Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-18T12:05:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO_ANDRÉ LOPES.pdf: 5318919 bytes, checksum: 7fcd711cb764df5b1129609d50537bdd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-18T12:05:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO_ANDRÉ LOPES.pdf: 5318919 bytes, checksum: 7fcd711cb764df5b1129609d50537bdd (MD5) Previous issue date: 2015-05-29 / FACEPE / Diante do desenvolvimento da construção civil nos últimos anos e do aumento da concorrência entre as empresas deste setor, faz-se necessário oferecer alternativas estruturais e construtivas que permitam maior eficiência e redução de custos nas execuções das obras. O desenvolvimento das tecnologias na área de informática vem propiciando cada vez mais condições para análises estruturais de alta complexidade, que estão materializadas em programas comerciais de cálculo estrutural, os quais tornam o dimensionamento das estruturas mais produtivo e estão cada vez mais importantes na rotina do engenheiro estrutural. Este trabalho apresenta um estudo técnico comparativo entre lajes nervuradas em concreto armado bidirecionais moldadas no local com fôrmas de polipropileno e unidirecionais pré-fabricadas treliçadas. Inicialmente, realizou-se um estudo paramétrico comparativo de esforços, deslocamentos e de custo de lajes com geometrias quadradas e retangulares em função de suas dimensões em planta. Em seguida, desenvolveu-se uma análise comparativa de um estudo de caso, onde se adotou um edifício modelo localizado na cidade de Caruaru-PE, o qual foi dimensionado empregando os dois sistemas construtivos de lajes abordados nesta pesquisa. Na análise do referido estudo de caso observou-se o comparativo de esforços, deslocamentos verticais e horizontais e estabilidade da estrutura, bem como, os custos dos elementos estruturais que compõem a estrutura do edifício analisado para os dois modelos de sistemas construtivos utilizados. As simulações das estruturas foram efetuadas utilizando modelos gerados em computador no software CYPECAD versão 2012a. Os cálculos dos esforços e deslocamentos, assim como o dimensionamento da estrutura, foram obtidos através do referido programa. Após o dimensionamento e a análise dos resultados, foram extraídos do programa os quantitativos referentes aos esforços cortantes, momentos fletores, deslocamentos, consumos de fôrmas, concreto e armadura. Em seguida, fez-se a composição do custo total da estrutura para cada sistema estrutural e efetuou-se a comparação entre os dois sistemas construtivos de lajes analisados neste trabalho. / With the development of civil construction in recent years and the increased competition between the companies in this sector, is made necessary provide structural and constructive alternatives that allowing greater efficiency and cost savings in the execution of works. The development of the technologies in computer science area comes increasingly providing conditions for structural analysis of high complexity, which are materialized in commercial programs of structural calculation, which make the sizing of more productive structures and are increasingly important in the structural engineer's routine. This work presents a comparative technical study between ribbed slabs bidirectional molded on site with polypropylene molds and lattice slabs unidirectional prefabricated in reinforced concrete. Initially was held a comparative parametric study of efforts, displacements and cost of slabs with square and rectangular geometries according to their dimensions in plant. Then developed a comparative analysis of a case study, which adopted a model building located in the city of Caruaru-PE, which has been sized using the two building systems of slabs covered in this research. In analysis of this study of case was observed the comparative of efforts, vertical and horizontal displacements and stability of the structure, as well as the costs of structural elements comprising the building structure analyzed for the two types of construction systems used. The simulations of the structures were made using computer generated models in CYPECAD software version 2012a. The calculations of the efforts and displacements, as well as the sizing of the structure, were obtained through this program. After the sizing and analysis of the results, were extracted from the program the quantitatives relating to shear efforts, bending moments, displacements, molds consumption, concrete and armor. Then, was made the composition of the total cost of the structure for each structural system and was executed the comparison between the two building systems of slabs examined in this work.