Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Ingeniera Civil / De acuerdo con la experiencia reunida en los proyectos mineros e industriales desarrollados en Chile en los últimos quince años, ha sido frecuente comprobar que al aplicar el Capítulo 21 de la norma ACI-318 a las estructuras industriales de marcos de hormigón armado, resulten elementos ó encuentros de elementos difíciles de construir debido a la alta cantidad de armadura que requiere el diseño como un marco dúctil o especial, situación que eventualmente puede significar que se impida la colocación del hormigón. Teniendo en cuenta esta situación, en esta memoria se hizo una caracterización de una de las estructuras industriales de marcos de hormigón armado más típicas construidas en Chile y se ha diseñado una estructura de este tipo aplicando las recomendaciones de la ACI-318 y de la NCh 2369 para “marcos especiales o dúctiles” y “marcos intermedios”. Los datos recopilados indican que existe dispersión de criterio en los diseñadores, en cuanto al factor de modificación de la respuesta R a usar, lo que implica distintos coeficientes sísmicos de cálculo considerados. Se ha comparado los requerimientos de armaduras resultantes en ambos casos desde el punto de vista de la demanda requeridas por la acción sísmica. De esta comparación se ha concluido lo siguiente: En la estructura analizada, no hay diferencias al ser diseñada como pórtico intermedio ó como pórtico especial en lo que se refiere a armaduras longitudinales de columnas y losas, con excepción para pórticos especiales se requiere una mayor cantidad de estribos a lo largo de la columna y estribos dentro de los nudos. En el tipo de estructura analizada no hay problemas con la disposición de las armaduras calculadas dadas las secciones de hormigón que posee la estructura. Para evitar interpretaciones, se propone que la norma sísmica defina más específicamente los valores de R y ξ para estas estructuras y que contemple los requerimientos que demandan las condiciones de operación y de continuidad de funcionamiento de este tipo de instalaciones industriales, que tienen esfuerzos axiales, flexión y corte bajos y que durante un sismo no incursionan en rangos inelásticos.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-12-19T12:30:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_PórticosEstabilizaçãoEstrutura.pdf: 6659795 bytes, checksum: 1141a03ad34722506ab0a46df4d0035e (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-01-15T17:24:38Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_PórticosEstabilizaçãoEstrutura.pdf: 6659795 bytes, checksum: 1141a03ad34722506ab0a46df4d0035e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-15T17:24:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_PórticosEstabilizaçãoEstrutura.pdf: 6659795 bytes, checksum: 1141a03ad34722506ab0a46df4d0035e (MD5) Previous issue date: 2014 / Neste trabalho, apresenta-se uma visão geral da construção metálica residencial industrializada propondo um modelo de habitação de interesse social (HIS) e estuda-se novas maneiras de torná-la expansível e viável, propondo um módulo construtivo padronizado. Esse módulo é iniciado a partir de 9m² refletindo-se um após o outro nas direções laterais, frente e fundos até que seja alcançada a medida de aproximadamente 35m² de uma residência simples, familiar e que pode ser adequada a qualquer tipo de arquitetura cultural. Esse sistema construtivo proposto possibilita o crescimento da área construída com investimentos graduais ao longo do tempo, contribuindo para um maior crescimento social e sustentável. O módulo original além da finalidade residencial também permite infinita extensão para finalidades comerciais, escolares, lazer, etc.. Na a arquitetura proposta foram utilizados materiais de fechamento que condizem com as normas de conforto térmico e com os princípios da industrialização, como a racionalização, padronização, coordenação modular, transformando o canteiro de obra em linha de montagem acelerando o processo construtivo e reduzindo-se custos. Os pórticos de estabilização propostos são a principal estrutura do sistema que enfatiza o uso de perfis de aço de seção quadrada com costura. O equilíbrio das ações horizontais e o apoio gravitacional são obtidos com o uso de estruturas de aço rígidas posicionadas não simultaneamente paralelas e não convergentes. A análise estrutural foi baseada no método dos Elementos Finitos, utilizando o Software SAP 2011, e a avaliação do desempenho térmico, do modelo habitacional projetado, foi feita via simulação computacionais utilizando o Software EnergyPlus. Verifica-se o comportamento estrutural de acordo com os carregamentos aplicados e a sua viabilidade de utilização. Investiga-se também o comportamento térmico