Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2619.pdf: 7427487 bytes, checksum: 98b4ddecbd3d7c77e7243be747b10ff6 (MD5) Previous issue date: 2009-08-17 / This work describes the procedures used in the manufacture and assembly of prestressed concrete hollow core slab systems, along with recommendations for presentation and implementation of projects in order to optimize the use of such elements and also its functionality, trying to keep the same quality and durability. So, it is briefly shown that the theory applied to the development of calculations and verifications in the ultimate and service states, considering the bending behavior of the panels, the shear and the excessive deformation, and prestress losses that are of great importance for the final results. Therefore, it creates a scheme to solve two numerical examples which come from a cross-section preestablished on the basis of tables published that are related to overload and long spans which the slab can achieve. Then compare the results obtained in the examples with the values that the tables showed and then do relevant comments. Finally, the conclusions are provided and comments for improvements in the sector of design and production of hollow core slabs, followed by suggestions for future work. / O presente trabalho descreve os procedimentos de fabricação e montagem utilizados no sistema de lajes alveolares em concreto protendido, juntamente com recomendações para apresentação e execução dos projetos a fim de otimizar o uso desses elementos quanto a sua funcionalidade, prezando manter a qualidade e a durabilidade dos mesmos. Para isso, mostrase sucintamente a teoria aplicada para o desenvolvimento dos cálculos e verificações nos estados limites último e de serviço, levando-se em conta o comportamento dos elementos à flexão, ao cisalhamento, assim como as deformações excessivas, além de tratar das perdas de protensão, que se mostram de grande importância para o resultado final. Com isso, cria-se um roteiro para resolver dois exemplos numéricos, os quais partem de uma seção préestabelecida, com base em tabelas publicadas, em que relacionam a sobrecarga e o vão máximo que a laje pode atingir. Em seguida, são comparados os resultados obtidos nos exemplos com os valores que as tabelas apresentam e feitos os comentários pertinentes. Finalmente, são fornecidas as conclusões e comentários para melhorias no setor de projeto e produção de lajes alveolares, seguidos de sugestões para trabalhos futuros.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3262.pdf: 8603825 bytes, checksum: 51c881687adbb3d6b1750785d0cfee94 (MD5) Previous issue date: 2010-08-24 / The following paper presents methods of calculation, verification and detailing of prestressed longitudinal reinforcement in cross sections of elements subjected to bending conceptualizing prestressing systems and its constituent elements, as well as the development of practical examples, calculated and detailed in a didactic manner, seeking an easy understanding and learning. The present study chooses to calculate the longitudinal reinforcement at the ultimate limit state and check it out at the serviceability limit state, always following the current standards. To organize the concepts and cohesion of the information, it is necessary to discuss theoretical and conceptual foundation by assembling several authors who derive about the subject matter. In order to ensure the adoption of normative recommendations (NBR6118:2007 e NBR9062:2005), issues such as durability, cover, classes of environmental aggressiveness, combinations of calculating and limiting values of prestress are discussed. As an example, it is presented a calculation discussion from a structure tailored to different classes of environmental aggressiveness, maintaining its main features, such as: the vain, the cross section and loads. With this work we realize that the calculations are needed, since there is not a situation which determines the scaling of the longitudinal reinforcement. Lastly, we present suggestions for future papers. In order to maintain the geometric features needed to the placement of the active armor on the top edge and on the replacement of the active armor by the passive one at any percentage can only be accomplished in partial prestress. The concurrent examinations may prevent the use of certain sections, for example, when examinations on empty are exclusive, or when the moment value relative to the weight itself is small in relation to the total moment. / O presente trabalho apresenta métodos de cálculo, verificação e detalhamento de armaduras longitudinais protendidas nas seções transversais de elementos submetidos à flexão conceituando os sistemas de protensão e seus elementos constituintes, bem como, o desenvolvimento de exemplos práticos, calculados e detalhados de maneira didática, visando um fácil entendimento e aprendizado. Neste trabalho opta-se por calcular a armadura longitudinal no estado limite último e verificá-la no estado limite de serviço, seguindo sempre as normas vigentes. Para a organização dos conceitos e coesão das informações, faz-se necessária a discussão teórica e o embasamento dos conceitos através da reunião de diversos autores que discorrem sobre o assunto abordado. Pretendendo garantir a adoção das recomendações normativas (NBR6118:2007 e NBR9062:2005), são discutidas questões como durabilidade, cobrimentos, classes de agressividade ambiental, combinações de cálculo e valores limites de protensão. Na forma de exemplo, é apresentada uma discussão de cálculo a partir de uma estrutura dimensionada para variadas classes de agressividade ambiental, mantendo suas características principais, como: o vão, a seção transversal e os carregamentos. Com o trabalho percebe-se que são necessários os cálculos, pois não há uma situação determinante para o dimensionamento da armadura longitudinal. Para que se mantenham as características geométricas é necessária a colocação de armadura ativa na borda superior e na substituição da armadura ativa pela passiva em qualquer porcentagem só pode ser realizada na protensão parcial. As verificações simultâneas podem inviabilizar o uso de certas seções, por exemplo, quando as verificações em vazio são excludentes, ou quando, o valor do momento relativo ao peso próprio é pequeno em relação ao momento total. Por fim são apresentadas sugestões para trabalhos futuros.

