No curso de sua missão, um veículo espacial é submetido a ambientes severos de vibrações e ruído. É portanto imperativo que um conjunto de meios de ensaio simule no solo as condições ambientais ligadas à vida do veículo. Durante a realização de ensaios mecânicos de cargas úteis espaciais, a resposta de numerosos sensores, na sua maioria acelerômetros, extensômetros e microfones, é analisada através de sistemas de aquisição e processamento que garantem o condicionamento e a amostragem dos sinais, e o tratamento dos dados. A aquisição e o tratamento dos dados de ensaios mecânicos realizados no Instituto de Aeronáutica e Espaço têm sido efetuados pelo sistema General Radio modelo 2515, que é um sistema antigo e que não vem proporcionando plena satisfação. Isto motivou a elaboração deste trabalho que reúne os resultados do estudo sobre a especificação do novo sistema de aquisição e processamento de dados que será utilizado nos ensaios de vibração mecânica especificados pela norma MIL-STD-810 e ensaios de análise modal realizados no Instituto.

Uma formulação co-rotacional é utilizada no desenvolvimento de dois modelos consistentes de elementos finitos para pórticos planos sob pequenas deformações mas grandes rotações. Ambos se baseiam na teoria de viga de Euler-Bernoulli, mas diferenciam-se quanto ao uso da relação deformação-deslocamento no sistema local de eixos: um considera pequenas rotações enquanto o outro considera rotações moderadas. Um terceiro modelo não consistente, normalmente utilizado na literatura, é incluído no trabalho. Cinco exemplos ilustram a precisão dos resultados numéricos obtidos e comparam os três modelos entre si.

A pesquisa contribui na estruturação de um modelo que possa ser aplicado ao projeto de restauração de pavimentos severamente trincados com o uso de sistemas anti-reflexão de trincas. Foram considerados dois sistemas usuais: camada de desvio de trincas com membrana intermediária de geotêxtil impregnado por asfalto, e camada intermediária de absorção de tensões através de grelha polimérica. A quantificação do desempenho obtido com a inserção dessas camadas intermediárias em relação ao desempenho da técnica convencional de recapeamento simples em concreto asfáltico foi feita de duas formas. Na primeira, ensaios de fadiga dinâmicos foram executados em vigotas prismáticas concebidas de modo a simular um pavimento trincado que tenha sido restaurado através de uma das técnicas aqui avaliadas, com aplicação de carga em duas posições críticas em relação à trinca subjacente: flexão e cisalhamento. Na segunda, um trecho experimental foi implantado em uma rodovia para estudo do desempenho relativo de seções restauradas com e sem o uso de membrana intermediária de geotêxtil. Os ensaios de laboratório mostraram que os principais fatores estruturais envolvidos (carga aplicada, abertura da trinca subjacente) não afetaram significativamente o Fator de Efetividade (incremento da vida de fadiga em relação ao recapeamento simples), sendo possível atribuir um fator igual a 5 para a grelha polimérica e um fator por volta de 2 para o geotêxtil. Enquanto o efeito do geotêxtil na posição cisalhante de carregamento foi pequeno (fator entre 1,3 e 1,6), o efeito da grelha foi significativo (fator entre 4,45 e 6,14). A grelha é mais recomendável, portanto, para situações onde a atividade das trincas seja elevada e a camada trincada seja mais espessa. O desempenho do trecho experimental confirmou o fator de efetividade de laboratório para as seções restauradas com o uso de geotêxtil, no que diz respeito ao trincamento por reflexão da camada asfáltica de recapeamento. Com relação aos mecanismos envolvidos na ação das camadas intermediárias aqui avaliadas, foram confirmadas observações de outros estudos com relação ao redirecionamento para a horizontal da trinca de reflexão no caso do geotêxtil. A ação da grelha foi no sentido de impedir a formação de uma única trinca de reflexão que monopolizasse a dissipação de energia em sua extremidade, forçando, ao contrário, o surgimento de muitas microfissuras distribuídas sobre um volume maior dentro da camada, com padrão errático de propagação, menores velocidades de crescimento e menor severidade. A simulação do ensaio através do Método dos Elementos Finitos explica o mecanismo observado em laboratório.