dos fechamentos e das alternativas arquitetônicas propostas. Os resultados obtidos mostram que o modelo proposto atende as condições mínimas de conforto térmico exigido pela norma para todas as zonas bioclimáticas do Brasil e também em relação ao desempenho estrutural, com baixo consumo de aço. ______________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: This thesis presents an overview of an industrialized residential metal building, proposing a model of social housing (HIS) and studying new ways to make it viable and scalable, offering a standardized construction module. This module is started from 9sqm reflecting off one after the other in the side directions, forward and back until the extent of approximately 35sqm of a simple residence, familiar and which can be adapted to any kind of cultural architecture. This proposed building system enables expansion in built with gradual investments over time, contributing to a larger social and sustainable growth. The original module in addition to the residential purpose also allows infinite extent for commercial, school, leisure, etc. In the proposed architecture the shutter materials used match the standards of thermal comfort and the principles of industrialization, such as streamlining, standardized, modular coordination, transforming the construction site in an assembly-line, accelerating the construction process and reducing costs. The stabilization porches are the main structure of the system that emphasizes the use of steel square section with stitching profiles. The equilibrium of the horizontal actions and gravitational support are obtained with the use of rigid steel structures not simultaneously parallel and not convergent positioned. The structural analysis was based on the finite element method, using SAP 2011 software, verifying the structural behavior under the applied load and its feasibility of use. The thermal performance of the designed housing model was evaluated using a computer simulation software the EnergyPlus, investigating the behavior of shutters and if the architectural alternatives chosen active the minimum thermal comfort conditions for all bioclimatic zones of Brazil.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-07-10T18:27:37Z No. of bitstreams: 1 textocompleto.pdf: 5776907 bytes, checksum: fc584655d43626ee2d7bf2b777a46173 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-10T18:27:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 textocompleto.pdf: 5776907 bytes, checksum: fc584655d43626ee2d7bf2b777a46173 (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Ao longo das últimas décadas, diversos estudos experimentais, numéricos e analíticos têm sido desenvolvidos a respeito de estruturas compostas por pórticos preenchidos com painéis de alvenaria. Apesar de já ser comprovado o aumento de rigidez proporcionado por estes painéis, os mesmos quase sempre são tratados apenas como material de vedação e sua influência no comportamento estrutural de pórticos é, em geral, desconsiderada em projetos. O presente trabalho consistiu em uma avaliação experimental de pórticos de aço preenchidos com painéis de alvenaria de blocos vazados de concreto, submetidos a ações horizontais cíclicas. Objetivou-se avaliar a contribuição destes painéis no enrijecimento da estrutura e a degradação da rigidez do conjunto devida aos carregamentos cíclicos aplicados. Ao todo, nove ensaios, em escala real, foram realizados, sendo três deles com painel de preenchimento e seis sem alvenaria. A partir dos resultados experimentais, o enrijecimento lateral da estrutura pôde ser mais uma vez constatado, visto que a presença dos painéis proporcionou, em média, um aumento de 11 vezes na rigidez do sistema. O modo de ruptura característico dos painéis foi por tração diagonal, com fissuras escalonadas ao longo das juntas de argamassa verticais e horizontais, evidenciando a baixa resistência da argamassa de assentamento quanto ao cisalhamento e à tração. A degradação da rigidez do sistema foi constatada, especialmente para os estágios de maior nível de fissuração dos painéis. Uma análise teórica aproximada do comportamento do pórtico preenchido também foi realizada, baseada em prescrições normativas e estudos que adotam o conceito da barra diagonal equivalente. Com relação ao aumento da rigidez lateral proporcionada pela diagonal comprimida, as normas técnicas internacionais sugeriram valores inferiores a aqueles obtidos nos ensaios experimentais, justificável como medidas de segurança quanto ao dimensionamento de estruturas de pórticos preenchidos. O método da barra diagonal equivalente se mostrou como uma ferramenta útil e simples para a consideração dos painéis como parte do sistema de contraventamento, podendo ser empregado para