[pt] Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta computacional gráfico-interativa para a verificação de vigas de concreto protendido com pós-tração aderente ao estado limite de serviço, de acordo com a norma brasileira NBR 6118:2014. A ferramenta é uma extensão (addin) para o Autodesk Robot Structural Analysis Professional , que serve como plataforma de modelagem estrutural. A partir de dados fornecidos pelo usuário através de uma interface gráfica, o programa desenvolvido calcula todas as perdas de protensão que ocorrem ao longo da vida-útil da estrutura, assim como os carregamentos equivalentes à protensão durante este período. O trabalho apresenta os métodos de cálculo tradicionais das perdas imediatas e diferidas, obtidos da NBR 6118, e as modificações que tiveram que ser feitas para permitir um cálculo incremental. Exemplos de utilização do programa e dos cálculos necessários também são apresentados e comprovam, pelos bons resultados obtidos, o acerto na escolha da metodologia escolhida. Como resultado, a ferramenta apresenta duas saídas: uma planilha contendo os esforços e as tensões atuantes na viga ao longo de sua vida-útil e verificações destes valores em relação aos limites estabelecidos para o estado limite de serviço; e o modelo estrutural no Robot apresenta os carregamentos equivalentes da protensão. O usuário pode então adotar estes carregamentos em demais cálculos da estrutura, enquanto a planilha pode ser utilizada para verificar com facilidade se a protensão atende às condições de serviço. / [en] This work presents the development of an interactive graphics computational tool for the verification of prestressed concrete beams with posttensioned bonded tendons to the serviceability limit state stress check according to the Brazilian code NBR 6118:2014. The tool is an add-in for Autodesk Robot Structural Analysis Professionalr, which serves as a structural modeling platform. With data supplied by the user through a graphics user interface, the program here developed calculates all relevant prestress losses that occur throughout the structure s life-cycle, along with the prestressing s equivalent loads during this period. The traditional calculation methods, obtained in the NBR 6118, are presented along with the modifications which had to be implemented in order to allow for incremental loss calculations. Usage examples and the necessary calculations are presented and, through the results obtained, validate the adopted methodology. As results, the program presents two outputs: a spreadsheet containing the resultant forces and stresses and a check of these values with respect to the permissible stresses in the serviceability limit state; and the Robot model presents the prestress equivalent loads. The user may then use these loads in additional calculations. The spreadsheet may be used to easily check if the prestress is sufficient with respect to serviceability conditions.

