A thesis submitted to the Faculty of Engineering, University of the Witwatersrand, Johannesburg, in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy. Johannesburg, 1992. / This thesis presents the results of theoretical and experimental investigations into the behaviour and ultimate load capacity of latticed lower panels with cross-bracing diagonals made of equal-leg, hot-rolled steel angles under the effects of in-plane loads. Loading tests to collapse are carried out on cross-bracings in reduced-scale two-dimensional frames of various arrangements. The Southwell-plot of deflection measurements immediately prior to first yield of the diagonals is used to define equivalent end eccentricities and effective length factors, which therefore account for geometric and material imperfections of the test specimens. A proposal for new design formulae for calculating the resistance of struts is presented. The new design equations are based on the secant formula and are calibrs"ed against the experimental results. A computer model is developed based on flexibility equations which do not require an narative analysis procedure. The non-linear effects are given through the inclusion of Berry stability functions. The effects of eccentric forces and nodal restraints are simulated at all joints in which diagonals and main chords are connected . An additional model is formulated using a mainframe finite-element cod, demonstrating that it is now possible to perform non-linear analyses of complex frames including asymmetric members. Experimental results from this and other investigations are compared with ultimate load predictions based on the new design equations and the computer models and also usual buckling curves for design of steel transmission towers. In all cases the proposed models give acceptable predictions ot the behaviour and ultimate capacity of the bracings. In particular, failure loads calculated with the new design equations show improvements with respect to predictions based on current design buckling curves. These equations, therefore, can be used for design of steel latticed tower structures with angle members.

Neste trabalho estuda-se a elaboração dos projetos estruturais dos reservatórios paralelepipédicos de concreto armado, comumente usados no armazenamento de água. Para facilitar as análises, estes reservatórios são separados segundo as formas de suas cubas em três grupos, denominados reservatórios achatados, alongados e cúbicos. Para cada um destes grupos apresentam-se indicações para a escolha dos arranjos estruturais bem como dos prováveis carregamentos que devem ser considerados na obtenção dos esforços máximos. Fornecem-se também critérios para a determinação dos esquemas estáticos, correspondentes a cada um destes carregamentos. Incluem-se ainda critérios práticos para o dimensionamento dos elementos estruturais com verificações de fissuração e de estabilidade da estrutura. Sugerem-se, no final, os arranjos das armaduras mais adequados para toda a estrutura e em particular para as ligações das lajes com as paredes e destas entre si. / In this work, the elaboration of structural designs of parallelepiped form water reservoirs is studied. To facilitate the analysis, these reservoirs are separated into three groups according to their tank forms, namely flat, elongated and almost cubic. For each one of these groups, adequate structural arrangements are indicated as well as probable loads that must be considered in order to obtain maximum efforts. Criteria are proposed to specify static schemes in agreement with each one of the loads. Practical criteria for the design of structural elements, verification of cracking, and the study of the stability of structures have also been included. Finally, suggestions for the most adequate reinforcement arrangements for the whole structure and in particular for the slab-wall and wall-wall connections.

Coberturas em casca de concreto apresentam bom desempenho estrutural, desde que a forma de sua superfície média seja adequada para resistir predominantemente com esforços de membrana ao carregamento atuante. Atualmente, é possível utilizar-se métodos numéricos para determinar a forma mais adequada de uma casca para carregamentos de naturezas diversas e várias condições de apoio, projetando-se cascas com forma livre. Uma das grandes dificuldades para aplicação dessas estruturas consiste em compatibilizar um processo executivo adequado para moldagem de formas livres, que têm características geométricas muito complexas. A utilização de processo executivo de construção tipo sanduíche, com concreto ou argamassa projetados, é vista neste trabalho como uma alternativa para a viabilização dessas estruturas. Propõe-se definir procedimentos para o projeto de cascas com forma livre, utilizando-se recursos computacionais para definição da forma e análise da estrutura, e um método construtivo adequado a esse tipo de estrutura. Apresentam-se os resultados de geração de formas livres com métodos numéricos disponíveis, bem como parâmetros que podem auxiliar na aplicação dessas formas livres em projetos de coberturas em casca, baseados em resultados numéricos de análise dessas estruturas. São descritas as experiências de execução de dois protótipos de cobertura em casca, com aplicação de argamassa em núcleo de material leve, posicionado entre telas de aço moldadas na forma de membranas pênseis invertidas. Apresentam-se os resultados obtidos em prova de carga de um dos protótipos executados, bem como comparações desses resultados com os obtidos em modelos numéricos, comprovando-se o bom desempenho da estrutura, mesmo sendo a seção formada por duas faces finas sem conexão rígida. Acredita-se que o procedimento executivo proposto para moldagem de cascas com forma livre pode, com pequenas melhorias, ser utilizado na execução de estruturas semelhantes, mesmo com dimensões maiores, compondo-se, dessa maneira, um processo tecnológico viável. / Concrete shell roofs are very efficient structures when designed to support the loads mainly by membrane forces. Nowadays, there are numerical methods that can be used to determine the suitable shell shape, once it is given the loading and the boundary conditions, with a great variety of these parameters, thus creating the so called free form shells. When applying these shell shapes at practical situations, using conventional concrete construction technology, problems appear because of their very complex geometrical characteristics. Sandwich type construction and shotcrete have been seen in this work as alternatives to solve many construction problems involved with free form shell construction. It is propposed that conceptual design of free form shells, with basis on computational methods, be applied together with a adequate construction method to define a design methodology. Results of the application of numerical methods for shell shape generation are presented, as well as data that can be used when apllying these shell shapes in roof design. Two prototypes were built by applying mortar on ligthweight curved panels fixed between two steel meshs. The results of a loading test performed on one of these prototypes are described and compared with those obtained in a numerical simulation. The prototype proved to be so stiff, beware the fact that the thin faces of the sandwich section did not have rigid shear connections. One believes that there are sufficient data to ensure that the proposed construction method is very suitable to cast free form shell roofs and so it can be used, with few improvements, even on large span structures.

