Made available in DSpace on 2014-06-12T18:04:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7874_1.pdf: 1288537 bytes, checksum: 8092b9c873dcb4e0aee23caac1795109 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Neste trabalho foi estudada a resposta não linear de vidros especiais e de sistemas nanoestruturados, como colóides e vitrocerâmicas contendo nanopartículas. A motivação para esta pesquisa advém do grande potencial de aplicabilidade dos materiais estudados na Fotônica. Por exemplo, materiais vítreos com alta não linearidade, que possuam uma rápida resposta não linear e que possam ser usados na óptica integrada, constituem uma classe de materiais de alto interesse tecnológico como possíveis candidatos a chaves lógicas totalmente ópticas. Quanto aos materiais nanoestruturados, suas propriedades podem ser controladas a partir de parâmetros préestabelecidos como o tamanho e a fração volumétrica das nanopartículas, e este controle os torna promissores para aplicações nas mais diversas áreas da Nanofotônica. Considerando isto, foi realizado um estudo sistemático das propriedades ópticas não lineares de vidros antimonetos e tungstatos-fluorofosfatos, e de dois tipos de compósitos: uma vitrocerâmica com nanocristais de NaNbO3 e sistemas coloidais com nanopartículas de prata. Foram estudados os comportamentos não lineares refrativos e absorsivos dos materiais, em função do comprimento de onda e da duração dos pulsos dos lasers de excitação, da composição vítrea dos sistemas e da concentração de nanopartículas. Técnicas experimentais, tais como excitação-e-prova, chave Kerr, varredura Z e limitação óptica, foram empregadas. A dependência da resposta não linear com parâmetros intrínsecos dos materiais foi interpretada, a partir de princípios básicos que definem o comportamento eletromagnético dos sistemas. Modelos teóricos apropriados foram aplicados aos resultados experimentais. Os principais resultados deste trabalho foram: · a caracterização não linear de vidros antimonetos e vidros tungstatos-fluorofosfatos para aplicações como chaveadores ópticos ultrarápidos e limitadores ópticos, respectivamente; · o estudo detalhado da resposta não linear de uma vitrocerâmica contendo nanocristais de niobato de sódio em função da fração volumétrica dos nanocristais; · a identificação de contribuições de alta ordem na susceptibilidade não linear de suspensões de nanopartículas de prata em sistema aquoso; · a observação, em colóide de prata com CS2, do cancelamento da refração e da absorção não linear devido a mecanismos de competição entre as susceptibilidades não lineares da nanopartícula de prata e do próprio CS2

The plane frame formed by precast elements have been increasingly used in structural systems of buildings throughout Brazil. These frames, as most of the precast structures deformable connections have a greater or lesser degree. The aim of this study is to analyze the structural behavior of portal frames composed of precast reinforced concrete taking into account the variation in the stiffness of the connections and the physical and geometric nonlinearity evaluated by approximate methods. The analysis of geometric nonlinearity was taken through the process P- and physical nonlinearity was checked by the Branson method. For the analysis of material and geometric nonlinearity simultaneously proposed a coupling of the two methods mentioned above. The proposed coupling was tested in a case study of a building with four floors, considering the loads recommended by NBR 6118 (ABNT, 2014) and evaluating the influence on the stiffness of two beam-column connection types. The results show an increase in the displaceability of the structure more deformable links analyzed five times at the most critical situation is compared with the evaluated frames with more rigid links. The structures analyzed taking into account the nonlinearities present in the internal structural strain variations of up to 162% compared with the linear analysis. Therefore it can be stated that the determination of the stiffness of the connections and the consideration of nonlinearities directly influenced the behavior of the efforts that will act in the structure, and therefore the structural analysis and design of the components of the same. / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os pórticos planos formados por elementos pré-moldados vêm sendo cada vez mais utilizados em sistemas estruturais de edifícios em todo Brasil. Esses pórticos, como a maior parte das estruturas pré-moldadas, apresentam ligações deformáveis em maior ou menor grau. O objetivo geral deste trabalho é analisar o comportamento estrutural de pórticos planos formados por elementos pré-moldados de concreto armado levando em consideração a variação na rigidez das ligações e as não-linearidade física e geométrica avaliadas por métodos aproximados. A análise da não-linearidade geométrica foi feita através do processo P- e a não-linearidade física foi verificada através do método de Branson. Para a análise das não-linearidades física e geométrica de maneira simultânea foi proposto um acoplamento dos dois métodos citados anteriormente. O acoplamento proposto foi testado em um estudo de caso de um edifício com quatro pavimentos, considerando-se os carregamentos recomendados pelas normas brasileiras e avaliando-se a influência na rigidez de duas tipologias de ligação viga-pilar. Os resultados obtidos mostram um aumento na deslocabilidade da estrutura analisada com ligações mais deformáveis de cinco vezes na situação mais crítica se comparado com os pórticos avaliados com ligações mais rígidas . As estruturas analisadas levando em consideração as não-linearidades apresentaram variações nos esforços internos solicitantes de até 162% se comparadas com a análise linear. Portanto pode-se afirmar que a determinação da rigidez das ligações e a consideração das não-linearidades influem diretamente no comportamento dos esforços que irão atuar na estrutura e por consequência, na análise estrutural e dimensionamento dos elementos que compõem a mesma.