Foram estudadas experimentalmente, em túnel de vento, as pressões internas (P.I.) que ocorrem, devidas ao vento, em um modelo de edificação e estabeleceu-se uma fórmula que melhor se ajusta aos resultados nas condições dos ensaios. A P.I. foi medida em um modelo de pavilhão industrial térreo (sem divisões internas), com cobertura a duas águas inclinadas de 12° e forma em planta retangular de proporções a x b x h = 2 x 1 x 0,25. A direção do vento foi a variável principal nos ensaios, utilizando-se como parâmetros o número, a forma e a disposição geométrica das aberturas; os ensaios abrangeram assim 233 casos diferentes. Os ensaios foram realizados: 1) com Número de Reynolds (baseado na altura da cumeeira) da ordem de 107.000, numa corrente deslizante e turbulenta (intensidade de turbulência de 15%) que simulava o perfil de velocidades do vento natural, com expoente p = 0,23; 2) com Número de Reynolds da ordem de corrente de ar suave e uniforme. Os ensaios com vento turbulento e deslizante indicam a validade da fórmula mais usual, do tipo Q = K A (Δp)n, com um valor de n em torno de 0,65, para k considerado constante, e abertura dominante com área igual ou superior ao dobro (N maior ou igual a 2) da área da porosidade distribuída. As pressões internas mostram pouca variação espacial, justificando o uso de apenas um coeficiente interno (Ci) para toda a edificação. Constata-se também que o tipo de abertura tem influência no comportamento da pressão interna, e que o tipo de vento exerce somente uma influência indireta na P.I., através da pressão externa. / An experimental study of the wind-induced internal pressure (I.P.) on a model building was made in a wind tunnel and a formula was established which allows the best fit of the results. The I.P. was measured on a model of a low-rise single compartment industrial building, with a two-pitch roof of 12° slope, and a rectangular planform with proportions a x b x h = 2 x 1 x 0,25. Wind direction was the main test variable, the number, shape and geometrical arrangement of the openings were used as parameters, about 230 different cases were studied: 1) with a Reynold's number (based on ridge height) of about 107 000, in a turbulent shear flow (turbulence intensity 15%) which simulated the velocity profile of the natural wind with an exponent p = 0,23; 2) with a Reynold's number of the order of 172 000 in a smooth uniform stream. Results with a turbulent shear flow show that a flow equation of the form Q = K A (Δp)n can be used, with a flow exponent value around 0.65, assuming a constant value for K, and dominant opening twice as large as the sum of the distributed porosity of the bu1lding (N maior ou igual a 2). The I.P. show little spatial variation, justifying the assumption of a constant value of the internal pressure coefficient (Ci) for the whole building. The opening type is found to exert some influence on the I.P. behavior, while the influence of the incident flow is more indirect, through the external pressure.

Este trabalho descreve um programa de computador destinado ao projeto estrutural de edifícios. No atual estágio, uma vez fornecidos os dados de geometria e carregamento, o programa realiza a análise estrutural e o dimensionamento dos pórticos de concreto armado. Inicialmente, são apresentados as bases teóricas e o formulário utilizado. A seguir, trata-se da organização do programa em si. Finalmente, apresenta-se o projeto de um edifício de cinco pavimentos, como exemplo de aplicação. / In this paper a computer program for the structural design of building is described. In the present stage of development, given the geometry anyloading conditions, the program carries out the structural analysis and dimensioning of reinforced concrete frames. The theoretical bases and design criteria are discussed in detail, as well as the internal organization of the computer program. Finally, as an example, a five-stories building is designed.

Este trabalho trata dos problemas de otimização de minimização de volume com restrição de flexibilidade e freqüência natural e minimização de flexibilidade com restrição de volume. Os problemas são resolvidos para estruturas bidimensionais e tridimensionais. As equações diferenciais de equilíbrio são solucionadas de forma aproximada através do método dos elementos finitos, em um subespaço de dimensão finita. O método utilizado no estudo é o da otimização topológica, o qual consiste em encontrar dentro de um domínio pré-existente uma distribuição ideal de material. São avaliadas técnicas como programação linear e critério de ótimo. Em ambos os casos são utilizadas sensibilidades calculadas analiticamente. Para a otimização com restrição modal, problemas característicos como autovalores repetidos e normalização do autovetor são tratados. Ferramentas usadas na otimização topológica, como método da continuação, penalização e filtragem são discutidos. São abordados também problemas e características inerentes ao processo de otimização topológica, tais como instabilidades de tabuleiros, dependência de malha e sensibilidade da topologia a diferentes condições de contorno. Os resultados obtidos permitem avaliações referentes à otimização topológica (geometrias, ou seja, topologias resultantes) sob diferentes condições, utilizando-se as ferramentas discutidas nesse trabalho.