Este trabalho apresenta a formulação para a modelagem, a identificação e o controle ativo de vibrações em estruturas flexíveis. A técnica utilizada é a formulação generalizada de Lagrange. Para análise dos resultados deste trabalho foi montado um protótipo que consiste de duas vigas flexíveis acopladas a um cubo rígido o qual é atuado por um motor DC. Utilizando-se sensores do tipo extensômetros e acelerômetros, distribuídos ao longo da estrutura, obtém-se as deformações para realimentação de informações para o controlador. O controle é realizado em tempo real no ambiente MATLAB.

A otimização topológica é uma metodologia que permite obter a melhor distribuição de material em uma estrutura, maximizando e/ou minimizando parâmetros de interesse. Pode ser aplicada em placas metálicas, onde geralmente resulta em uma estrutura treliçada. Esta metodologia tem limitações para o uso em materiais compósitos laminados. A otimização topométrica é uma metodologia recentemente desenvolvida para uso comercial no software GENESIS. É uma variação da otimização dimensional em que cada elemento da estrutura pode conter sua própria variável de projeto. Com o uso de fatores de penalização, é possível obter resultados semelhantes à otimização topológica. A otimização topométrica pode ser usada em compósitos laminados. O propósito principal deste trabalho é comparar duas metodologias de otimização que definem o layout de uma placa. Usando como ferramenta o software GENESIS, aplica-se a otimização topológica para um material metálico e a otimização topométrica com fatores de penalização para um material compósito. Estas metodologias são posteriormente empregadas a uma nervura de asa. Após a definição de um novo layout para a nervura, procura-se dimensionar esta estrutura em material compósito utilizando a otimização topométrica sem penalização, respeitando o carregamento e condições de flambagem da nervura original. Aspectos de continuidade para fabricação são descritos em seguida. Apenas um caso crítico de carregamento é usado para exemplificação.

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de elementos finitos mistos-híbridos de tensão bidimensionais e tridimensionais aplicados a análises estáticas e modais, considerando-se materiais isotrópicos elásticos lineares. Destaca-se a criação de um novo elemento misto-híbrido tridimensional de tensão para análise modal descrito como um hexaedro serendipiano composto por vinte nós. A formulação é baseada na aproximação simultânea e independente dos campos de tensão e deslocamento no volume de um elemento, bem como de deslocamento na fronteira do mesmo. Estas aproximações não satisfazem as equações de equilíbrio, deslocamento-deformação e constitutivas a priori. Polinômios de Legendre são utilizados para a composição das aproximações, formando uma base completa. A característica ortogonal destas funções promove a geração de sistemas altamente esparsos. Os modelos estruturais são discretizados por elementos quadrilaterais ou hexaédricos, sendo refinados quanto ao aumento do número de elementos (refinamento h) ou do grau das funções de aproximação (refinamento p). Testes estáticos e modais encontrados na literatura e em programas comerciais de elementos finitos são implementados com elementos mistos-híbridos de tensão para a comprovação da acuracidade destes elementos.