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marcel Bruno.pdf: 3105575 bytes, checksum: 74afefa960dbfbf05720cec24a294ec9 (MD5) Previous issue date: 2006-09-28 / Neste trabalho são realizadas modelagens numéricas de vigas de concreto armado, reforçadas ou não com fibras metálicas. Este procedimento possibilita a análise de diversas variáveis em uma estrutura, com relativa economia. O objetivo é a determinação da energia de fratura de vigas de concreto armado empregando programas comerciais de elementos finitos. Tem ainda por escopo analisar o modo de fratura II, ocasionado por tensões cisalhantes. Para tanto foi utilizado o programa comercial DIANA. A validação das modelagens é realizada através da comparação dos resultados numéricos obtidos, com valores experimentais da literatura. Esta validação foi inicialmente realizada com vigas e por fim prismas de concreto com e sem a adição de fibras. A não-linearidade física do material foi levada em consideração. Foram utilizadas na modelagem das vigas as teorias de Rankine e Drucker Prager. No caso dos prismas utilizou-se de teorias da mecânica da fratura, onde ao invés de se utilizar as funções de plastificação do material (ou de ruptura dos mesmos), utilizar-se-ão modelos que retratam o surgimento e propagação das trincas. Os resultados obtidos foram satisfatórios fazendo-se uma comparação com os experimentais, porém a energia da fratura utilizada à tração foi tirada do CEB (1.990) para os casos das vigas de Lopes (2005) e a compressão obtida através do gráfico: tensão x deformação. Será ainda enfocado neste trabalho a retro-análise, pela combinação de variações no volume de fibras, procurando obter gráficos que retratem o comportamento tensão x volume de fibras para a resistência do concreto. Nota-se que a utilização de fibras metálicas diminui consideravelmente a armadura longitudinal para combater esforços de flexão. Porém, deve-se proceder outros ensaios de modo a obter o volume de fibra ideal a ser utilizado para diversas resistências do concreto.

Os galpões de concreto pré-moldado, formados por pórticos atirantados, são muito utilizados, no Brasil. Porém, para o projeto dessas estruturas, a bibliografia é limitada. Além disso, vários critérios de projeto são adaptados dos relativos a estruturas de concreto moldado no local e de múltiplos pavimentos. O objetivo deste trabalho é contribuir para a análise desse tipo de estrutura, introduzindo conceitos que dificilmente são considerados na prática, tais como: rigidez da ligação viga-pilar, análise não-linear física e geométrica, deformação excessiva e fluência. A pesquisa foi desenvolvida por meio de análises estruturais, usando modelos de galpões comuns na prática. Cada conceito citado anteriormente foi analisado em exemplos. A rigidez da ligação viga-pilar foi avaliada com base no parâmetro de restrição à rotação, \'alfa\'R. A não-linearidade física (NLF) do concreto foi considerada pelo método de Branson. Para a não-linearidade geométrica (NLG), foram utilizados os parâmetros \'alfa\' e o processo P.\'delta\'. A deformação excessiva, incluindo a fluência, foi discutida tendo em conta os aspectos normativos. Constatou-se que a ligação viga-pilar pode ter comportamento semi-rígido em alguns casos, mas, se corretamente dimensionada, apresenta, de fato, comportamento rígido. A consideração da NLF apresentou resultados melhores que a análise elástica linear, sendo possível, para o exemplo estudado, utilizar um coeficiente redutor de inércia igual a 0,5, para as vigas e para os pilares do pórtico. Concluiu-se, também, que a consideração da NLG deve ser feita sistematicamente para esse tipo de estrutura, uma vez que alguns exemplos apresentaram acréscimos de momentos superiores a 10% e \'alfa\' > \'alfa\' lim. Além disso, observou-se que a verificação do estado limite de deformação excessiva (ELS-DEF) pode ser determinante na escolha das seções transversais do pórtico, sendo obrigatória a consideração da fluência. Nesse sentido, o presente trabalho contribui para a literatura técnica sobre a análise estrutural dos galpões atirantados, auxiliando projetistas no cálculo dessas estruturas e servindo de referência nos cursos sobre esse assunto. / Sheds of precast concrete formed by tied portal frames are widely used in Brazil. However, there are few works on the design of these structures. In addition, several design criteria are adapted from those relative to the structures of cast in place concrete and multi-storey buildings. The objective of this work is to contribute to the analysis of this type of structure, introducing concepts that are hardly seen in practice, such as: rigidity of beam-column connection, physics and geometric nonlinear analysis, excessive deformation, and creep. The research was developed by mean of structural analysis, using models of sheds common in practice. Each concept previously mentioned was analyzed in examples. The stiffness of the beam-column connection was evaluated with base on the restriction parameter of the rotation, \'alfa\'R. The physics non-linearity (PNL) of concrete was considered by the method of Branson. For the geometric non-linearity (GNL) the parameter \'alfa\' and the process P.