A armazenagem de grãos é atualmente um importante tópico a ser explorado na região sul do Brasil, e vem se desenvolvendo consideravelmente nos últimos anos. Atualmente a armazenagem é feita através de silos cilíndricos que podem ser de grandes diâmetros ou elevados. Na área da armazenagem é importante implantar novas tecnologias como o caso de silos multicelulares prismáticos que são bastante difundidos nos Estados Unidos. Para estudar estes silos propõe-se analisar um caso real sob a ótica morfológica e dimensional. O estudo baseia-se na comparação entre métodos de análise estrutural analítica convencional com análise numérica através do cálculo por elementos finitos, além de testar as análises de cálculo mais avançadas. Para estudar um caso real buscaram-se informações detalhadas através de desenhos fornecidos por empresas que fabricam estes tipos de silos. Adotando um caso prático como padrão, na seqüência fez-se a análise da interação entre o número de módulos do silo com o objetivo de verificar a influência do número de módulos no dimensionamento dos componentes do silo. Analisou-se o referido projeto utilizando procedimentos clássicos de análise de dimensionamento (métodos analíticos) e compararam-se os mesmos com a análise utilizando o método dos elementos finitos. Adicionalmente executaram-se análises mais avançadas utilizando o método dos elementos finitos como não linearidade geométrica e física, flambagem e análise de freqüências e modos.Após as referidas análises pôde-se concluir que analisando dimensionalmente somente um módulo do silo, pode-se obter resultados que representam todo o conjunto de módulos. Além disso, verificou-se que a análise por elementos finitos é mais apropriada, pois permite menos simplificações de cálculo, apresentando assim resultados mais reais. Quanto às análises adicionais, verificou-se que a carga crítica de flambagem considerando a análise não linear geométrica por elementos finitos é maior do que a carga crítica obtida por análises convencionais.

Esta dissertação tem como objetivo o estudo da influência do empuxo lateral causado por grãos nas paredes de grandes silos horizontais. Um modelo reduzido de armazém graneleiro foi construído e suas paredes instrumentadas com células de carga para medição de pressões horizontais ativas e ao repouso. Estas medições foram comparadas com os valores obtidos pelas teorias tradicionais de cálculo de empuxo ativo e pelas equações empíricas para empuxo ao repouso. Também neste trabalho faz-se uma ampla revisão dos métodos existentes para a determinação de pressões laterais aplicadas a paredes de silos verticais, os problemas de funcionamento e construtivos destes silos, bem como as normas internacionais para projeto e construção de silos em vigor. A comparação entre os resultados dos valores medidos e estimados das pressões laterais (armazéns graneleiros), mostra que ao atingirem-se os deslocamentos das paredes suficientes para a mobilização do empuxo ativo, os valores calculados e medidos são muito próximos para a condição de depósitos de grãos normalmente adensados. Para o empuxo ao repouso em depósitos de grãos com superfície horizontal normalmente adensados, a equação empírica de Jaky (1948) também apresenta valores bem aceitáveis. No entanto, para a condição de repouso em depósitos onde os grãos estocados formam taludes, a equação empírica disponível na bibliografia (código geotécnico da Dinamarca) não apresenta consistência com os valores de pressão horizontal medidos com arroz e areia. Estes ensaios mostraram também que, para a condição de empuxo ao repouso, o valor do coeficiente de empuxo cresce com a densificação do material.

Apresenta-se uma formulação do tipo incrementaliterativa destinada a análise não linear de pórticos espaciais. Considera-se os efeitos não lineares introduzidos pelas mudanças de configuração geométrica da estrutura e também pela combinação destes efeitos com aqueles inerentes ao comportamento plástico exibido pelo material. As relações cinemáticas empregadas permitem a consideração de deslocamentos arbitrariamente grandes, acompanhadas de pequenas deformações . A modelagem do comportamento plástico do material é efetuada através do conceito de rótula plástica, estabelecido a partir de um critério de plastificação generalizado. Adota-se uma matriz de rigidez geométrica de barra baseada em momentos semitangenciais. Para elementos com extremos plastificados, é deduzida uma matriz de rigidez elasto-plástica. Emprega-se um método numérico do tipo incremental-iterativo, que utiliza como condição básica de controle da análise a constância do trabalho realizado pelos incrementos de cargas, em cada passo incremental (Método de Controle por Trabalho).A formulação permite uma descricão completa do desempenho mecânico da estrutura, inclusive em estágio de deformação pós-crítico em que ocorre regressão do carregamento com aumento de deslocamentos, ou vice-versa. A formulação foi implementada em um programa computacional elaborado em linguagem FORTRAN. Vários exemplos numéricos são apresentados para mostrar a eficiência das procedimentos propostos. / An incramental-iterative formulation for the nonlinear analysis of space frames ia presented. Nonlinear effects due to the changes in the geometrical configuration of the structure and also the combination of these effects with those due to the plastic behavior af the material are considered. The kinematics relations employed allow the consideration of arbitrarily large displacements with small strains. The plastic behavior of the elements is modeled using the plastic hinge concept, based on a generalized yield criterion. A geometrical stiffness matrix based on semitangential moments is adopted. For elements with plastic hinges at their ends, a elastic-plastic stiffness matrix is derived. An incremental-iterative numerical method is employed which uses the condition of constant work increment to determine the increments of load (Work Cantrol Method). The analysis allows a complete description of the structural response both in the pre and post-critical stages, even in situations in which displacements increase with decreasing loads or vice versa. The formulation was implemented into a computational code in FORTRAN language. Sevoral examples are presented to illustrate the efficiency of the procedures proposed.

