O principal objetivo deste trabalho é realizar a análise estrutural de edifícios de andares múltiplos que apresentam núcleos resistentes, considerando a deformação pelo esforço cortante nos mesmos, bem como nos pilares. Para atingir esse objetivo, será preciso que o comportamento à flexão dos elementos verticais de contraventamento passe a ser regido pela teoria de barras de Timoshenko e não mais pela de Euler-Bernoulli. Foram então desenvolvidos algoritmos que, utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF), permitem calcular os fatores de forma de quaisquer seções transversais abertas de paredes delgadas pertencentes a núcleos estruturais, bem como a distribuição da tensão de cisalhamento na seção transversa em função do esforço cortante atuante. As alterações acima descritas foram feitas em um programa de análise de edifícios denominado CEASO 01, de autoria de MATIAS JR (1997). Embora esse programa realize análise não-linear geométrica, a consideração da deformação por cortante só foi implementada na análise linear. Apresentam-se, ao final, exemplos numéricos que permitem avaliar a influência da deformação pelo esforço cortante sobre os deslocamentos e esforços de núcleos resistentes e pilares. / The main aim of this work is to perform structural analysis of multistory buildings with resistant cores, taking into account shear deformation in those elements, as well as in columns. To achieve this objective, the flexural behaviour of vertical elements must be governed by Timoshenko beam theory, rather than the Euler-Bernoulli theory. Procedures using the finite element method (FEM) were developped, which enable to evaluate shear correction factors of generic thin-walled open sections and shear stress distribution as a function of the shear resultant. Changes described above were made in a structural analysis program named CEASO 01, whose author is MATIAS JR (1997). Even though this program is able to perform nonlinear analysis, only in linear analysis the effect of shear deformation is taken into account. Numerical examples are provided, which enable to evaluate the influence of taking into account shear deformation on displacements and stress resultants of resistant cores and columns.

Submitted by Pedro Cláudio Vieira (pcsvieira@gmail.com) on 2012-11-12T20:51:17Z No. of bitstreams: 1 TD006A04-PC.pdf: 1349795 bytes, checksum: 2714d85e7927b851ab85b60a19b689b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-12T20:51:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TD006A04-PC.pdf: 1349795 bytes, checksum: 2714d85e7927b851ab85b60a19b689b6 (MD5) Previous issue date: 2004-08 / CAPES / Na literatura técnica, existem formulações analíticas que trabalham com superfícies de interação em resultantes de tensões. Estes tipos de superfícies são importantes para evitar o processo de integração numérica, por exemplo na seção transversal, nas análises estruturais. Geralmente, as funções de escoamento f trabalham no espaço de tensões e dentro deste escopo, vê-se que a interação entre as tensões normal e tangencial pelo critério de Mises, aplicadas para os principais pontos de tensão numa seção metálica, é usualmente considerada como um limite para projetos elásticos de elementos resistentes. Expressões em tensões, que dependem dos esforços dados pela Resistência dos Materiais, permitem aplicações de condições limites de forma direta. Quando esta forma de critério é dada, a interação de surpefícies limites para trios de esforços aplicados resulta em planos, quádricas, surperfícies mais complexas, ou uma mistura destas. Técnicas que usam formulações analíticas são mais ou menos complexas e dependem de características, como por exemplo: combinação de tensões ou de esforços seccionais, e o tipo de seção analisada. Este trabalho apresenta uma técnica de geração de superfícies de interação em resultantes de tensões, através da regressão linear múltipla, usando modelo de dano em vigas de Timoshenko 3D com aplicações baseadas na análise elastoplástica de pórticos espaciais utilizando o conceito de rótula plástica e o método de backward Euler. Posteriormente, são apresentados e discutidos exemplos numéricos mostrando a eficácia da metodologia alternativa proposta. / Brasília/DF