ações horizontais reduzidas, antecedentes ao estágio inicial de fissuração do painel / Over the last decades, several experimental, numerical and analytical studies have been carried out regarding structures composed by infilled frames with masonry walls. Although the increase on stiffness provided by infill panels is already known, the masonry walls are generally treated only as a partition element and their influence on the structural frame behavior is usually disregarded in projects. This research consisted on an experimental evaluation of steel frames infilled with masonry walls of concrete blocks, submitted to horizontal cyclic load. The objective of this work was to evaluate the contribution of infill panels in the structure strength and the stiffness degradation due to the application of cyclic loads. Nine real-scale tests were performed, being three infilled frame tests and six bare frame tests. From the experimental results, lateral stiffening of the structure could be verified, since the presence of the infill provided, in average, a stiffness 11 times higher compared to the bare frame. The failure mode of the walls was the diagonal tension, with stairstepped pattern of cracks through head and bed joints, indicating the low shear and tensile strength of mortar. Degradation of stiffness was verified especially for stages of higher cracking levels. An approximate theoretical analysis of the infilled frame’s behavior was also carried out, based on design codes and studies that adopt the equivalent diagonal strut method. Regarding the increase in lateral stiffness provided by the diagonal strut, international codes suggested values lower than those obtained in experimental tests, justifiable as safety measures for the designing of infilled frames. The equivalent diagonal strut method has proved to be a useful and simple tool for the consideration of walls as part of the bracing system, and it can be used for reduced horizontal loads, prior to initial cracks of infill panel

La presente tesis consiste en la preparación del comparativo técnico-económico para una nave industrial entre dos sistemas estructurales, el de pórticos de acero y tijerales sobre columnas de concreto armado. La nave industrial a diseñar estará situada en la zona industrial del Cercado de Lima y se utilizará para el almacén de materiales de construcción. El proyecto de ingeniería consta del predimensionamiento, estructuración, análisis y diseño de dos modelos (uno por cada sistema estructural). Los diseños respectivos se realizarán de acuerdo a los lineamientos estipulados en las normas vigentes descritas a continuación: Norma E020: Cargas; Norma E030: Diseño Sismorresistente; Norma E050: Suelos y Cimentaciones; Norma E060: Concreto Armado; Norma E070: Albañilería; Norma E090: Estructuras Metálicas. La estructura de la tesis está dividida en 6 sub-ítems que cubren la metodología y entregables del proyecto; el primer subtema relata la situación actual, la aspiración, estrategia y el alcance del proyecto. El segundo subtema expone el marco teórico que envuelve a los dos sistemas estructurales, el cual será necesario dominar para realizar el diseño de las configuraciones estructurales. El tercer subtema detalla el predimensionamiento y la estructuración de los elementos estructurales de cada sistema. El cuarto subtema comprende el análisis de los dos tipos de estructuras bajo cargas de gravedad que contiene el análisis de coberturas de techo, vigas y columnas para el caso de pórticos como también de los perfiles de acero existente en el sistema de tijerales, además del análisis por cargas de viento que afecta a ambos sistemas constructivos. El quinto subtema trata del análisis de desplazamientos para ambos sistemas estructurales dónde se considerará la ubicación del emplazamiento para obtener los desplazamientos, derivas y cortantes basales debido a solicitaciones sísmicas y de viento. En el sexto subtema se presenta el diseño del sistema de tijerales y pórticos. Posteriormente, en el séptimo subtema se realizan los metrados de casco estructural para ambos sistemas para luego realizar el presupuesto de los mismos y obtener las proporciones de costo para ambas estructuras para luego realizar la comparación técnica y económica entre los mismos. Finalmente, se detallan las conclusiones para el proyecto de tesis, dónde se discutirá qué sistema convendría utilizar para la construcción de la nave industrial contrastando conceptos económicos y técnicos que evidencien la mejor elección de la estructura a ejecutar. / Tesis

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Estruturas). Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Estruturas de Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Aníbal Guimarães da Costa