Diversos pesquisadores têm estudado o comportamento e o emprego de aduelas de concreto, que constituem as vigas segmentadas em sistemas estruturais, de maneira especial pontes e viadutos. Por esta razão, inúmeros trabalhos têm sido publicados nos últimos anos respaldados por testes experimentais e análises numéricas. O comportamento destas vigas contrasta com as clássicas vigas monolíticas em diversos aspectos, pois, a estrutura é composta de partes de elementos de concreto pré-moldado que, após serem posicionados no local definitivo, são protendidos. A protensão pode ser aderente ou não aderente. A principal vantagem deste sistema de construção é a rapidez e o alto controle de qualidade, por isso é largamente utilizado, havendo uma demanda de estudo de previsão do seu real comportamento No presente trabalho apresenta-se uma modelagem numérica via elementos finitos, para simular o comportamento de vigas compostas por aduelas justapostas sem material ligante entre as juntas. A protensão aplicada é aderente e a análise considera a não linearidade da região da junta. Assim sendo, o objetivo desta investigação é dar uma contribuição ao estudo do comportamento estrutural estático de vigas segmentadas, atentando para o comportamento das juntas, utilizando um programa comercial. Para o modelo são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa de elementos finitos SAP2000[93]. O modelo proposto é constituído de elementos de placa próprios para concreto para representar a viga, a protensão é introduzida por meio de barras bidimensionais que transferem as tensões ao longo de seu comprimento e as juntas são implementadas utilizando elementos de contato. A analise é bidimensional e considera os efeitos das perdas de protensão. Este trabalho de pesquisa objetiva também o estudo de elementos de contato especialmente as características de deformação para esta ferramenta computacional. A definição dos parâmetros para o modelo foi feita com base em dados experimentais disponíveis na literatura. O modelo numérico foi calibrado e confrontado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório. / Several researchers have studied the behavior and the use of concrete staves, which are segmented beams in structural systems, especially bridges and overpasses, in civil engineering. For this reason, numerous studies have been published in recent years supported by experimental tests and numerical analyzes. The behavior of these beams in contrast to the conventional monolithic beams in different ways because the structure is composed of portions of pre-cast concrete elements which after being placed in situ are prestressed. The prestressing can be adhered or otherwise attached. The main advantage of this system of construction is speed and high quality control, so it is widely used; there is a demand forecast study their actual behavior. In this paper, we present a finite element model to simulate the behavior of composite beams prestressed by adherent with staves. Therefore, the objective of this research is to make a contribution to the study of static structural behavior of beams targeted observing the behavior of joints using a commercial program. For the model are employed standard techniques of discretization via the finite element method (FEM), using the finite element program SAP2000 [90]. The model is made of elements suitable for plaque to represent the actual beam, the prestressing is introduced by means of two-dimensional bar which transfer the stresses along its length and the joints are implemented using contact elements proposed by the program, called Link. The analysis is two dimensional and considers the effects of prestressing losses. This research also aims to study the contact elements especially the characteristics of deformation to this computational tool. The definition of parameters for the model was based on experimental data available in literature. The numerical model was calibrated and compared with experimental results obtained in laboratory trials.

Este trabalho de doutorado versa sobre a simulação numérica das etapas construtivas de pontes estaiadas através do método dos elementos finitos, utilizando a plataforma ANSYS, versão 14.5. A justificativa da realização deste trabalho vem da crescente utilização deste tipo de estrutura de ponte no Brasil, devido, principalmente, ao seu bom comportamento estrutural e pela possibilidade de uso de uma estrutura mais leve, esbelta e econômica. Inicialmente, foi feita uma pesquisa abrangente sobre os componentes estruturais e concepções de projetos mais utilizados. Em seguida, estudaram-se as relações constitutivas de cada material constituinte, a fim de melhor representá-los na simulação numérica. Para a representação das equações constitutivas do concreto, implementou-se um novo modelo de material visco-elastoplástico com fissuração, com a ajuda da ferramenta de customização UPF (User Programmable Features), onde foram adicionadas novas sub-rotinas ao programa principal em linguagem FORTRAN. Como o objetivo final desta tese era trabalhar com análise estrutural das etapas construtivas de pontes estaiadas, envolvendo um número muito grande de elementos finitos, a implementação deste novo modelo possibilitou a utilização de elementos tridimensionais quadráticos de 20 nós (SOLID186) com armadura incorporada (REINF264), tornando a solução do problema mais rápida e eficaz. A fim de validar as sub-rotinas acrescentadas ao sistema, foram simuladas dezesseis vigas em concreto armado, ensaiadas por Leonhardt e Walther (1962) e por Bresler e Scordelis (1963), e uma viga segmentada com protensão externa, ensaiada por Aparicio et al (2002). A comparação de resultados das análises numéricas e experimentais mostraram boa aproximação. Após a validação das sub-rotinas, foi modelada numericamente a Ponte do Saber, localizada na cidade do Rio de Janeiro, seguindo fielmente as etapas construtivas adotadas na construção da ponte. A partir dos dados de monitoramento desta ponte, durante a fase executiva, foi possível comparar os valores obtidos no modelo numérico com as informações coletadas em campo, obtendo-se bons resultados. / This doctoral thesis presents the numerical simulation of the construction stages of cable-stayed bridges using the finite element method, through the ANSYS software, version 14.5. This work is justified by the increasing use of such structures in Brazil, mainly due to its good structural behavior and the possibility of using a lighter, slender and economic structure. Initially, it presents the results of a research about the structural components and the commonly used design concepts. Then, the constitutive relations of each constituent material were studied, in order to best represent them in the numerical simulation. For the representation of the constitutive equations of concrete, it was implemented a new model of visco-elastoplastic material with cracking. That was made with the help of the customization tool UPF (User Programmable Features), where new subroutines were added to the main program in FORTRAN language. The final goal of this thesis is to work with structural analysis of the construction stages of cable-stayed bridges, involving a very large number of finite elements. Therefore, the implementation of this new model enabled the use of three-dimensional quadratic elements of 20 nodes (SOLID186) with embedded reinforcement (REINF264), making the solution of the problem faster and more effective. In order to validate the subroutines added to the system, sixteen reinforced concrete beams tested by Leonhardt and Walther (1962) and by Bresler and Scordelis (1963), and a segmental beam with external prestressing, tested by Aparicio et al (2002) were simulated. The comparison of results of numerical and experimental analyzes showed good approximation. After validation of the subroutines, it was numerically modeled the Saber Bridge, located in the city of Rio de Janeiro, following exactly the constructive steps taken in the construction of the bridge. Based on the monitoring data of the bridge during the construction phase, it was possible to compare the values obtained from the numerical model with the information collected in the field, obtaining good results.