\'delta\' were used. The excessive deformation including creep was discussed taking in account the aspects of brazilian codes. It was found that the beam-column connection may have semi-rigid behavior in some cases, but, if properly designed, it has in fact rigid behavior. The consideration of the PNL had better results than the linear elastic analysis, and, for the sample studied, was possible to use a reduction coefficient of inertia equal to 0.5 for the beams and columns of the portal frame. It was also concluded that the consideration of GNL should be done systematically for this type of structure, since as some examples showed increase of moments above 10% and \'alfa\' > \'alfa\' lim. Furthermore, it was observed that the verification of deflection serviceability can be decisive in the choice of the portal frame cross sections, being obligatory the consideration of creep. In this sense, the present work contributes to the technical literature on the structural analysis of the tied portal frame sheds, helping engineers in the design of these structures and serving as reference in courses about this subject.

Nos últimos anos grande número de modelos computacionais tem sido propostos com o intuito de descrever o movimento de solutos no perfil do solo, apesar disso, o que se observa é que existe grande dificuldade em se modelar esses fenômenos, para que o modelo possa predizer o processo de deslocamento e retenção dos solutos na natureza. Para tanto, o objetivo deste trabalho foi utilizar um modelo estatístico para descrever o transporte dos solutos no perfil do solo. Dessa forma, foi realizado um experimento em laboratório e observado os níveis de potássio e nitrato ao longo do perfil dos solos Latossolo Vermelho Amarelo e Nitossolo Vermelho. Para inferir sobre essas variáveis foram consideradas duas abordagens. Para a primeira abordagem foi utilizado um modelo de regressão não linear para cada uma das variáveis, cujos parâmetros do modelo apresentam uma interpretação prática, na área de solos. Para esse modelo foi realizado um esboço sobre a não linearidade do mesmo para verificar as propriedades assintóticas dos estimadores dos parâmetros. Para o método de estimação foi considerado, o método de mínimos quadrados e o método de bootstrap. Além disso, foi realizada uma análise de diagnóstico para verificar a adequação do modelo, bem como identificar pontos discrepantes. Por outro lado, para outra abordagem, foi utilizado um modelo multiresposta para analisar o comportamento das variáveis nitrato e potássio ao longo do perfil dos solos, conjuntamente. Para esse modelo foi utilizado o método da máxima verossimilhança para encontrar as estimativas dos parâmetros do modelo. Em ambas as situações, observou-se a adequação dos modelos para descrever o comportamento dos solutos nos solos, sendo uma alternativa para os pesquisadores que trabalham com estudo de solos. O modelo logístico com quatro parâmetros se destacou por apresentar melhores propriedades, como medidas de não linearidade e boa qualidade de ajuste. / In the last years, several computational models have been proposed to describe the movement of solutes in the soil profile, but what is observed is that there is great difficulty in model these phenomena, so that model can predict the displacement process and retention of solutes in nature. Thus, the aim of this study was to use a statistical model to describe the transport of solutes in the soil profile. Therefore, an experiment was conducted in the laboratory and observed levels of potassium and nitrate along the depth of soil Oxisol (Haplustox) and Hapludox,. To make inferences about these variables were considered two approaches. For the first approach was utilized a non-linear regression model for each variable and the model parameters have a practical interpretation on soil. For this model we performed a sketch on the nonlinearity of the model to check the asymptotic properties of parameter estimators. To estimate the parameters were considered the least squares method and the bootstrap method. In addition, we performed a diagnostic analysis to verify the adequacy of the model and identify outliers. In the second approach considered was using a multi-response model to analyze the behavior of the variables nitrate and potassium throughout the soil profile together. For this model we used the maximum likelihood method to estimate the model parameters. In both cases, we observed the suitability of the models to describe the behavior of solutes in soils, being an alternative for researchers working on the study of soils. The logistic model with four parameters stood out with better properties, such as non-linearity and good fit.

