[pt] Este trabalho apresenta uma formulação puramente baseada em plasticidade para ser aplicada à otimização topológica. A principal ideia da otimização topológica em mecânica dos sólidos é encontrar a distribuição de material dentro do domínio de forma a otimizar uma medida de performance e satisfazer um conjunto de restrições. Uma possibilidade é minimizar a flexibilidade da estrutura satisfazendo que o volume seja menor do que um determinado valor. Essa é a formulação clássica da otimização topológica, que é vastamente utilizada na literatura. Não obstante fornecer resultados interessantes, condições adicionais devem ser levadas em consideração para viabilizar sua aplicação prática. O projeto estrutural aborda dois aspectos principais: (i) a estrutura não deve colapsar, suportando os carregamentos aplicados (critério de segurança); e (ii) deverá se sujeitar a um valor máximo aceitável de deformação (critério de aceitabilidade). Consequentemente, a otimização topológica clássica deve ser modificada de forma a encontrar a distribuição de material correspondente ao menor volume possível tal que o critério de segurança seja verificado. O referido critério de segurança pode ser definido como limitar as tensões elásticas ao critério de plastificação em todo o domínio. Esta definição resultou em um novo ramo de pesquisa: a otimização topológica com restrições de tensões. Por outro lado, entende-se que o projeto estrutural plástico é preferível quando um projeto ótimo é almejado, uma vez que permite um maior aproveitamento da resistência do material. Dessa forma, este trabalho aborda a incorporação do projeto estrutural plástico à otimização topológica como método mais vantajoso do que a otimização topológica clássica e a com restrições de tensões. A formulação proposta é uma extensão da análise limite, que fornece uma estimativa da carga de colapso de uma estrutura diretamente por meio da programação matemática, assegurando a eficiência computacional da metodologia proposta. De forma a verificar a otimização topológica plástica e comparar a topologia final com as obtidas através da otimização topológica clássica e da com restrição de tensões, são apresentados exemplos numéricos. / [en] This work presents a full plastic formulation to be applied within topology optimization. The main idea of topology optimization in solid mechanics is to find the material distribution within the domain so that it optimizes a performance measure and satisfies a set of constraints. One might seek to minimize the compliance satisfying that the volume is less than a given value. The aforementioned formulation is the standard topology optimization which has been used widely in literature. Although it provides interesting results, additional requirements must be taken into account when practical application is concerned. Structures are designed considering two main aspects: (i) the structure must not collapse, supporting the applied loads (safety criterion); and (ii) its displacements must be lower than a prescribed bound (serviceability criterion). Consequently, the standard formulation shall be modified, finding the material distribution corresponding to the minimum volume such that the safety criterion is met. Said safety criterion may be defined as restraining the elastic stresses to the yield criterion in the entire domain. This definition has resulted in a new branch in this research field: the stress constrained topology optimization. On the other hand, it is understood that the plastic design criterion is preferable when optimization is intended, since it fully exploits the material strength. Therefore, this work addresses the incorporation of the plastic design criterion into topology optimization as a more advantageous method than standard and stress constrained topology optimization methods. The proposed formulation is an extension of limit analysis, which provides an estimative of the collapse load of a structure directly through mathematical programming, ensuring computational efficiency to the proposed methodology. Lastly, numerical examples are shown to verify plastic topology optimization and the final topology is compared with those provided by standard and stress constrained topology optimization methods.

O projeto de bombas centrífugas verticais de poço úmido tem forte dependência do arranjo de cada planta. Cada situação torna-se assim um projeto particular e exige uma mútua cooperação entre os fabricantes do equipamento, responsáveis pelo projeto e testes das bombas, e os proprietários e montadores das plantas, responsáveis pela montagem e instalações das bombas verticais e respectivas tubulações no campo. Após uma ampla pesquisa bibliográfica, evidenciou-se a ausência de uma metodologia de projeto estrutural que contemple de forma integrada o projeto estrutural de todas as partes envolvidas, isto é, as bombas, as estruturas e os edifícios onde elas são instaladas. Para o desenvolvimento da dissertação, as bombas verticais foram divididas em três partes: corpo de sucção, coluna e corpo superior. Foram analisados três casos de estudo por meio de modelagem por elementos finitos. Ficou evidenciada a necessidade de uma metodologia de projeto estrutural, baseada na identificação dos problemas e das suas causas e de alternativas estruturais mais adequadas para eliminá-los ou reduzi-los. Considerando a dificuldade de testar estas bombas numa bancada de testes do fabricante, montadas de modo similar ao que trabalharão no campo e o fato de que resolver problemas destas bombas no campo é muito difícil e em certos casos até mesmo impossível, ficou evidenciado que a metodologia de projeto estrutural proposta constitui um conjunto de recomendações de grande importância nas aplicações de bombas centrífugas verticais de poço úmido. O desenvolvimento foi feito de modo geral, mas esta metodologia pode e deve ser utilizada em centrais nucleares de potência. / In the structural design of wet sump vertical centrifugal pumps, there is a strong dependence on the arrangement of each plant. Therefore, for each plant there is a particular design that requires mutual cooperation between equipment manufacturers, responsible for the design and testing of the pumps, and the plants and facilities owners and builders involved in the installation of vertical pumps and connected pipes in field. After an extensive literature search, it has been concluded that there was a lack of a structural design methodology that addresses in an integrated structural design of all parts involved, ie, pumps, structures and buildings where they are installed. To develop the dissertation, vertical pumps were divided into three parts: the suction body, column and discharge body. Three study cases were analyzed using finite element modeling. It has been clear out it is necessary a structural design methodology based on identification of problems and their causes and structural alternatives more appropriate to eliminate or reduce them. Considering the difficulty of testing these pumps in the factory test bed, assembled similarly to that in field, and the fact that to solve problems on the field is very difficult and, in some cases, even impossible, it became evident that the structural design methodology proposed is a set of recommendations of great importance in applications of wet sump vertical centrifugal pumps. The development was done in general, but this methodology can and should be used in nuclear power plants.