O presente trabalho faz um estudo da representação da protensão em estruturas de barras através de um Conjunto de Cargas Concentradas Equivalentes para determinação dos esforços solicitantes e dos deslocamentos, gerados pela protensão. O trabalho aborda a conceituação de protensão, forças de desvio e perdas imediatas de protensão. Na sequência discute-se alguns métodos para determinação de esforços de protensão, inclusive para o caso de peças hiperestáticas, como por exemplo o método dos esforços solicitantes iniciais e o da carga distribuída equivalente. A seguir discute-se o algoritmo em estudo - Conjunto de Cargas Concentradas Equivalentes, CCCE (também conhecido como Método da Força Variável), suas vantagens e aplicações. Na parte final compara-se, através de exemplos, a aplicabilidade e precisão do CCCE com alguns dos métodos mais tradicionais citados anteriormente assim como as vantagens e desvantagens de cada um deles. / This work is a study about the representation of the prestressing through a CELG (Concentrated Equivalent Loads Group) in order to determine the internal forces and displacements in prestressed structures, due to prestressing. This study considers the concept of prestressing, deviation forces and immediate loss of prestressing. Furthermore some alternative methods to determine forces of prestressing are discussed including the case of hiperestatic structures e.g. initial forces and equivalent distributed loads. Next, the studied algorithm is discussed - CELG, (also known as Variable Force Method), its advantages and uses. Finally the use and precision of CELG is compared to some of the most traditional methods quoted beforehand and also its advantages and disadvantages.

Este trabalho apresenta os resultados das investigações teórica e experimental sobre a aderência de cordoalhas pré-tracionadas, em concretos de alta resistência com e sem fibras de aço. Foram utilizadas cordoalhas de sete fios com &#934p 12,7 mm e fibras de aço curtas, com ganchos nas extremidades (DRAMIX) e fator de forma 1/d=45. Foram realizados dois tipos de ensaios: arrancamento e flexão em viga. Os parâmetros estudados foram: comprimento de ancoragem (5&#934p, 7&#934p e 15&#934p), volume de fibra (zero, 40 kg/m3 e 60 kg/m3 e grau de protensão (zero e 0,8fptk). O concreto apresentou resistências à compressão de 50 MPa no momento da transferência da protensão e 68 MPa na data de ensaio, aproximadamente. Os resultados dos dois tipos de ensaio foram analisados e comparados com as prescrições normativas da NBR 6118 (2001), da FIB Bulletin 1 (1999) e do ACI 318 (2002), onde verificou-se que as prescrições se encontram a favor da segurança. A conclusão principal resultante desta pesquisa foi que a utilização de fibras com 40 kg/\'m3 por metro quadrado não influi na aderência. Já para um volume de fibra de 60 kg/\'m3 por metro quadrado há um ganho de aproximadamente 28% na aderência, em relação aos concretos sem fibras de aço, nos ensaios de arrancamento. Para as vigas, não houve ganho de aderência para os volumes de fibra utilizados, nem na determinação do comprimento de transferência, nem na do comprimento de ancoragem necessário. / This study presents the results of a theoretical and an experimental investigation of the bond of pretensioned strands embedded in plain and steel fiber reinforced high strength concrete. There were used seven wires strands with 12,7 mm diameter and short hooked steel fibers with an aspect ratio of 1/d=45. Two types of tests were carried out to obtain the bond characteristics of the strands: pullout tests and beam under flexure tests. The parameters studied were the volume fraction (0%, 0,51% and 0,76%) of the fibers, and the degree of prestress of the strand (zero and 0,8fptk). The concrete compressive strength was 50 MPa at transfer (3 days of age) and 68 MPa at 28 days of age (test date), approximately. The results were analyzed and compared to the provisions of the following Codes: NBR 6118 (2001) (Brazilian code under public consult), ACI-318 (2002) and FIB-Bulletin 1 (1999). The comparison indicated that the codes give a safe design. The main conclusion of this work was that the use of 0,5% of steel fibers does not influence the bond strength of the strand. The use of 0,76% of steel fibers increases the bond stress in 28% when compared with plain concrete, for the pullout tests. For the beam\'s tests there was no bond improvement due to the steel fibers, in both case (0,5% and (0,76%), neither for the transfer length nor for the development length.