Este trabalho versa sobre as principais tomadas de decisão efetuadas durante a elaboração de projetos estruturais de edifícios em alvenaria. Inicialmente são abrangidas definições a respeito de armação de paredes, modulação, técnicas construtivas e utilização de elementos pré-moldados. Apresentam-se ainda critérios para a concepção estrutural e procedimentos de determinação das ações atuantes, bem como sua distribuição ao longo do edifício. São fornecidas orientações para o dimensionamento dos elementos estruturais, fundamentadas na ABNT (NBR-10837). Baseado na teoria exposta, alguns exemplos são elaborados com a finalidade de direcionar as tomadas de decisão no sentido de garantir segurança e economia. / This work deals with the main decisions in structural masonry buildings design. At first, some definitions regarding reinforced masonry, modulation, construction techniques and use of precast concrete elements are discussed. In addition, some structural conception criteria and applied forces determination procedures, as well as forces distribution through out the building\'s height, are presented. Some orientations are given to structural elements design, according to brazilian code ABNT (NBR-10837). Based on the discussed theory, some examples are presented in order to direct the decision making process to assure safety and economy.

The concept of marine current turbines was developed by Peter Fraenkel in the early 1970s. Ever since Fraenkel's efforts to modify and test the technology, several worldwide agencies have been exploiting the technology to retrofit the marine current turbine to their particular application. The marine current turbine has evolved from generating a few kilowatts to a few gigawatts. The present study focuses on a megawatt sized turbine to be located offshore the coast of Ft. Lauderdale, Florida. The turbine is to be placed in a similar location as a 20 kW test turbine developed by the Southeast National Marine Renewable Energy Center (SNMREC) at Florida Atlantic University, Dania Beach, FL. Data obtained from the SNMREC is used in the mathematical model. ANSYS FLUENT is chosen as the CFD software to perform wave-current interaction simulation for the present study. The turbine is modeled in SolidWorks, then meshed in ANSYS ICEM CFD, then run in FLUENT. The results obtained are compared to published work by scholarly articles from Fraenkel, Barltrop and many other well known marine energy researchers. The effects of wave height on the turbine operation are analyzed and the results are presented in the form of plots for tip speed ratio and current velocity. / by Amit J. SIngh. / Thesis (M.S.C.S.)--Florida Atlantic University, 2012. / Includes bibliography. / Electronic reproduction. Boca Raton, Fla., 2012. Mode of access: World Wide Web.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Heder.pdf: 2677000 bytes, checksum: 7551e034e2195187896180d6c74ad723 (MD5) Previous issue date: 2012-06-18 / Much effort has been made in order to automate the process of scientific knowledge discovery. Although some of the steps can be automated, the replacement of the specialist for a computer system in activities that require creativity remains a great challenge. In the field of computational intelligence the genetic programming techniques, and grammatical evolution in particular, appear to be adequate to these tasks. The use of formal grammars restricts the syntax of possible artifacts, making it possible to add bias in the search and generate more understandable solutions. Moreover, grammatical evolution establishes a clear distinction between the search space and the solution space, offering more flexibility. Thus, we propose here the grammar-based immune programming, a technique for evolving programs which combines a search engine inspired by clonal selection theory with the representation via grammatical evolution. Additionally, we developed a new procedure for decoding candidate solution that always generates a valid program. Finally, the technique is applied to symbolic regression and model inference in the form of ordinary differential equations. Its applicability in mechanical engineering is also exemplified in supporting the modeling of strains in a deformed pipe, and assisting the creation of optimal structural design / Muito esforço tem sido feito visando automatizar o processo de descoberta de conhecimento científico. Embora algumas etapas do mesmo já possam ser automatizadas, a substituição do especialista por um sistema computacional em atividades que requerem criatividade permanece como um grande desafio. No campo da inteligência computacional as técnicas de programação genética, e de evolução gramatical em especial, parecem ser adequadas a estas tarefas. O uso de gramáticas formais restringe a sintaxe dos artefatos possíveis, possibilitando adicionar viés na busca e gerar soluções mais compreensíveis. Além disso, a evolução gramatical faz uma distinção clara entre o espaço de busca e o espaço de soluções, oferecendo mais flexibilidade. Assim, propõe aqui a programação imunológica gramatical, uma técnica para evolução de programas que combina um mecanismo de busca inspirado pela teoria da seleção clonal com a representação via evolução gramatical. Adicionalmente, foi elaborado um novo procedimento de decodificação da solução candidata que sempre gera um programa válido. Finalmente, a técnica é aplicada a problemas de regressão simbólica e na inferência de modelos na forma de equações diferenciais ordinárias. Sua aplicabilidade na engenharia mecânica é também exemplificada no apoio à modelagem de deformações de dutos com amassamentos e no auxílio à criação de projetos estruturais ótimos.