O projeto de bombas centrífugas verticais de poço úmido tem forte dependência do arranjo de cada planta. Cada situação torna-se assim um projeto particular e exige uma mútua cooperação entre os fabricantes do equipamento, responsáveis pelo projeto e testes das bombas, e os proprietários e montadores das plantas, responsáveis pela montagem e instalações das bombas verticais e respectivas tubulações no campo. Após uma ampla pesquisa bibliográfica, evidenciou-se a ausência de uma metodologia de projeto estrutural que contemple de forma integrada o projeto estrutural de todas as partes envolvidas, isto é, as bombas, as estruturas e os edifícios onde elas são instaladas. Para o desenvolvimento da dissertação, as bombas verticais foram divididas em três partes: corpo de sucção, coluna e corpo superior. Foram analisados três casos de estudo por meio de modelagem por elementos finitos. Ficou evidenciada a necessidade de uma metodologia de projeto estrutural, baseada na identificação dos problemas e das suas causas e de alternativas estruturais mais adequadas para eliminá-los ou reduzi-los. Considerando a dificuldade de testar estas bombas numa bancada de testes do fabricante, montadas de modo similar ao que trabalharão no campo e o fato de que resolver problemas destas bombas no campo é muito difícil e em certos casos até mesmo impossível, ficou evidenciado que a metodologia de projeto estrutural proposta constitui um conjunto de recomendações de grande importância nas aplicações de bombas centrífugas verticais de poço úmido. O desenvolvimento foi feito de modo geral, mas esta metodologia pode e deve ser utilizada em centrais nucleares de potência. / In the structural design of wet sump vertical centrifugal pumps, there is a strong dependence on the arrangement of each plant. Therefore, for each plant there is a particular design that requires mutual cooperation between equipment manufacturers, responsible for the design and testing of the pumps, and the plants and facilities owners and builders involved in the installation of vertical pumps and connected pipes in field. After an extensive literature search, it has been concluded that there was a lack of a structural design methodology that addresses in an integrated structural design of all parts involved, ie, pumps, structures and buildings where they are installed. To develop the dissertation, vertical pumps were divided into three parts: the suction body, column and discharge body. Three study cases were analyzed using finite element modeling. It has been clear out it is necessary a structural design methodology based on identification of problems and their causes and structural alternatives more appropriate to eliminate or reduce them. Considering the difficulty of testing these pumps in the factory test bed, assembled similarly to that in field, and the fact that to solve problems on the field is very difficult and, in some cases, even impossible, it became evident that the structural design methodology proposed is a set of recommendations of great importance in applications of wet sump vertical centrifugal pumps. The development was done in general, but this methodology can and should be used in nuclear power plants.