Orientador: Vanessa Gomes da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-24T06:07:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_FlaviaRuschiMendesde_D.pdf: 3494903 bytes, checksum: a620337e4a546dd5a31d11a4ec3f1919 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Pesquisas sobre novas gerações de sistemas de avaliação de edificações sugerem que o nível de sustentabilidade seja sempre avaliado por indicadores. Estudos de avaliação do ciclo de vida (ACV) apontam o sistema estrutural como um dos principais contribuintes para as cargas ambientais de uma edificação. Não obstante, as estruturas têm recebido atenção insuficiente nestes sistemas de avaliação. No setor de construção civil brasileiro, onde predominam edificações em concreto, dados de avaliação integrada de desempenho ambiental, econômico e social no ciclo de vida das edificações ou de seus subsistemas são, praticamente, inexistentes. Este trabalho teve por objetivo demonstrar a hipótese de que um conjunto de indicadores é capaz de integrar aspectos fundamentais de sustentabilidade à tomada de decisão e diferenciar alternativas de sistema estrutural em concreto por seu desempenho técnico-funcional, ambiental e econômico no ciclo de vida da edificação. Critérios definidos com base na literatura filtraram uma lista preliminar de indicadores técnico-funcionais. ACVs do berço ao portão utilizando o software SimaPro 7.3 embasaram o cálculo de indicadores ambientais. Previsões da vida útil (VUe) e estimativas do custo do ciclo de vida (CCV) foram obtidas com o software Life-365 v.2.1.1. Para garantir 50 anos de vida útil de projeto (VUP) e atender ao requisito de durabilidade da ABNT NBR 15575:2013, a VUe foi corrigida por um programa de reparos. Indicadores técnico-funcionais foram calculados com base nas pranchas de projeto estrutural. Processo de análise hierárquica foi usado para definir sua importância relativa. Para a dimensão ambiental, adaptou-se a ponderação hierárquica do sistema de avaliação de impactos EcoIndicator 99. Uma ponderação igualitária foi usada nas duas dimensões para análise de sensibilidade. Cenários de importância relativa entre as dimensões técnico-funcional, ambiental e econômica foram predefinidos para ilustrar potenciais perspectivas de diferentes partes interessadas. Essa estrutura de indicadores e cenários de ponderação foi aplicada a 31 estudos de caso de tipologia vertical em concreto armado e protendido, em ambiente marinho do sudeste brasileiro. Resultados demonstraram a veracidade da hipótese, confirmando (i) que os indicadores mostram diferenças entre as estruturas, tanto no pavimento-tipo quanto na superestrutura, bem como, entre sistemas em concreto armado e protendido, e para os cenários propostos, as estruturas em laje protendida apresentaram desempenho global superior ao das estruturas em concreto armado, exceto quando se privilegia a dimensão ambiental, em que se observa o melhor desempenho desta última; (ii) não haver diferença entre as tipologias residencial e comercial para a finalidade desse estudo; (iii) a validade de considerar o pavimento-tipo representativo da superestrutura para o cálculo dos indicadores, exceto para os ambientais; (iv) haver uma correlação linear significativa entre os indicadores espessura equivalente e densidade de pilares com o número de pavimentos; e (v) que a unidade funcional ¿ m2área estrutural de uso residencial e comercial e VUP de 50 anos ¿ consegue capturar aspectos de durabilidade e função estrutural, aliada à facilidade em coletar dados nos escritórios de projeto, e realizar análises comparativas entre diferentes estruturas de edificações de mesma tipologia. Palavras-chave: indicador de desempenho; sustentabilidade; sistema estrutural em concreto; ACV; CCV / Abstract: Research initiatives for next generation assessment protocols state that buildings sustainability should always be described and assessed with the help of relevant indicators. Life cycle-based studies show the structural system as one of the major contributors to buildings environmental loads. However, structural systems have not gained enough attention in the sustainability/environmental buildings assessment systems so far. Data on integrated sustainability performance of building parts completely lack in the Brazilian building sector where concrete structures predominate. This study aims at checking the hypothesis that a set of indicators can integrate key aspects of sustainability in design decision-making and differentiate concrete structural system's alternatives by their technical-functional, environmental and economic performances in the building life cycle. Data for computing the technical-functional indicators were extracted from structural design drawings and calculation sheets provided