As alternativas de reciclagem se apresentam com elevado potencial para acrescentar ganho à capacidade estrutural de um pavimento, simultaneamente, aproveitando os materiais compostos do pavimento existente, acarretando benefícios econômicos e ambientais, quando comparadas às soluções de reconstrução tradicionais. Diversos métodos de reciclagem de pavimentos têm sido aplicados no Brasil, particularmente, a reciclagem com adição de cimento, entretanto, não há um método consolidado para o dimensionamento estrutural dessa solução, o que gera dificuldades e muitas vezes desconfiança no seu emprego. Para se desenvolver um procedimento de dimensionamento que contemple esse tipo de solução, foram estudados métodos presentes na bibliografia internacional. Uma abordagem detalhada sobre cada método é apresentada, denotando seus principais aspectos, resultando em uma proposta de procedimento para o dimensionamento estrutural de pavimentos com camadas recicladas com cimento, de forma a atender a metodologia do Manual de Pavimentação do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) aplicando conceitos de análise mecanicista. A fim de corroborar os assuntos abordados, foi realizado um estudo paramétrico com o desenvolvimento de equações para correlação entre as deformações críticas esperadas na estrutura reciclada, resultando em modelos de dimensionamento para a camada reciclada com cimento e, por fim, o estudo de caso com o dimensionamento estrutural pelos métodos abordados em segmentos da rodovia SP 270. / Recycling alternatives are presented with a high potential to add gain to the structural capacity of a pavement, making use of the existing pavement composite materials while bringing economic and environmental benefits when compared to traditional reconstruction techniques. Several methods of pavement recycling have been applied in Brazil, particularly the recycling with cement addition; however, there is no consolidated method for the structural design of this solution, which generates difficulties and often distrust regarding its employment. In order to develop a design procedure taking into account this sort of solution, methods described in international bibliography have been examined. A detailed approach to each method denoting its main aspects is presented, resulting in a proposed procedure for the structural design of pavements with cement recycled layers so as to comply with the methodology contained in the Paving Manual of National Department of Transport Infrastructure (DNIT) by applying concepts of mechanistic analysis. In order to corroborate the issues discussed, a parametric study has been carried out with the development of equations to correlate the critical deformations expected in the recycled structure, resulting in design models for the cement recycled layer and finally, the case study of a structural design on segments of Highway SP 270 using the methods discussed.