[pt] Há uma tendência global crescente na adoção do paradigma Building Information Modeling (BIM) para a implementação em projetos de arquitetura, engenharia e construção (AEC). No Brasil, uma comissão nomeada pelo governo estuda como disseminar o BIM aplicado a projetos governamentais. Ao mesmo tempo, a Otimização Estrutural (OE) vêm recebendo atenção em projetos de engenharia civil para reduzir o material e melhorar o desempenho estrutural. O objetivo deste trabalho, portanto, é entender como a OE pode ser inserido em um projeto BIM, analisando especificamente a interface entre arquitetos e engenheiros estruturais. A investigação incluiu uma Revisão Sistemática da Literatura (SLR) para compreender o cenário científico atual nessas áreas. Foi observado que existe uma lacuna científica em trabalhos que conectam a OE dentro do BIM. Para ajudar a preencher essa lacuna, foi desenvolvida uma estrutura de Manual de Entrega de Informações (MEI) que mapeia o fluxo de informações para conectar arquitetos e engenheiros por meio da OE em um ambiente BIM. A metodologia proposta foi aplicada a três estudos de caso de complexidade crescente. Verificou-se que a OE pode ser inserido em um projeto BIM quando os problemas de interoperabilidade e colaboração forem aprimorados. Para validar as soluções estruturais com base nos resultados da OE, foi desenvolvida e analisada a análise detalhada usando Modelos de Elementos Finitos (MEF). Verificou-se que as soluções eram estruturalmente aceitáveis de acordo com os códigos de projeto atuais. No entanto, podem ser necessárias técnicas avançadas de construção para serem economicamente viáveis. Vale ressaltar que este estudo se limitou a projetos de construção habituais nos estágios iniciais de desenvolvimento do projeto. / [en] There has been an increasing global tendency in the adoption of Building Information Modeling (BIM) paradigm for the implementation of Architectural, Engineering, and Construction (AEC) projects. In Brazil, a governmental nominated commission is studying how to disseminate BIM as applied to governmental projects. At the same time, Structural Optimization (SO) has received a lot of attention in civil engineering applications to reduce material and enhance structural performance. The purpose of this work, thus, is to understand how SO can be inserted in a BIM project, specifically analyzing the interface between architects and structural engineers. The investigation included a Systematic Literature Review (SLR) to comprehend the current scientific scenario in these areas. It was observed that there is a scientific gap in works that connect SO and BIM. To help fill this gap, an Information Delivery Manual (IDM) structure was developed which maps the information flow to connect architects and engineers through SO in a BIM environment. The proposed methodology was applied to three experiments of increasing complexity. It was verified that SO can be inserted in a BIM project once interoperability and collaboration issues are improved. To validate the structural solutions based on the SO results, detailed analysis using Finite Element Models (FEM) were developed and analyzed. It was found that the solutions were structurally acceptable according to current design codes. However, they may require advanced construction techniques to be economically feasible. It is worth pointing out that this study was limited to usual building projects in the early stages of the design.

Sabe-se que à inevitÃvel a ocorrÃncia de acidentes de trÃnsito em rodovias, onde centenas de milhares de veÃculos transitam a cada dia e que, alÃm de gerarem fatalidades, geram danos materiais, fÃsicos e morais Ãs pessoas envolvidas. Quando os acidentes envolvem colisÃes com um poste de distribuiÃÃo de energia elÃtrica, estes sÃo responsÃveis por deixar, em mÃdia, cinco mil residÃncias sem fornecimento de energia de forma imediata. Nestes casos, essa interrupÃÃo no fornecimento pode durar atà quatro horas para os moradores prÃximos ao local da colisÃo devido ao trabalho de substituiÃÃo, bem como gerar altos custos com a reposiÃÃo dos postes. Portanto, faz-se necessÃrio o estudo de um sistema de defensa de postes visando à proteÃÃo destes, bem como salvaguardar os motoristas de veÃculos em caso de colisÃo. O objetivo deste trabalho consiste em avaliar o comportamento do poste e do sistema poste-defensa devido ao choque de veÃculos. Para tanto, sÃo realizadas duas anÃlises paramÃtricas. A primeira consiste na anÃlise modal numÃrica a fim de se determinar a influÃncia de componentes tais como cabos e defensas nos parÃmetros naturais do poste. A segunda consiste na anÃlise transiente paramÃtrica do poste e do conjunto poste-defensa. Neste