by the responsible structural design practices. SimaPro 7.3 life cycle assessment (LCA) platform supported calculation of environmental indicators. Life cycle costs (LCC) and service life (SL) were estimated by Life-365 v.2.1.1 software. In order to reach the Brazilian standard durability requirement, SL was corrected through adoption of a repair program. Analytic hierarchy process was applied to define relative importance of technical-functional indicators. An adaptation of the life-cycle impact analysis method Eco-indicator 99 was used for weighting environmental indicators. Simulating different stakeholders perspectives, weighting scenarios among the technical-functional, environmental and economic performances were defined to streamline identification of a top performing solution. This framework of performance indicators and weighting scenarios were applied to thirty-one case studies of residential and commercial vertical buildings in reinforced and prestressed concrete in a southeast Brazilian marine environment. Results demonstrated the veracity of the hypothesis, confirming that (i) indicators were successful in showing structural systems¿ differences, both at typical floor and superstructure level, as well as between reinforced and prestressed concrete structures. For the proposed scenarios, the overall performance of prestressed structures exceeded all reinforced concrete structures¿ overall performance, except when it favors the environmental dimension, where the best performance of the latter is observed; (ii) there is no difference between commercial and residential typologies for the purpose of this study; (iii) a typical floor is representative of the whole superstructure for calculating technical-functional and economic performance indicators, but not for environmental indicators; (iv) there is a significant correlation between the indicators equivalent thickness and density of columns with the number of building floors; (v) the functional unit ¿ m2structural area for residential and commercial live loads for 50 years design life (DL) ¿ can capture aspects of durability and structural function, with the ease of collecting data in design offices, and performing comparative analyzes between different building structures of the same type. Additionally, for such analysis, the results show (vi) that more information and standardized presentation of quantitative data are needed in structural design drawings to facilitate data collection for indicators¿ calculation. Keywords: performance indicators; sustainability; concrete structural systems; LCA; LCC / Doutorado / Arquitetura e Construção / Doutora em Engenharia Civil

[pt] O presente trabalho contém a formulação, implementação e teste de um modelo para determinação do traçado ótimo de cabos de protensão, bem como do valor da força de protensão mínima correspondente, em vigas isotáticas e hiperestáticas. Na formulação, será considerado que o cabo de protensão possui um desenvolvimento segmentado em parábolas do segundo grau, onde o comprimento dessas parábolas serão pré- estabelecidos. Serão feitas ainda simplificações em relação à força de protensão e às perdas de protensão. Com a introdução de tais simplificações e com um artifício de mudança de variáveis, estaremos diante de um problema de programação linear, onde as incógnitas do problema serão a força de protensão e os coeficientes dos trechos de parábolas que representam a geometria do cabo. O objetivo desse problema de programação linear, será minimizar o custo da protensão, de forma que algumas restrições, previamente estabelecidas, sejam atendidas. Tais restrições, limitarão a geometria do cabo, uma vez que o mesmo deve ser contínuo, representado por curvas suaves, e estar contido dentro da viga, e limitarão as tensões nos bordos extremos da viga de forma que as Normas Brasileiras NBR 8681, NBR 7197 e NBR 7187 sejam atendidas. Serão considerados diversos casos de carga e as seções de estudo serão pré-definidas. Como resultado do projeto teremos o traçado ótimo de um cabo médio, e a força de protensão mínima P0, onde já estarão incluídas as perdas imediatas. A implementação da formulação foi desenvolvida em linguagem C, padrão ANSI, o que garante que o mesmo código possa ser compilado em computadores diferentes e por compiladores diferentes, facilitando a portabilidade do programa. Para a otimização, foi utilizado o programa comercial LINDO- Linear Interactive and Discrete Optimizer, que permite uma interação com o usuário, é prático e de grande eficiência. Serão testados e analisados quatro exemplos, variando em sua complexidade. Das quatro vigas testadas, uma foi apresentada por Calçada (1993) em seu artigo "Traçado Óptimo de Cabos de Pré-esforço em Pórticos", e as outras três foram