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Diversos pesquisadores têm estudado o comportamento e o emprego de lajes nervuradas de concreto armado em sistemas estruturais na engenharia civil que demonstrem viabilidade sob o ponto de vista técnico e econômico. Por esta razão, inúmeros trabalhos têm sido publicados nos últimos anos respaldados por testes experimentais e análises numéricas. Neste contexto, diversos tipos de sistemas estruturais de lajes nervuradas têm sido desenvolvidos. Assim sendo, o objetivo desta investigação é o de contribuir, no que tange ao estudo do comportamento estrutural estático e dinâmico de lajes nervuradas de concreto armado, tendo em mente o emprego destas em sistemas estruturais na engenharia civil. Este trabalho de pesquisa objetiva também o estudo da resposta dinâmica de lajes nervuradas de concreto armado, sob o ponto de vista de conforto humano, especialmente quando essas estruturas encontram-se submetidas a atividades humanas rítmicas. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados experimentais, que consideram grupos de indivíduos desenvolvendo atividades rítmicas correspondentes à ginástica aeróbica (atividade sincronizada). São empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa de elementos finitos ANSYS. No presente modelo computacional, as vigas de bordo, nervuras e a laje de concreto armado são simuladas por elementos finitos de casca. Os resultados obtidos ao longo do estudo, em termos das acelerações de pico, são confrontados e comparados com os limites propostos por normas de projeto, sob o ponto de vista do conforto humano. Com base na análise dinâmica das lajes nervuradas investigadas foi possível verificar que as atividades humanas rítmicas podem vir a gerar valores de acelerações de pico elevados e que violam os critérios de conforto humano. Deste modo, foi observado que, as acelerações nos modelos estudados, podem atingir níveis elevados de vibração que comprometem o conforto dos usuários. / Several researchers have studied the use of reinforced concrete ribbed slabs in civil engineering structural systems that can be viable when the technical and economical point of view is considered. For this reason, a lot of papers were published in the last years based on the experimental and numerical analysis of this slab type. In this context, several slab systems were developed and the reinforced concrete ribbed slabs is present among them. This way, this dissertation investigated the static and dynamic structural behaviour of reinforced concrete ribbed slabs used in civil engineering structures. This research work investigated the dynamic response of reinforced concrete ribbed slabs when subjected to the human rhythmic activities, focusing human comfort criteria. The dynamic loads were obtained through experimental tests with individuals carrying out rhythmic activities corresponding to aerobics (stimulated activities). The computational models are developed based on usual mesh refinement techniques present in finite element method simulations (FEM), implemented in the ANSYS program. In this computational model the reinforced concrete ribbed slabs and beams are represented by shell elements. The numerical results, in terms of peak accelerations, are compared with recommended limits proposed by design codes, under the point of view of human comfort. The reinforced concrete ribbed slabs dynamic analysis indicated that the actions produced by human rhythmic activities could generate peak accelerations that surpass design criteria limits developed for ensuring human comfort. Hence it was observed that the acceleration in the models studied, can achieve high levels of vibration that compromise the comfort of users.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Diversos pesquisadores têm estudado o comportamento e o emprego de lajes nervuradas de concreto armado em sistemas estruturais na engenharia civil que demonstrem viabilidade sob o ponto de vista técnico e econômico. Por esta razão, inúmeros trabalhos têm sido publicados nos últimos anos respaldados por testes experimentais e análises numéricas. Neste contexto, diversos tipos de sistemas estruturais de lajes nervuradas têm sido desenvolvidos. Assim sendo, o objetivo desta investigação é o de contribuir, no que tange ao estudo do comportamento estrutural estático e dinâmico de lajes nervuradas de concreto armado, tendo em mente o emprego destas em sistemas estruturais na engenharia civil. Este trabalho de pesquisa objetiva também o estudo da resposta dinâmica de lajes nervuradas de concreto armado, sob o ponto de vista de conforto humano, especialmente quando essas estruturas encontram-se submetidas a atividades humanas rítmicas. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados experimentais, que consideram grupos de indivíduos desenvolvendo atividades rítmicas correspondentes à ginástica aeróbica (atividade sincronizada). São empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa de elementos finitos ANSYS. No presente modelo computacional, as vigas de bordo, nervuras e a laje de concreto armado são simuladas por elementos finitos de casca. Os resultados obtidos ao longo do estudo, em termos das acelerações de pico, são confrontados e comparados com os limites propostos por normas de projeto, sob o ponto de vista do conforto humano. Com base na análise dinâmica das lajes nervuradas investigadas foi possível verificar que as atividades humanas rítmicas podem vir a gerar valores de acelerações de pico elevados e que violam os critérios de conforto humano. Deste modo, foi observado que, as acelerações nos modelos estudados, podem atingir níveis elevados de vibração que comprometem o conforto dos usuários. / Several researchers have studied the use of reinforced concrete ribbed slabs in civil engineering structural systems that can be viable when the technical and economical point of view is considered. For this reason, a lot of papers were published in the last years based on the experimental and numerical analysis of this slab type. In this context, several slab systems were developed and the reinforced concrete ribbed slabs is present among them. This way, this dissertation investigated the static and dynamic structural behaviour of reinforced concrete ribbed slabs used in civil engineering structures. This research work investigated the dynamic response of reinforced concrete ribbed slabs when subjected to the human rhythmic activities, focusing human comfort criteria. The dynamic loads were obtained through experimental tests with individuals carrying out rhythmic activities corresponding to aerobics (stimulated activities). The computational models are developed based on usual mesh refinement techniques present in finite element method simulations (FEM), implemented in the ANSYS program. In this computational model the reinforced concrete ribbed slabs and beams are represented by shell elements. The numerical results, in terms of peak accelerations, are compared with recommended limits proposed by design codes, under the point of view of human comfort. The reinforced concrete ribbed slabs dynamic analysis indicated that the actions produced by human rhythmic activities could generate peak accelerations that surpass design criteria limits developed for ensuring human comfort. Hence it was observed that the acceleration in the models studied, can achieve high levels of vibration that compromise the comfort of users.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A utilização de lajes nervuradas nas edificações em geral vem crescendo no Brasil, pois,com o desenvolvimento da computação, a modelagem destas estruturas tornou-se mais acessível aos projetistas e as vantagens inerentes ao sistema tornaram-se visíveis. Por esta razão, vários trabalhos foram publicados nos últimos anos tendo como finalidade a análise deste tipo de laje, sempre utilizando e comparando diferentes métodos de análise, dentre os quais pode-se destacar: analogia de grelha e método dos elementos finitos. Uma das razões para isto é a utilização da analogia de grelha pelos principais programas comerciais de cálculo de concreto armado. Este trabalho faz uma análise paramétrica de um modelo de laje nervurada de concreto armado denominada REDUZCON e determina a influência de diversos parâmetros relevantes na análise elástico-linear destas lajes. O sistema de laje REDUZCON é um sistema de laje nervurada que utiliza cubas cilíndricas invertidas metálicas denominadas BRC (barrote redutor de concreto). Por meio do estudo paramétrico das lajes nervuradas de concreto armado do tipo REDUZCON são abordados fatores importantes para o modelo de analogia de grelha, como a condição do apoio (deslocável ou indeslocável) e o momento de inércia à torção. Também é estudada a influência da relação entre os vãos e do número de nervuras para uma laje cuja quantidade de nervuras é diferente nos dois sentidos. Investiga-se, ainda, a freqüência fundamental de algumas destas lajes, para comparação com os valores recomendados pela NBR-6118 (2003). Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam claramente, que os parâmetros mais relevantes na analogia de grelha, tais como momento de inércia à torção e condição de apoio das lajes, modificam substancialmente os resultados de deslocamento e esforços do sistema estrutural. / The use of ribbed slabs in the constructions in general is growing in Brazil, because, with the development of the computation, the modelling of these structures became more accessible to the designers and the inherent advantages to the system became visible. For this reason, several works were published in the last years having as purpose the analysis of this slabs type, always using and comparing different methods, among them, grillage analogy are the most used, since it is also used in the main commercial programs of reinforced concrete. In this work a parametric analyzes of a model of ribbed slabs of reinforced concrete called REDUZCON is made and it determines the influence of several relevant parameters in the elastic-lineal analysis of these slabs. This system makes use of inverse cylinder metallic cap named BRC (reduced concrete cap). Through the parametric analysis of the ribbed slabs REDUZCON, important factors are approached for the model of grillage analogy, as the boundary conditions, torsional inertia of the system (ribs and board beams), geometry of the edge beams, and the number of transversal ribbings. It is also studied the influence of the sides ratio. Finally is also investigated the natural frequency of some of these slabs and compared with the values recommended in the design codes. The results obtained along the study indicate clearly, that the most relevant parameters in the grillage analogy, such as torsional inertia and condition of support of the slabs, they modify the displacement results and efforts of the structural system substantially.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação desenvolve-se um estudo sobre o comportamento estrutural de lajes nervuradas de concreto armado, tendo em mente o emprego destas em sistemas estruturais na engenharia civil, de forma viável sob o ponto de vista técnico e econômico. No cenário atual, diversos tipos de sistemas estruturais têm sido desenvolvidos, dentre estes as lajes nervuradas de concreto armado com base no sistema Reduzcon. Essas lajes nervuradas têm como principais características o baixo consumo de material e o peso próprio bastante reduzido. Este sistema utiliza cubas cilíndricas invertidas metálicas denominadas BRC (Barrote Redutor de Concreto), que suportam o concreto da laje. Assim sendo, este trabalho de pesquisa apresenta um estudo acerca da resposta estática e dinâmica do sistema estrutural em questão, em relação aos deslocamentos translacionais verticais e tensões; e, bem como, da resposta dinâmica do sistema sob o ponto de vista de conforto humano. Ênfase especial é dada às atividades humanas rítmicas, com base no emprego de modelos de carregamento que representem as ações inerentes à ginástica aeróbica. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados de testes experimentais que levam em conta os efeitos de multidão. A análise numérica fundamenta-se na modelagem computacional do sistema, através do Método dos Elementos Finitos (MEF), de forma a representar apropriadamente o comportamento estrutural das lajes Reduzcon. São empregadas técnicas usuais de discretização, por meio do programa ANSYS. As vigas de bordo, nervuras e a laje de concreto são simuladas por elementos finitos sólidos tridimensionais. / In this work a study is developed on reinforced concrete ribbed slabs behavior, having in mind there use in a viable, economic and technical point of view, in civil engineering structural systems. Nowadays several slab systems are being developed where reinforced concrete ribbed slabs Reduzcon, presents among them. One of the main characteristics of these ribbed slabs is the low material consumption and the reduced self-weight. This system uses inverted metallic cylindrical cap called BRC (Reduced Concrete Cap), which supports the concrete of the slab. This research work presents a study concerning static and dynamic response of the structural system for vertical translational displacements, stress; as well as, the dynamic response of the system under the point of view of human comfort. Special emphasis is given to the rhythmic activities of human beings, by using models implementations that represents aerobic gymnastics. The definition of dynamic actions upon the structural models were obtained based on the experimental results taking in consideration the crowd effects. The numerical analysis is based on the computational modeling of the system, through the Method of finite elements (MEF), in order to appropriately represent the structural behavior of the Reduzcon slab. Usual techniques of discretization were applied using the computer program Ansys. The edge beams, ribs and the concrete slab were simulated using three-dimensional solid finite elements.