuantes em uma plataforma de exploração e produção de petróleo do tipo semi-submersível. O procedimento proposto envolve as seguintes etapas: especificação do tipo de esforço que se pretende medir; definição das condições de ensaio; definição da escala dos modelos; escolha do processo construtivo dos modelos; especificação do processo de medida dos esforços; definição dos equipamentos e instrumentos de medida experimental; especificação da matriz de ensaios; definição dos procedimentos de análise de resultados. Como exemplo de aplicação, o procedimento proposto foi empregado na avaliação dos esforços de Momento Fletor no Convés e Força de Separação nos Flutuadores de uma Plataforma Semi-submersível padrão, empregada para validação de resultados em tanques de prova. Os resultados obtidos foram comparados com os da literatura, mostrando uma boa aderência qualitativa e quantitativa. / One of the fundamental aspects in the structural design of floating platforms for oil production in the sea is the determination of the global structural loads induced by the wave-platform structure interaction. This master degree thesis proposes a procedure destined to the experimental determination, in a wave tank, of the global structural loads acting in an exploration and production semi-submersible oil platform. The proposed procedure involve the following stages: Specifying the kind of stress to be measured; definition of the test conditions; model scale definition; choosing the model building process; stress measurement process specification; definition of resources and instrumentation for experimental measurement; test matrix specification; results analysis procedure definition. As an application example, the proposed procedure was used in the bending moment stress evaluation on deck and split force on the pontoons of a standard semi-submersible oil platform, used for the results evaluation in wave tanks. The results obtained were compared with the literature, showing a good qualitative and quantitative adhesion.

Neste trabalho estudou-se o comportamento de uma ligação viga-pilar de estrutura pré-moldada parcialmente resistente a momento fletor quando submetida a momentos negativos e positivos. A ligação estudada é composta por dois chumbadores inclinados presos à viga através de chapa metálica, porcas e arruelas e uma capa de concreto com armadura longitudinal passando por dentro do pilar. No programa experimental foram elaborados dois modelos submetidos a carregamentos alternados, em ciclos e de curta duração. Em seguida foi desenvolvido um modelo analítico para cálculo dos momentos resistentes e feita uma simulação numérica para avaliar a influência da semi-rigidez da ligação em estruturas típicas de concreto pré-moldado. Os resultados experimentais indicaram que a ligação apresenta uma boa capacidade de transmissão a momento fletor negativo e a momento fletor positivo com um comportamento bastante dúctil. Sem a necessidade de grandes alterações de custos e de execução, a ligação proposta promoveu uma redução significativa dos momentos na base dos pilares (aproximadamente 50%) quando comparada à ligação articulada. Quando comparada à ligação similar, porém com os chumbadores retilíneos, há um aumento superior a 2,5 vezes no momento de plastificação e de 3 vezes na rigidez no sentido do momento fletor positivo / In this research the behavior of a partial moment resistant beam-to-column connection in precast concrete subjected to negative and positive moments was studied. This connection has two inclined dowels fixed to the beam with steel plate, washer and nut and a concrete cap with longitudinal reinforced bars passing trough the column. In the experimental program two prototypes was made and subjected to an alternative cyclic e short duration load. Afterwards it was develop an analytical model and a numerical simulation to analyze the influence of the semi-rigid connection in a typical precast structure. The experimental results shown that the connection has a good capacity of transmitte the bending moments and has a ductile behave. Without any significative difference of cost and manufacture, the connection studied promoted a reduction on the column base bending moment (approximately 50%) when compared to pinned connection. When compared to similar structures but with a vertical dowel, the connection presents strength over 2.5 times and over 3 times the stiffens for positive bending moments

A utilização de aços de alta resistência em terças formadas a frio faz com que as espessuras sejam cada vez mais reduzidas e, como consequência, os fenômenos de instabilidade mais pronunciados. Para melhorar a eficiência estrutural, enrijecedores longitudinais podem ser inseridos na alma, aumentando a resistência em relação ao modo de instabilidade local. Ainda que a utilização de seções com alma enrijecida seja uma prática comum, os procedimentos adequados para seu dimensionamento são pouco abordados na literatura. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento estrutural de terças formadas a frio de seção transversal ZAE, com enrijecedores de borda a 90º e dois enrijecedores longitudinais na alma. Para tanto, foram realizadas análises teórica e experimental de um conjunto formado por terças com alma enrijecida ZAE e suas equivalentes de alma plana, as seções Z com enrijecedores de borda a 90°. Apesar de ter sido dada ênfase às solicitações por força cortante e por combinação de momento fletor e força cortante, foram realizados ensaios complementares para avaliar a predominância de momento fletor. As alterações nos esforços críticos elásticos devido à presença dos enrijecedores foram analisadas teoricamente, e os dados experimentais e numéricos foram utilizados para prever a interação. Os resultados teóricos indicaram que os enrijecedores longitudinais têm pequena influência nos modos de instabilidade distorcional e global, porém grande influência no modo local, promovendo um aumento significativo das tensões críticas em relação às seções correspondentes de alma plana. Já os resultados experimentais mostraram que a capacidade resistente das seções Z foi superior a das seções ZAE, devido principalmente à mobilização do campo de tração e à maior restrição rotacional da mesa conferida pela ligação. Os protótipos sem restrição à distorção apresentaram falha prematura, ocasionada pela rotação da mesa na região dos apoios. Considerando os protótipos com restrição à distorção, os resultados atenderam às curvas de interação circular e trilinear. Concluiu-se que o projeto de terças com alma enrijecida pode ser realizado utilizando a expressão de interação trilinear e o momento fletor resistente do modo distorcional. / The use of high strength steel in cold-formed purlins leads to a reduction in thickness and, as a consequence, the instability becomes more significant. In order to improve the structural efficiency of the sections, longitudinal stiffeners can be inserted into the web, increasing the strength in relation to local buckling. Although the use of sections with stiffened web is a common practice, the appropriate procedures for design are rarely discussed in scientific literature. The purpose of this work was to study the structural behavior of cold-formed steel purlins ZAE-sections, with 90º lips and two longitudinal stiffeners in the web. Therefore, theoretical and experimental analyses were performed, involving a set of purlins with stiffened web ZAE-sections and their equivalent plain web, the Z-sections with 90º lips. Although emphasis was given in shear and combined bending and shear, additional experimental tests were performed to evaluate the predominance of bending. Changes in critical elastic buckling stresses due to longitudinal stiffeners were evaluated and experimental and numerical data were used to predict the interation. Theoretical results indicated that longitudinal stiffeners of the ZAE-sections have little influence on distortional and global buckling. However, it has a great influence on local buckling, promoting a significant increase of the critical stresses in relation to the Z-sections. Experimental results showed that the ultimate strength of the Z-sections was higher than ZAE-sections, mainly due to the development of tension field action and the rotational restraint of the web conferred by the connection. The prototypes without distortion restraint presented premature failure, caused by rotation of the web in the region of the supports. Considering the distortion-constrained prototypes, the results satisfied the \"circular\" and \"trilinear\" interaction curves. It was concluded that design of purlins with stiffened web can be performed using the \"trilinear\" interaction expression and the distortional buckling moment capacity.