O objetivo deste trabalho é fornecer uma contribuição à análise estrutural de pavimentos de edifícios de concreto armado. Com esse fim, foram implementados os modelos de DEBERNARDI e de GHALI & FAVRE, próprios para barras de concreto armado. Os resultados são obtidos para o instante de aplicação de um carregamento e para um instante qualquer de tempo, considerando-se a fluência. Apresenta-se, no decorrer do trabalho, o equacionamento dos modelos e das variáveis envolvidas no processo. São mostrados exemplos práticos de aplicação dos algoritmos desenvolvidos e discute-se, nos capítulos finais, a redistribuição de momentos que ocorre em estruturas reticulares de concreto armado. / The aim of this work is to give a contribution to structural analysis of reinforced concrete building floors. Therefore, DEBERNARDI\'s and GHALI & FAVRE\'s models for reinforced concrete were implemented. The results are obtained at the loading application instant and at any instant of time, considering therefore the creep. In this work, it is presented the formulations of the adopted models and the variables used in the process. Some practical examples of application for the developed algorithms are shown. Finally, it is discussed the redistribution of bending moments that may occur in reinforced concrete grid structures.

Este trabalho trata da evolução natural do modelo de cálculo em regime elástico linear, largamente empregado no dimensionamento de pavimentos de concreto armado, para um modelo com maior capacidade de representação. A consideração da não-linearidade física do material concreto armado é incorporada a um sistema computacional em elementos finitos segundo modelos não-estratificados, através da generalização das formulações para o campo dos esforços. O elemento de barra é abordado em campo uniaxial, verificando-se o escoamento produzido pela flexão. Para o elemento de placa, estabelece-se o critério de escoamento de Von Mises com leis associativas particularizado ao estado plano de tensões (EPT). Essas tensões são integradas ao longo da espessura do elemento, permitindo escrever o critério em função do terno de valores de momentos atuantes. Por fim, os modelos de barra e placa são integrados ao sistema computacional, resultando um sistema de análise não-linear de pavimentos de concreto armado. A caracterização do comportamento físico da seção transversal é feita segundo um diagrama momento-curvatura trilinear. A aplicação do modelo proposto a elementos estruturais isolados, e a um pavimento convencional, confirma a melhoria do sistema computacional, e os tempos de processamento requeridos evidenciam a viabilidade do emprego do modelo não-linear físico em projetos usuais de pavimentos de concreto armado. / This work deals with the natural evolution of the design model based on linear elasticity, widely employed on reinforced concrete slabs designs, to a improved design model. The consideration of physical nonlinearity of the reinforced concrete is introduced into a finite element computational system by nonlayered models with generalization of the formulation to the bending moment field. The beam element is treated in a uniaxial field, with bending moment yielding. In the plate element it is established the Von Mises yield criterion with associative laws particularized to the plane stress. These stresses are integrated along the element depth, enabling to write the criterion with plate bending moments. At last, the beam and the plate models are incorporated into a computational system, resulting in a reinforced concrete slabs analysis system. The characterization of the cross section physical behavior is made by a trilinear bending moment-curvature diagram. The application of the proposed model to isolate structural elements and to a conventional slab confirms the improvement of the finite element system and the required computational analysis times show the feasibility of the nonlinear model application into usual reinforced concrete slab design.