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A utilização de lajes nervuradas nas edificações em geral vem crescendo no Brasil, pois,com o desenvolvimento da computação, a modelagem destas estruturas tornou-se mais acessível aos projetistas e as vantagens inerentes ao sistema tornaram-se visíveis. Por esta razão, vários trabalhos foram publicados nos últimos anos tendo como finalidade a análise deste tipo de laje, sempre utilizando e comparando diferentes métodos de análise, dentre os quais pode-se destacar: analogia de grelha e método dos elementos finitos. Uma das razões para isto é a utilização da analogia de grelha pelos principais programas comerciais de cálculo de concreto armado. Este trabalho faz uma análise paramétrica de um modelo de laje nervurada de concreto armado denominada REDUZCON e determina a influência de diversos parâmetros relevantes na análise elástico-linear destas lajes. O sistema de laje REDUZCON é um sistema de laje nervurada que utiliza cubas cilíndricas invertidas metálicas denominadas BRC (barrote redutor de concreto). Por meio do estudo paramétrico das lajes nervuradas de concreto armado do tipo REDUZCON são abordados fatores importantes para o modelo de analogia de grelha, como a condição do apoio (deslocável ou indeslocável) e o momento de inércia à torção. Também é estudada a influência da relação entre os vãos e do número de nervuras para uma laje cuja quantidade de nervuras é diferente nos dois sentidos. Investiga-se, ainda, a freqüência fundamental de algumas destas lajes, para comparação com os valores recomendados pela NBR-6118 (2003). Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam claramente, que os parâmetros mais relevantes na analogia de grelha, tais como momento de inércia à torção e condição de apoio das lajes, modificam substancialmente os resultados de deslocamento e esforços do sistema estrutural. / The use of ribbed slabs in the constructions in general is growing in Brazil, because, with the development of the computation, the modelling of these structures became more accessible to the designers and the inherent advantages to the system became visible. For this reason, several works were published in the last years having as purpose the analysis of this slabs type, always using and comparing different methods, among them, grillage analogy are the most used, since it is also used in the main commercial programs of reinforced concrete. In this work a parametric analyzes of a model of ribbed slabs of reinforced concrete called REDUZCON is made and it determines the influence of several relevant parameters in the elastic-lineal analysis of these slabs. This system makes use of inverse cylinder metallic cap named BRC (reduced concrete cap). Through the parametric analysis of the ribbed slabs REDUZCON, important factors are approached for the model of grillage analogy, as the boundary conditions, torsional inertia of the system (ribs and board beams), geometry of the edge beams, and the number of transversal ribbings. It is also studied the influence of the sides ratio. Finally is also investigated the natural frequency of some of these slabs and compared with the values recommended in the design codes. The results obtained along the study indicate clearly, that the most relevant parameters in the grillage analogy, such as torsional inertia and condition of support of the slabs, they modify the displacement results and efforts of the structural system substantially.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação desenvolve-se um estudo sobre o comportamento estrutural de lajes nervuradas de concreto armado, tendo em mente o emprego destas em sistemas estruturais na engenharia civil, de forma viável sob o ponto de vista técnico e econômico. No cenário atual, diversos tipos de sistemas estruturais têm sido desenvolvidos, dentre estes as lajes nervuradas de concreto armado com base no sistema Reduzcon. Essas lajes nervuradas têm como principais características o baixo consumo de material e o peso próprio bastante reduzido. Este sistema utiliza cubas cilíndricas invertidas metálicas denominadas BRC (Barrote Redutor de Concreto), que suportam o concreto da laje. Assim sendo, este trabalho de pesquisa apresenta um estudo acerca da resposta estática e dinâmica do sistema estrutural em questão, em relação aos deslocamentos translacionais verticais e tensões; e, bem como, da resposta dinâmica do sistema sob o ponto de vista de conforto humano. Ênfase especial é dada às atividades humanas rítmicas, com base no emprego de modelos de carregamento que representem as ações inerentes à ginástica aeróbica. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados de testes experimentais que levam em conta os efeitos de multidão. A análise numérica fundamenta-se na modelagem computacional do sistema, através do Método dos Elementos Finitos (MEF), de forma a representar apropriadamente o comportamento estrutural das lajes Reduzcon. São empregadas técnicas usuais de discretização, por meio do programa ANSYS. As vigas de bordo, nervuras e a laje de concreto são simuladas por elementos finitos sólidos tridimensionais. / In this work a study is developed on reinforced concrete ribbed slabs behavior, having in mind there use in a viable, economic and technical point of view, in civil engineering structural systems. Nowadays several slab systems are being developed where reinforced concrete ribbed slabs Reduzcon, presents among them. One of the main characteristics of these ribbed slabs is the low material consumption and the reduced self-weight. This system uses inverted metallic cylindrical cap called BRC (Reduced Concrete Cap), which supports the concrete of the slab. This research work presents a study concerning static and dynamic response of the structural system for vertical translational displacements, stress; as well as, the dynamic response of the system under the point of view of human comfort. Special emphasis is given to the rhythmic activities of human beings, by using models implementations that represents aerobic gymnastics. The definition of dynamic actions upon the structural models were obtained based on the experimental results taking in consideration the crowd effects. The numerical analysis is based on the computational modeling of the system, through the Method of finite elements (MEF), in order to appropriately represent the structural behavior of the Reduzcon slab. Usual techniques of discretization were applied using the computer program Ansys. The edge beams, ribs and the concrete slab were simulated using three-dimensional solid finite elements.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3338.pdf: 4319897 bytes, checksum: 32b80c93c455c298962c6b33fd51002a (MD5) Previous issue date: 2010-02-18 / The big surge in use of systems for flat slabs gave up the search for freedom in the definition and organization of architectural interior spaces in buildings. The design and construction of buildings on flat slabs, which allow great mobility in defining the internal space of the building and reducing its height. The slabs with prefabricated trussed beams using forms lost in blocks of expanded polystyrene (EPS) or removable forms, brought new perspectives to the design of flat slabs, allowing greater spans with low deadweight. The precast elements are lightweight, easy handling, transport and assembly, and require the use of molds and special equipment and requires little bracing. Computer programs have emerged in recent years provide more refined calculations that predict the behavior of the structure in service with greater precision. This way the designers have increased security in systems design less common as flat slabs ribbed, without internal beams, capitals and even edge beams. In Brazil the predominant culture in the design and implementation of flat slabs is given by the system option molded on site. The objectives of this study are: to seek answers to the prevailing cultural behavior, and to compare their advantages and disadvantages when compared with cast on site, presenting the normative regulations and simplified calculation method according to ABNT NBR 6118:2003, provide subsidies for the project and implementation of flat slabs with ribbed prefabricated trussed beams, provide a calculation method for the infinitely rigid diaphragm; present a real case study as a comparison of costs. / O grande impulso na utilização dos sistemas de lajes lisas deu-se pela busca de liberdade na definição e organização arquitetônica de espaços internos em edifícios. O projeto e execução de edificações em lajes lisas, permitem grande mobilidade na definição do espaço interno do edifício e na redução da sua altura final. As lajes pré-fabricadas com vigotas treliçadas que utilizam fôrmas perdidas em blocos de Poliestireno Expandido (EPS) ou fôrmas removíveis trouxeram novas perspectivas ao projeto de lajes lisas, permitindo vãos maiores com baixo peso próprio. Os elementos pré-moldados são leves, de fácil manuseio, transporte e montagem, dispensam o uso de fôrmas e equipamentos especiais e requerem pouco escoramento. Programas computacionais surgidos nos últimos anos propiciam cálculos mais refinados que permitem prever o comportamento em serviço da estrutura com maior precisão. Dessa maneira, os projetistas têm maior segurança no projeto de sistemas menos usuais, como lajes lisas nervuradas, sem vigas internas, capitéis e até mesmo vigas de borda. No Brasil, a cultura predominante no projeto e execução de lajes lisas se dá pela opção do sistema moldado no local. Nestes termos, os objetivos do presente trabalho são: buscar respostas para o comportamento cultural predominante; comparar suas vantagens e desvantagens em relação aos sistemas moldados no local; apresentar as regulamentações normativas e o método de cálculo simplificado segundo a ABNT NBR 6118:2003; fornecer subsídios para o projeto e execução das lajes lisas nervuradas pré-fabricadas com vigotas treliçadas; apresentar um método de cálculo para o diafragma infinitamente rígido e apresentar um estudo de caso real como comparativo de custos.