O trabalho apresenta novas considerações sobra a implantação de pavimentos urbanos de baixo volume de tráfego a partir da análise dos resultados da construção e avaliação de um trecho de pavimento com camadas estruturais de solos transicionais, implantado na área urbana de Guaratinguetá, Estado de São Paulo. Sobre este pavimento foram realizados, periodicamente, ensaios de determinação dos teores de umidade das camadas, penetração com Cone de Penetração Dinâmica - (DCP) e medidas deflectométricas com a viga Benkelman. São apresentados, também, os resultados de ensaios de CBR e DCP realizados, em laboratório, sobre amostras de solos transicionais da região do Vale do Paraíba, os quais permitiram estabelecer uma relação entre esses índices de resistência, possibilitando efetuar-se estimativas dos valores CBR das camadas do pavimento construído a partir de ensaios DCP realizados no mesmo. Com base nos resultados da avaliação, apresenta-se a pertinente classificação do pavimento e faz-se uma revisão da sua capacidade estrutural utilizando-se métodos fundamentados em ensaios DCP. Apresenta-se um quadro comparativo entre os custos do pavimento objeto de estudo e de outras estruturas comumente executadas nos municípios da região do Vale do Paraíba. Avalia-se os procedimentos construtivos adotados pela equipe técnica da Prefeitura de Guaratinguetá e suas conseqüências sobre a estrutura do pavimento, efetuando-se algumas recomendações e sugestões sobre o procedimento de estudos geotécnicos e técnicas de execução e de controle tecnológico em obras viárias da natureza considerada. Finalmente, demonstra-se ser viável técnica e economicamente a construção de pavimentos urbanos utilizando-se solos transicionais em camadas estruturais.

Devido ao fato de uma das limitações do processo de soldagem por atrito ("Friction Stir Welding - FSW") ser a necessidade da retirada de todo e qualquer acabamento superficial sob a junta (tais como camada anodizada, revestimentos orgânicos e camada "clad"), durante o processo de junção este acabamento superficial pode ser conduzido para o interior da junta, cujas conseqüências previstas são uma considerável queda nas propriedades mecânicas finais e introdução de eletrólitos (redução da resistência à corrosão). Objetivando alcançar a máxima produtividade e redução de peso que este processo de junção pode proporcionar, as juntas de alumínio "clad" 2524-T3 foram intencionalmente unidas de topo pelo processo de soldagem por atrito "Friction Stir Welding". Para tanto, foram projetados dois protótipos de ferramentas, com dimensões e geometrias específicas do pino e "ombro" de modo a minimizar o transporte do alumínio puro (liga 1231) presente nas camadas de "clad" para o interior da junta. Observações metalográficas das juntas FSW produzidas, antes e após os ensaios mecânicos, constataram que houve a condução do "clad" para o interior do metal de solda (região do "nugget"), com conseqüente redução nas propriedades mecânicas. O modo de falha previsto pelas literaturas para a junta FSW, sob esforços mecânicos (estáticos e dinâmicos), é a ocorrência de ruptura entre as zonas termomecanicamente afetada e a termicamente afetada. Neste trabalho, todas as juntas de topo Alclad 2524-T3 unidas por "Friction Stir Welding" romperam no metal de solda ("nugget") após ensaios estáticos (tração) e dinâmicos (vida em fadiga). Análises metalográficas revelam várias faixas de alumínio puro conduzidas pela ferramenta FSW durante a junção, que atuam com planos preferenciais para a nucleação e propagação da trinca de ruptura. De fato, estas faixas de alumínio puro procedentes da camada de "clad" superficial possuem propriedades mecânicas até 30% inferiores ao valor similar no metal de solda ("nugget").

Este trabalho apresenta uma solução de projeto estrutural em material compósito para a asa de 4,044m de envergadura do Veículo Aéreo Não-Tripulado (VANT) em desenvolvimento pelo Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA). Está proposta uma configuração estrutural nervurada constituída por um caixão estrutural formado pelos revestimentos do extradorso e intradorso e por duas longarinas. A configuração sugerida foi validada por meio de análises computacionais lineares em elementos finitos feitas para quatro casos de laminados distintos. Um método para cálculos aproximados das cargas de manobra simétrica e assimétrica está apresentado. Os resultados das análises indicam superdimensionamento para as tensões e pouca deformação devido à necessidade de garantir a estabilidade dos componentes estruturais sob cargas limites.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-18T12:37:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 184960.pdf: 1215322 bytes, checksum: 847c7f0587f862986d454b1a18ede803 (MD5) / Na construção de edificações no Brasil, apesar do avanço tecnológico que esse ramo industrial apresentou nos últimos anos, ainda é prática comum em empresas de pequeno porte o desenvolvimento de projetos sem a utilização da compatibilização das disciplinas do projeto, gerando em conseqüência vários fatores negativos, tais como: má qualidade da edificação, maior índice de retrabalhos, acréscimo no custo da obra.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T20:48:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:30:37Z : No. of bitstreams: 1 139911.pdf: 45760686 bytes, checksum: 7bfb947e32779980db653c3c36500337 (MD5)