caso, sÃo variadas a massa do veÃculo, sua velocidade e o tempo de impacto. Estas anÃlises sÃo realizadas no programa comercial, baseado no MÃtodo dos Elementos Finitos, SAP2000 V.14.0. A histÃria no tempo do deslocamento da extremidade livre do poste à comparada entre os diversos modelos, bem como com os resultados das amplitudes das cargas dinÃmicas aplicadas de forma estÃtica. Dos resultados observa-se que a defensa cumpre seu papel diminuindo a possibilidade de colapso devido aumentar as frequÃncias naturais e afastando-as das frequÃncias de excitaÃÃo das cargas de impacto. Da anÃlise transiente conclui-se que a defensa aumenta a rigidez do sistema reduzindo os deslocamentos. / It is known that is inevitable the incidence of traffic accidents in highways, where hundreds of thousands of vehicles pass daily. These accidents can cause material damages, physical and moral injuries to involved persons, besides fatalities. When collisions are into an electric distribution pole, these are responsible by five thousand residences without electric power immediately. In this case, the stop in supplying can take four hours to residents who live close to accident site due to replacement work, as well as to generating high costs to replace the poles. So, it is necessary to study a system that protects the pole, as well as safeguards the vehicles drivers in case of collision. The objective of this work is to evaluate the behavior of pole and of system pole-defence due to the vehicles shock. Two parametric analyses are carried out. The first one is the numerical modal analysis in order to determine the influence of components like cables and defence in the pole natural parameters. The second one is the transient parametric analysis of pole and of pole-defence system. In this case, the vehicle mass and his impact time are varied. These analyses are executed in the commercial program based on the Finite Elements Method, SAP2000 V.14.0. The displacement history of pole free end is compared between the several models, as well as with the results obtained when the dynamic load maximum value is applied statically. From results it is noticed that defence carries out his paper reducing the possibility of collapse due to increasing the natural frequencies and making away from excitation frequencies of impact loads. From transient analysis it is concluded that defence raises the rigidity of the system by reducing the displacements.

nÃo hà / A urbanizaÃÃo brasileira ocorre num ritmo muito acelerado e vem se caracterizando por uma concentraÃÃo cada vez maior da populaÃÃo nas Ãreas metropolitanas. No entanto, grande parte deste crescimento populacional nÃo veio acompanhado de infraestrutura urbana, serviÃos, desenvolvimento econÃmico, resultando no agravamento dos problemas sociais e habitacionais. Em resposta a tal problemÃtica e em decorrÃncia da intensa mobilizaÃÃo popular, o Estado desenvolveu polÃticas, planos, projetos urbanos e um vasto arcabouÃo legal, buscando inverter a lÃgica do crescimento desigual. Ocorre que a legislaÃÃo, por ser muitas vezes complexa, descolada da realidade e sem a devida regulamentaÃÃo, gera a exclusÃo e possui baixa eficÃcia, contribuindo para a manutenÃÃo da irregularidade e/ou informalidade urbana. Ressalta-se que a regulamentaÃÃo dos instrumentos urbanÃsticos faz-se especialmente necessÃria quando se trata da populaÃÃo de baixa renda, que poderà ser contemplada na definiÃÃo das zonas especiais de interesse social â ZEIS, que permitem o estabelecimento de um padrÃo urbanÃstico prÃprio para cada assentamento, agregando qualidade ambiental e requalificaÃÃo do espaÃo habitado. Assim, o presente trabalho pretende analisar os elementos formadores do desenho urbano considerados essenciais na regulamentaÃÃo de uma zona especial de interesse social, a partir da anÃlise do estudo de caso da ZEIS de ocupaÃÃo do Pici, localizada no municÃpio de Fortaleza/CE. Espera-se que este estudo contribua para o debate urbano relacionado à regulamentaÃÃo das ZEIS, com a geraÃÃo de dados, alÃm de ser de relevÃncia prÃtica, podendo ser considerado pelos ÃrgÃos governamentais e pela sociedade em geral, de forma a garantir a qualidade tÃcnica, funcional e espacial do assentamento, com elevaÃÃo da qualidade de vida da populaÃÃo envolvida. / The Brazilian urbanization occurs in a very fast pace and has been characterized by an increasing concentration of population in metropolitan areas. However, much of the population growth did not come accompanied by urban infrastructure, services, economic development, resulting in increased social problems and housing. In response to this problem and as a result of intense popular mobilization, the state has developed