projetadas por engenheiros em escritórios de cálculo estrutural. As duas soluções de projeto, a dada pelo programa e a obtida pelos escritórios, são comparadas de modo a validar tanto a formulação como o programa implementado. / [en] This work is concerned with the formulation, implementation and test of a model for determination of the minimum prestressing force and the optimum tendon profile, to prestressed isostatics and hiperestatics beams. It will be considered in formulation, that the prestressing cable has a development segmented in second grade parabolas, in which the length of each one will be predetermined. In addition, simplifications will be considered with regard to the prestressing force and the prestressing losses. With these assumptions and an artifice of variables change, linear programming problem will be obtained, where the variables will be the prestressing force and the parabolas coefficients that represent the cable geometry. The objective of this linear programming problem will be to minimize the prestressing cost, based on some constraints. These constraints will limit the cable geometry, since this one has to be continue, represented for smooth curves and to be inside of the beam, and will limit the stresses at the top and at the bottom fibers of each studied sections according to Brazilian Codes NBR 8681, NBR 7197 e NBR 7187. Different loads cases will be considered and the studied sections will be predetermined. As project result, we will have an optimum tendon medium profile and the minimum prestressing force P0, where the immediate losses will be included. The formulation implementation was developed in "C" language, ANSI standard, which guarantees that the same code can be compiled in different computers and for different compilers, making the program portability easy. For optimization, the commercial program LINDO- Linear Interactive and Discrete Optimizer was used, which allows interaction with the user, is practical and very efficient. Four examples with different complexity will be tested and studied. From four beams tested, one was presented by Calçada (1993) in his paper "Traçado Óptimo de Cabos de Pré-esforço em Pórticos", and the other ones were designed by engineers in structural design offices. The two design solutions, the one given by the program and the other obtained by the offices, are compared in order to validate both the formulation and the program implemented. / [es] El presente trabajo contiene la formulación, implementación y pruebas de un modelo para determinación del trazado ótimo de cables de protensión, bien como del valor de la fuerza de protensión mínima correspondiente, en vigas isotáticas y hiperestáticas. En la formulación, será considerado que el cable de protensión posee un desarrollo segmentado en parábolas de segundo grado, de dimensiones prestablecidas. Se considerarán simplificaciones en relación a la fuerza de protensión y a las pérdidas de protensión. Con la introducción de tales simplificaciones y con un artificio de cambio de variables, estaremos frente a un problema de programación lineal, donde las incógnitas del problema serán la fuerza de protensión y los coeficientes de los intervalos de parábolas que representan la geometría del cable. El objetivo de este problema de programación lineal será minimizar el costo de la protensión, de forma que sean atendidas algunas restricciones, previamente establecidas. Tales restricciones, limitarán la geometría del cable, que debe ser contínuo, representado por curvas suaves, y estar contenido dentro de la viga; y limitarán las tensiones en los bordes extremos de la viga para atender las Normas Brasileiras MBR 8681, MBR 7197 y MBR 7187. Se considerarán diversos casos de carga y las secciones de estudio serán predefinidas. Como resultado del proyecto tendremos el trazado óptimo de un cable medio y la fuerza de protensión mínima P0, donde estarán incluidas las pérdidas inmediatas. La implementación fue desarrollada en lenguaje C, padrón ANSI, que garantiza que el mismo código pueda ser compilado en computadores diferentes y por compiladores diferentes, facilitando la portabilidad del programa. Para la optimización, fue utilizado el programa comercial LINDO - Lineal Interactive and Discrete Optimizer, que permite una interacción con el usuario, es práctico y de gran eficiencia. Se analizaron cuatro ejemplos, variando su complejidad. De las cuatro vigas, una fue presentada por Calzada (1993) en su artículo "Trazado Ótimo de Cabos de Pré-esforzo en Pórticos", y las otras tres fueron projectadas por ingenieros de cálculo extructural. Las dos soluciones del proyecto, la dada por el programa y la obtenida por los ingenieros, son comparadas para evaluar la formulación del modelo y la implemantación del programa.