O principal objetivo deste trabalho é realizar a análise estrutural de edifícios de andares múltiplos que apresentam núcleos resistentes, considerando a deformação pelo esforço cortante nos mesmos, bem como nos pilares. Para atingir esse objetivo, será preciso que o comportamento à flexão dos elementos verticais de contraventamento passe a ser regido pela teoria de barras de Timoshenko e não mais pela de Euler-Bernoulli. Foram então desenvolvidos algoritmos que, utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF), permitem calcular os fatores de forma de quaisquer seções transversais abertas de paredes delgadas pertencentes a núcleos estruturais, bem como a distribuição da tensão de cisalhamento na seção transversa em função do esforço cortante atuante. As alterações acima descritas foram feitas em um programa de análise de edifícios denominado CEASO 01, de autoria de MATIAS JR (1997). Embora esse programa realize análise não-linear geométrica, a consideração da deformação por cortante só foi implementada na análise linear. Apresentam-se, ao final, exemplos numéricos que permitem avaliar a influência da deformação pelo esforço cortante sobre os deslocamentos e esforços de núcleos resistentes e pilares. / The main aim of this work is to perform structural analysis of multistory buildings with resistant cores, taking into account shear deformation in those elements, as well as in columns. To achieve this objective, the flexural behaviour of vertical elements must be governed by Timoshenko beam theory, rather than the Euler-Bernoulli theory. Procedures using the finite element method (FEM) were developped, which enable to evaluate shear correction factors of generic thin-walled open sections and shear stress distribution as a function of the shear resultant. Changes described above were made in a structural analysis program named CEASO 01, whose author is MATIAS JR (1997). Even though this program is able to perform nonlinear analysis, only in linear analysis the effect of shear deformation is taken into account. Numerical examples are provided, which enable to evaluate the influence of taking into account shear deformation on displacements and stress resultants of resistant cores and columns.

Neste trabalho analisam-se grelhas de concreto armado, adaptando-se modelos não-lineares baseados na teoria mecânica do dano contínuo, com a incorporação da distorção da seção transversal ao estado de deformações. Discutem-se os modelos do CEB-158 (1985), da NBR-6118, para o concreto armado e modelos elastoplásticos para as barras da armadura longitudinal. Estuda-se a teoria de vigas de Timoshenko, onde são incorporadas as distorções da seção transversal à matriz de rigidez do elemento finito de viga. Discute-se o modelo de dano de MAZARS(1984), mostrando a sua formulação e parâmetros. Dedica-se especial atenção também à análise não-linear de grelhas de concreto armado, enfatizando-se as técnicas de solução dos sistemas de equações não-lineares. Por fim, faz-se uma revisão sobre o modelo da treliça clássica de Mörsch, tomando-a como base para a formulação de um modelo de resistência de esforços cortantes em uma seção transversal de concreto armado. / In this work, Reinforced concrete grids are analysed, assuming non-linear models based on the damage theory, and also incorporating into shear deformations. The proposed CEB-158 and the NBR-6118 models for reinforced concrete members are discussed, as well as the elastoplastic model assumed for the reinforcement. The Timoshenko's beam theory is studied and adopted to modify the beam stiffness matrix to take into account the shear deformation. The MAZARS' damage model is discussed, presenting the main aspects and parameters. Particular attention has been given to the reinforced concrete grid, pointing out the usual non-linear system solution techniques. Finally, the Mörsch truss model is revised and adopted to formulated an algorithm to deal with reinforced concrete beam elements, dividing the shear forces into two parts: the concrete and the reinforcement resultants.

Neste trabalho analisam-se grelhas de concreto armado, adaptando-se modelos não-lineares baseados na teoria mecânica do dano contínuo, com a incorporação da distorção da seção transversal ao estado de deformações. Discutem-se os modelos do CEB-158 (1985), da NBR-6118, para o concreto armado e modelos elastoplásticos para as barras da armadura longitudinal. Estuda-se a teoria de vigas de Timoshenko, onde são incorporadas as distorções da seção transversal à matriz de rigidez do elemento finito de viga. Discute-se o modelo de dano de MAZARS(1984), mostrando a sua formulação e parâmetros. Dedica-se especial atenção também à análise não-linear de grelhas de concreto armado, enfatizando-se as técnicas de solução dos sistemas de equações não-lineares. Por fim, faz-se uma revisão sobre o modelo da treliça clássica de Mörsch, tomando-a como base para a formulação de um modelo de resistência de esforços cortantes em uma seção transversal de concreto armado. / In this work, Reinforced concrete grids are analysed, assuming non-linear models based on the damage theory, and also incorporating into shear deformations. The proposed CEB-158 and the NBR-6118 models for reinforced concrete members are discussed, as well as the elastoplastic model assumed for the reinforcement. The Timoshenko's beam theory is studied and adopted to modify the beam stiffness matrix to take into account the shear deformation. The MAZARS' damage model is discussed, presenting the main aspects and parameters. Particular attention has been given to the reinforced concrete grid, pointing out the usual non-linear system solution techniques. Finally, the Mörsch truss model is revised and adopted to formulated an algorithm to deal with reinforced concrete beam elements, dividing the shear forces into two parts: the concrete and the reinforcement resultants.