policies, plans, urban design and a broad legal framework, seeking to reverse the logic of uneven growth. It happens that the legislation, as it often complex, detached from reality and without proper regulation, generates exclusion and has low efficiency, contributing to the maintenance of irregularity and / or urban informality. It is noteworthy that the regulation of urban instruments becomes especially necessary when it comes to the low-income population, which may be included in the definition of special areas of social concern - ZEIS, allowing the establishment of a standard suitable for every urban settlement , adding quality and environmental upgrading of the living space. Thus, this study aims to examine the formative elements of urban design regulations considered essential in a special area of social interest, based on the analysis of case study ZEIS occupation Pici, located in Fortaleza / CE. It is hoped that this study contributes to the debate related to the regulation of urban ZEIS with data generation, besides being of practical relevance, may be considered by government and by society in general, to ensure technical quality, functional and spatial settlement with raising the quality of life of the population involved.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / A nÃo linearidade fÃsica e geomÃtrica tem grande influÃncia sobre o comportamento estrutural de edifÃcios de concreto prÃ-moldado com ligaÃÃes semirrÃgidas, principalmente no que diz respeito a sua estabilidade global. Apesar disto, a maioria dos estudos sobre a estabilidade global de edifÃcios com ligaÃÃes semirrÃgidas à baseada no uso de anÃlises lineares, com os efeitos nÃo lineares sendo considerados atravÃs de mÃtodos simplificados. Assim, este trabalho visa estudar a estabilidade depÃrticos planos de concreto prÃ-moldado considerando o efeito das ligaÃÃes semirrÃgidas e a nÃo linearidade geomÃtrica e fÃsica. As ligaÃÃes sÃo modeladas atravÃs de um elemento finito de ligaÃÃo desenvolvido e implementado neste trabalho. A nÃo linearidade geomÃtrica à tratada atravÃs do uso de um elemento de pÃrtico plano baseado na formulaÃÃo corrotacional. A nÃo linearidade fÃsica à considerada utilizando as curvas tensÃo-deformaÃÃo da NBR 6118:2003 para aÃo e o concreto. A integraÃÃo dos esforÃos à realizada atravÃs do MÃtodo das Fatias,implementado neste trabalho. As formulaÃÃes e implementaÃÃes foram validadas utilizando resultados disponÃveis na literatura. A influÃncia da rigidez das ligaÃÃes sobre a estabilidade global, incluindo deslocamentos e esforÃos, foi estudada utilizando anÃlises lineares e nÃo lineares. Verificou-se que o aumento da rigidez das ligaÃÃes reduz sensivelmente os deslocamentos laterais e efeitos de 2 ordem de pÃrticos de concreto prÃ-moldado, mostrando que as ligaÃÃes semirrÃgidas podem ser utilizadas como alternativa para garantir a estabilidade global. Verificou-se ainda que o parÃmetro γz à uma ferramenta satisfatÃria para avaliar deslocamentos e momentos fletores na maioria dos casos, principalmente para ligaÃÃes com maior rigidez. / The material and geometric nonlinearity has a strong influence on the structural stability of precast concrete buildings with semi-rigid connections. However, most studies about the global stability of such buildings are based on linear analyses, with the nonlinear effects being evaluated using approximate methods. Therefore, this work aims to assess the effect of the connection stiffness in the stability of precast concrete plane frames considering the geometric and material nonlinearities. The semi-rigid connections are modeled using a connection element developed and implemented in this work. The geometric nonlinearity due to large displacements is accounted for using plane frame elements based on the co-rotational formulation. The material nonlinearity is considered using the steel and concrete stress-strain curves of the NBR 6118:2003 standard. The stress integration is carried-out using the fiber method, implemented in this work. The formulations and implementations performed in this work were verified and validated using results available in the literature. After that, the influence of the connection stiffness on the global stability was studied using linear and nonlinear analyses. The results showed that the increase of connection stiffness greatly reduced the lateral displacementsand the second-order effects of precast concrete frames, indicating that semi-rigid connections are an alternative to avoid stability problems of precast concrete frames. It was also concluded that the parameter γz generally leads to accurate displacements and bending moments, especially for frames with high stiffness connections.