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3974.pdf: 5411750 bytes, checksum: f33f0788ac3e70acb2c99c20591168bb (MD5) Previous issue date: 2010-12-17 / Structural masonry buildings are being increasingly employed in construction. Well established for low-income buildings and with small insterspace, the system of structural walls has been gaining elbow room on the civil building industry. The great use of this structured system is due to the fact that the building companies, looking for cost reductions has generated great amout of comparative studies among several constructive systems. Recently the structural walls system is being used also in mid and high level buildings which has as main characteristics, bigger flooring number and layout flexibility. However this characteristics can compromise the structured behavior of the buildings and still increase the production costs. This work presents a comparative analysis among 4 floor buildings under this perspective. Three conceptual blueprints are proposed, on which distinct structural solutions, changing the ratio between the amount of structural and sealing walls are considered: with 100%, 90%, 80% and 75% of structural walls. For these situations, different types of slab solutions are considered: one-way joist slab and flat slab. For each solution the amount of materials calculated and the structural behavior is analyzed, aiming to establish parameters that can represent the influence of the number of structural walls over these factors. / Edificios de alvenaria estrutural estao sendo cada vez mais empregados na construcao civil. Ja bem consagrado para edificacoes populares baixas e com pequenos vaos, o sistema de alvenaria estrutural vem ganhando espaco na industria da construcao civil. A grande utilizacao desse sistema estrutural se da ao fato de que as construtoras, em busca da reducao de custos de producao, optam por sistemas construtivos racionalizados. Essa constante busca por reducao de custos tem gerado grande quantidade de estudos comparativos entre diversos sistemas construtivos. Recentemente o sistema de alvenaria estrutural vem sendo utilizado tambem em edificacoes de medio e alto padrao que tem como principais caracteristicas, maior numero de pavimentos e flexibilidade de layout arquitetonico e consequente reducao de paredes estruturais. No entanto essas caracteristicas podem comprometer o comportamento estrutural dos edificios e ainda aumentar os custos de producao. Neste trabalho e feita uma analise comparativa entre edificios de alvenaria estrutural com 4 pavimentos sob esse aspecto. Sao propostas tres plantas conceituais sobre as quais sao lancados projetos estruturais distintos, dimensionados com diferentes relacoes entre paredes estruturais e paredes de vedacao: com 100%, 90%, 80% e 75% de paredes estruturais. Para essas situacoes sao empregados tres tipos de lajes: laje com vigotas trelicadas, laje macica e laje nervurada. Para cada uma e calculado o quantitativo de materiais e analisado o comportamento estrutural, procurando estabelecer parametros que possam representar a influencia da quantidade de paredes estruturais nesses fatores.

Orientadora: Fernando de Azevedo Silva / Banca: Erick Siqueira Guidi / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: O conector bipartido, por sua simplicidade construtiva quando comparado ao conector tipo "collet" se torna um componente mecânico bastante atrativo para unir equipamentos em situações na qual não há carga externa de momento fletor. A proposta desse trabalho foi mostrar em detalhes o projeto de um conector bipartido para operar com 68,9 MPa de pressão interna e travado por quatro parafusos UN 1,25" - 8 FPP submetido ao torque de 762,3 N.m (gerando pré-carga de 221,4 kN em cada um dos quatro parafusos) que foi suficiente para energizar o selo metálico e garantir que as faces dos "hubs" se encostassem durante a montagem. A análise foi considerada em duas situações, mínimo coeficiente de atrito (0,08) e máximo coeficiente de atrito (0,15) nas faces de contato entre os Hubs e Bipartidos. Para a condição de mínimo atrito foi verificado que o nível de tensão gerado nas peças do conector não ultrapassa o limite de aceitação da API 6A e API 17D. Para a condição de máximo atrito, foi comprovado que na pior situação tem-se pressão de contato na região de vedação superior a três vezes o valor da pressão hidrostática referente à lâmina d'água de 3000 metros, garantindo que não haverá entrada de água do mar no sistema, mesmo em uma situação extrema na qual a pressão interna seja nula. Para as análises de elementos finitos, foi utilizado o software Abaqus CAE / Abstract: The clamp connector, due to your built simplicity in comparison to the collet connector is an attractive part to connect equipment where there is no external bending moment. The purpose of this job was show in details the clamp connector design for 68.9 MPa internal working pressure locked by four screws UN 1.25"-8 TPI under torque 762.3 N.m (that created bolt load 221.4 kN at each one of the four screws) that was enough to set the seal and ensure hub face to face during assembly. The analysis was considered in two situations, minimum friction (0.08) and maximum friction (0.15) at the contact faces between the Hubs and Clamps. At the minimum friction condition, was verified the stress level at the parts is acceptable by API 6A and API 17D. At the maximum friction condition, was verified at the worst condition the contact press at sealing area is higher than 3 times the hydrostatic pressure at 3000 meters water depth, and therefore enough to ensure no sea water entering in the system at the extreme situation where there is no internal pressure. For the finite element analysis was used the software Abaqus CAE / Mestre