Uma caixa para flexo-torção, equipada com múltiplas longarinas - sem reforçadores ou nervuras - é um conceito propício à tecnologia de compósitos. A integração de almas e revestimentos possibilita um único ciclo de cura em processos à base de pré-impregnados, ou com impregnação dentro do molde. Essa idéia pode ser aproveitada em asas e empenagens, aplicações que, para o peso ótimo, tipicamente atingem a instabilidade local abaixo da carga-limite. É aceitável que os longos painéis dessa caixa flambem, desde que não ocorram falhas no laminado e, acima de tudo, a estrutura mantenha-se rígida o suficiente para a função pretendida. Na presente investigação, uma caixa com longarinas auxiliares tem sua rigidez comparada à de outras soluções propostas para uma viga engastada. Para se estimar a relação entre carga e deslocamento na pós-flambagem, foram desenvolvidos modelos refinados com um pacote comercial de elementos finitos (MSC/NASTRAN), habilitado à análise não-linear geométrica (SOL106). Baseado nos modelos, comprovou-se, numericamente, que a configuração dos reforços determina a rigidez tangente do conjunto. A adição de longarinas internas mostrou-se tão eficaz quanto um dispendioso arranjo de reforçadores e nervuras, tomado como referência. Em outra proposta, com reforçadores longos, sem nervuras, ocorreu o colapso prematuro da caixa, evocando os cilindros de Koiter. O comportamento observado em caixas retas, prismáticas e pesadas repetiu-se, com poucas ressalvas, para caixas cônicas, oblíquas e mais leves. A técnica de simulação foi validada através de um ensaio estático: uma caixa representativa foi submetida a um carregamento de flexo-torção, consideravelmente superior à carga de flambagem inicial. A partir de deslocamentos medidos durante o ensaio, traçou-se a curva de carga-rigidez, que foi comparada à curva prevista. Apesar de consideráveis desvios introduzidos pelas condições de apoio, os resultados experimentais confirmaram a representatividade dos modelos.

This work presents a study on aeroelastic analyses of composite laminated flat plates subject to large displacements through the coupling of a nonlinear corotational shell finite element (FE) with an unsteady vortex-lattice method (UVLM) formulation. A FE implemented for the analysis of flat plates has been extended to model laminated composites with different lamina orientations. An UVLM formulation that is capable of coupling with this large displacement structural model is implemented. An explicit partitioned method is evaluated for the coupling of both models, using spline functions to interpolate information from the structural operator to the aerodynamic one, inside a Generalized-? time-marching solution. The resulting aeroelastic formulation provides a framework able of performing time marching simulation of structures made of composite material allowing the characterization of their nonlinear behavior and of the limit-cycle oscillation response. Laminated flat plates designed for high flexibility and low flutter speed onset are used as investigation models. To support the numerical studies, test specimens made of carbon fiber were used in experimental modal analysis and wind tunnel aeroelastic tests. Effects of nonlinearities are easily observed in the numerical results, which are promising for expansion of the work and application to the analysis of more refined and complex composite flexible wings.

Neste trabalho um programa experimental foi desenvolvido para caracterizar o comportamento não-linear, dependente do tempo de um compósito de carbono/epoxy com matriz modificada pela adição de partículas de borracha. O objetivo principal foi a obtenção de equações constitutivas para camadas inidirecionais do compósito sob estado plano de tensão que levem em consideração o efeito de nível de tensão e de danos na resposta dependente do tempo. Equações constitutivas viscoelásticas não-lineares propostas por Schapery foram selecionadas para representar o comportamento do material. Estas equações, originalmente propostas para representar o comportamento de materiais mecanicamente condicionados, foram extendidas, neste trabalho, para representar o comportamento dependente do tempo em compósitos poliméricos com crescimento de dano. Não-linearidades decorrentes de danos e viscoelasticidade foram incorporados aos parâmetros do modelo e um procedimento foi proposto para separar esses efeitos, permitindo o uso da teoria na presença de crescimento de dano. Com esse procedimento a simplicidade das equações constitutivas foi preservada e nenhum procedimento experimental adicional foi necessário. A maioria dos trabalhos sobre viscoelasticidade de compósitos baseia-se na resposta de materiais mecanicamente condicionados. O procedimento original proposto neste trabalho inclui efeitos de crescimento de dano e foi avaliado com testes de creep e recovery. Testes com taxa de carregamento constante foram também utilizados com a finalidade de validar a teoria para diferentes histórias de carregamento. Apesar de sua importância, a disponibilidade de dados sobre o comportamento dependente do tempo de compósitos de carbono/epóxi com matriz modificada ainda é bastante limitada. Devido aos complexos mecanismos de dano que se desenvolvem durante o carregamento, compósitos com matriz modificada representam uma verificação crítica da validade de extender o uso das equações constitutivas para representar comportamento com crescimento de dano.