Em doze anos de atuação profissional no desenvolvimento de projetos específicos para a indústria sucro-alcooleira, observou-se a pouca informação encontrada para o projeto de equipamentos utilizados neste setor, sendo de grande utilidade aos profissionais que nele atuam, algo introdutório, para auxiliar na análise estrutural de reservatórios metálicos elevados utilizados na fabricação de açúcar e álcool. Objetivou-se, utilizar a teoria de estruturas em casca de revolução e programa \"comercial\" de análise de estruturas por elementos finitos, como ferramentas, no cálculo estrutural de cascas cilíndrica e cônica que compõem um equipamento com dimensões \"típicas\" utilizadas na área de processos da indústria sucro-alcooleira. O estudo de forma comparativa com o método dos elementos finitos permitiu calibrar a solução teórica aproximada desenvolvida. As equações obtidas, para cascas cilíndricas e cônicas com bordas engastadas ou apoiadas fixas sob a ação de pressão hidrostática, podem ser utilizadas para prever o seu comportamento estrutural, desde que observadas hipóteses e recomendações básicas. Mesmo distantes da simulação do comportamento real das cascas, já que em campo, encontram-se inúmeros outros parâmetros não considerados neste trabalho, procurou-se apresentar um melhor esboço do comportamento estrutural das mesmas com equacionamento acessível aos engenheiros não acadêmicos envolvidos com problemas de projeto estrutural. / In twelve years of professional performance in the development of specific projects for the sugar and alcohol industry, the little information for equipments used in this sector design was observed, and it would be of great usefulness to the design engineers of this area, something introductory in the structural analysis of elevated steel tanks used in the production of sugar and alcohol. This work had as objective to use the shell of revolution theory and \"commercial\" programs for finite element analysis of structures, as tools, in the calculation of cylindrical and conical shells that compose a typical \"dimensions\" equipment used in the sugar industry processes area. The study in a comparative way with the finite elements method allowed to gauge the approximate theoretical solution developed. The equations developed for cylindrical and conical shells with fixed or supported borders under liquid pressure action, can be used to anticipate the structural behavior of the same ones, since fundamental hypotheses and basic recommendations wil have observed. In spite o f far from the real behavior simulation of the shells, because of the countless others in field parameters existence and that had not considered in this work, we tried to present a better sketch of the structural behavior of the shells with useful equations for the non academics\' engineers involved with structural design problems.

As alternativas de reciclagem se apresentam com elevado potencial para acrescentar ganho à capacidade estrutural de um pavimento, simultaneamente, aproveitando os materiais compostos do pavimento existente, acarretando benefícios econômicos e ambientais, quando comparadas às soluções de reconstrução tradicionais. Diversos métodos de reciclagem de pavimentos têm sido aplicados no Brasil, particularmente, a reciclagem com adição de cimento, entretanto, não há um método consolidado para o dimensionamento estrutural dessa solução, o que gera dificuldades e muitas vezes desconfiança no seu emprego. Para se desenvolver um procedimento de dimensionamento que contemple esse tipo de solução, foram estudados métodos presentes na bibliografia internacional. Uma abordagem detalhada sobre cada método é apresentada, denotando seus principais aspectos, resultando em uma proposta de procedimento para o dimensionamento estrutural de pavimentos com camadas recicladas com cimento, de forma a atender a metodologia do Manual de Pavimentação do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) aplicando conceitos de análise mecanicista. A fim de corroborar os assuntos abordados, foi realizado um estudo paramétrico com o desenvolvimento de equações para correlação entre as deformações críticas esperadas na estrutura reciclada, resultando em modelos de dimensionamento para a camada reciclada com cimento e, por fim, o estudo de caso com o dimensionamento estrutural pelos métodos abordados em segmentos da rodovia SP 270. / Recycling alternatives are presented with a high potential to add gain to the structural capacity of a pavement, making use of the existing pavement composite materials while bringing economic and environmental benefits when compared to traditional reconstruction techniques. Several methods of pavement recycling have been applied in Brazil, particularly the recycling with cement addition; however, there is no consolidated method for the structural design of this solution, which generates difficulties and often distrust regarding its employment. In order to develop a design procedure taking into account this sort of solution, methods described in international bibliography have been examined. A detailed approach to each method denoting its main aspects is presented, resulting in a proposed procedure for the structural design of pavements with cement recycled layers so as to comply with the methodology contained in the Paving Manual of National Department of Transport Infrastructure (DNIT) by applying concepts of mechanistic analysis. In order to corroborate the issues discussed, a parametric study has been carried out with the development of equations to correlate the critical deformations expected in the recycled structure, resulting in design models for the cement recycled layer and finally, the case study of a structural design on segments of Highway SP 270 using the methods discussed.

Thesis. 1976. Ph.D.--Massachusetts Institute of Technology. Dept. of Civil Engineering. / Microfiche copy available in Archives and Engineering. / Vita. / Bibliography: leaves 252-261. / by Mircea Grigoriu. / Ph.D.