O trabalho dedica-se ao estudo das torres eólicas protendidas de concreto, com a finalidade de promover a discussão sobre os critérios de dimensionamento, tema de grande relevância na atualidade. Para tal, foi considerada uma torre eólica de 100 m de altura provida de turbina de 5 MW, cujas ações foram obtidas da literatura. O carregamento de vento ao longo da torre foi tratado como estático equivalente de acordo com disposições normativas, através de uma forma simplificada para a adoção de uma velocidade de projeto equivalente à incidente no rotor. Com base na literatura, apenas as condições mais críticas foram adotadas no dimensionamento. As combinações entre os carregamentos e os coeficientes parciais de segurança foram delineados a partir do método dos estados limites, o qual se encontra amplamente difundido em normas de projeto. Os esforços e deslocamentos na torre foram obtidos pelo método dos elementos finitos com discretização em elementos finitos unidimensionais, considerando as não linearidades física e geométrica por intermédio do acoplamento de um programa comercial de elementos finitos com algoritmo desenvolvido em linguagem MATLAB, que tanto define as diversas geometrias de cada elemento ao longo da torre (seção variável), como obtém para cada um: a armadura ativa longitudinal a partir de perdas de protensão recalculadas, o diagrama momento-curvatura-força normal, e a armadura passiva longitudinal escalonada, que é otimizada durante o processo do dimensionamento. Quanto à resistência ao esforço cortante das seções anulares, foi proposto um modelo que apresentou boa concordância com os resultados experimentais obtidos na literatura. Além dos concretos convencionais, é discutido o estado-da-arte do concreto de ultra-alto desempenho reforçado com fibras, CUADRF, tratando sobre seu desenvolvimento histórico, composição, diferentes tipos, propriedades mecânicas, aplicações, recomendações para projeto e as simplificações adotadas quanto ao seu uso nas torres eólicas. Ao final foram realizadas análises paramétricas relativas à geometria e à classe de concreto para dois tipos de torres: em tronco de cone e de variação parabólica. Uma das principais conclusões do trabalho é que a otimização da área de aço passivo ocorre de forma sistemática para as torres de frequência natural mais baixa, tornando indispensável o uso de um modelo não linear para o correto dimensionamento. Além disso, as torres obtidas foram comparadas através do custo material total, constatando-se que as torres mais econômicas possuíam variação parabólica. Isso permitiu aferir um valor inicial para o qual o uso do CUADRF em torres eólicas passaria a ser competitivo. / The work is dedicated to the study of prestressed wind towers of concrete, in order to promote discussion on the design criteria, highly relevant topic today. For this purpose, it was considered a wind tower 100 m high provided with 5 MW turbine, whose actions were obtained from the literature. The wind loading along the tower was treated as static equivalent in accordance with design codes, through a simplified way for the adoption of a design speed equivalent to that incident on the rotor. Based on the literature, only the most critical conditions were adopted in the design. The combinations between loads and partial safety factors were outlined by the limit states method, which is widespread in design standards. The forces and displacements in the tower were obtained by the finite element method with discretization in frame elements, through material and geometric nonlinearities. This was done through coupling of a commercial finite element program with algorithm developed in MATLAB language, which defines both the various geometries of each element along the tower (variable section), and obtains for each: prestressing reinforcement from recalculated prestressing losses, the moment-curvature-normal diagram, and the stepped longitudinal passive reinforcement that is optimized during the design process. For the shear strength of the annular sections, a model that showed good agreement with the experimental results obtained in the literature was proposed. In addition to conventional concrete, the state-of-the art of ultra-high performance fiber reinforced concrete, UHPFRC, is discussed, dealing on its historical development, composition, different types, mechanical properties, applications, recommendations for design and simplifications adopted on its use in wind towers. At the end were performed parametric analyzes of the geometry and the concrete class for two types of towers: frustoconical and with parabolic variation. One of the main conclusions is that the optimization of passive steel area occurs systematically to the lower natural frequency towers, making it essential to use a nonlinear model for proper design. Moreover, the towers obtained were compared with the total material cost, having noticed that most economical towers had parabolic variation for the constraints here imposed. This allowed the assessment of an initial value for which the use of UHPFRC in wind turbine towers would be competitive.