A clássica teoria de Euler-Bernoulli para vibrações transversais de vigas elásticas é sabido não ser adequada para vibrações de altas freqüências, como é o caso de vibração de vigas curtas. Esta teoria assume que a deflexão deve-se somente ao momento fletor, uma vez que os efeitos da inércia de rotação e da força cortante são negligenciados. Lord Rayleigh complementou a teoria clássica demonstrando a contribuição da inércia de rotação e Timoshenko estendeu a teoria ao incluir os efeitos da força cortante. A equação resultante é conhecida como sendo a que caracteriza a chamada teoria de viga de Timoshenko. Usando-se a matriz de rigidez dinâmica, as freqüências naturais e a resposta dinâmica de estruturas de barras são determinadas e comparadas de acordo com resultados de quatro modelos de vibração. São estudados o problema de vibração flexional de vigas, pórticos e grelhas, bem como o problema de fundação elástica segundo o modelo de Winkler e também a versão mais avançada que é o modelo de Pasternak. / Classical Euler-Bernoulli theory for transverse vibrations of elastic beams is known to be inadequate to consider high frequency modes which occur for short beams, for example. This theory is derived under the assumption that the deflection is only due to bending. The effects of rotary inertia and shear deformation are ignored. Lord Rayleigh improved the classical theory by considering the effect of rotary inertia. Timoshenko extended the theory to include the effects of shear deformation. The resulting equation is known as Timoshenko beam theory. The natural frequencies and dynamic reponse of framed structures are determined by using the dynamic stiffness matrix and compered according to these theories. The flexional vibration problems of beams, plane frames and grids are analysed, as well problems of elastic foundation according the well known Winkler model and also the more general Pasternak model.

A clássica teoria de Euler-Bernoulli para vibrações transversais de vigas elásticas é sabido não ser adequada para vibrações de altas freqüências, como é o caso de vibração de vigas curtas. Esta teoria assume que a deflexão deve-se somente ao momento fletor, uma vez que os efeitos da inércia de rotação e da força cortante são negligenciados. Lord Rayleigh complementou a teoria clássica demonstrando a contribuição da inércia de rotação e Timoshenko estendeu a teoria ao incluir os efeitos da força cortante. A equação resultante é conhecida como sendo a que caracteriza a chamada teoria de viga de Timoshenko. Usando-se a matriz de rigidez dinâmica, as freqüências naturais e a resposta dinâmica de estruturas de barras são determinadas e comparadas de acordo com resultados de quatro modelos de vibração. São estudados o problema de vibração flexional de vigas, pórticos e grelhas, bem como o problema de fundação elástica segundo o modelo de Winkler e também a versão mais avançada que é o modelo de Pasternak. / Classical Euler-Bernoulli theory for transverse vibrations of elastic beams is known to be inadequate to consider high frequency modes which occur for short beams, for example. This theory is derived under the assumption that the deflection is only due to bending. The effects of rotary inertia and shear deformation are ignored. Lord Rayleigh improved the classical theory by considering the effect of rotary inertia. Timoshenko extended the theory to include the effects of shear deformation. The resulting equation is known as Timoshenko beam theory. The natural frequencies and dynamic reponse of framed structures are determined by using the dynamic stiffness matrix and compered according to these theories. The flexional vibration problems of beams, plane frames and grids are analysed, as well problems of elastic foundation according the well known Winkler model and also the more general Pasternak model.