O presente trabalho tem como objetivo analisar os esforços em estruturas tridimensionais de edificios altos, quando submetidos a carregamentos horizontais e verticais. A estrutura é idealizada como um conjunto de pilares, paredes e vigas podendo ser dispostos de uma maneira assimétrica no plano da laje e variarem suas propriedades geométricas ao longo da altura. A análise é feita pelo método dos deslocamentos. Admite-se que as lajes em cada nível dos pavimentos tenham o funcionamento de diafragma rígido. São utilizados elementos de barra para representação das vigas e pilares. Para a determinação dos esforços em paredes resistentes são apresentados vários elementos obtidos pela analogia de pórticos. Tais elementos são incorporados ao programa possuindo uma formulação bem simples. / The purpouse of this paper is to analyse the strees in three-dimensional structures of high buildings, when submitted to vertical and horizontal loading. The structure is conceived as a body of columns, walls and beams which can be arranged ia an asymmetric way on the level of the slab and vary their geometric properties along the height. The analyais is made through the displacement method. It is admitted that the slabs on each level of the floor work like diaphragm. Bar elements are used to represent beams and columns. To determine the stresses in resistant walls many elements obtained through portico analyses are presented. Such elements are included in the program and have a simple formulation.

O presente trabalho dá continuidade às pesquisas iniciadas em 1973, pelo Laboratório de Aerodinâmica das Construções (LAC) do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFRGS, para a determinação da velocidade básica do vento no Brasil. Baseia-se em séries artificiais de velocidades do vento, obtidas atraves de uma triagem conveniente das séries de velocidades máximas anuais, registradas em 49 estações meteorológicas da Força Aérea Brasileira (FAB). Admite-se a função de distribuição de probabilidades de Fisher-Tippet II (ou de Frechet), ajustada pelo método da máxima verossimihança. Apresenta-se estudos relativos a problemas associados ás séries de velocidades, tais como: qualidade dos registros, variabilidade dos estimadores dos parâmetros da distribuição de probabilidades, influência da origem dos ventos, efeito da heterogeneidade da rugosidade superficial e influência do intervalo de tempo empregado no registro das velocidades. Além disso, estuda-se a influência dos ventos originados em trovoadas, utilizando-se registros disponiveis na estação da FAB de Porto Alegre. Finalmente, apresenta-s e um mapa do território Nacional contendo as isopletas de rajadas correspondentes às velocidades básicas do vento para o periodo de recorrência de 50 anos. Os resultados constantes no trabalho serviram de base para a elaboração das recomendações do Projeto da Norma NB-5, relativas às cargas acidentais devidas ao vento nas estruturas / This thesis gives continuity to a Research Project began in 1973 at the Laboratorio de Aerodinâmica das Construções, Univ. Federal do Rio Grande do Sul, aimed at the determination of basic wind speeds in Brazil. A Fisher-Tippet II probability distribution function is adjusted by the method of maximum likelihood to wind series recorded at 49 meteorological stations belonging to the Brazilian Air Force (FAB). Several pertinent factors are studied, such as the variability of the estimators, and the influences of storm type, surface roughness, and wind averaging interval. Special attention is focused on the influence of thunderstorm winds, in relation to limited data pertaining to the FAB Porto Alegre Station. Finally, a map of wind speeds for a 50 years mean recurrence period is developed for the entire brazilian territory. These results served as abasis for the design wind speeds recommended in the proposed 1977 Brazilian Code for Wind Loading on buildings and structures, NB-5.

Neste trabalho se apresenta um procedimento teórico para a avaliação da resposta lateral de estruturas prismáticas sugeitas a ação do vento abordando os fenôrnenos de "galope" e desprendimento de vórtices. Quanto ao fenôrneno de "galope", se obteve curvas experimentais que relacionam a força Fy normal ao plano de vibracão, com o ângulo de ataque a, para seções prismáticas, em escoamento turbulento e não turbulento. Além disto, inclue-se uma discussão sóbre a influência da turbulência e resultados da aplicação do método, comparativamente a outros procedimentos. Uma análise espectral das forças laterais flutuantes atuantes sobre prismas foi levada a têrmo para várias veloctdades do vento e baseada na forma do espectro sugere-se para a sua definição a equação da função densidade de probabilidade de Gauss centrada na frequência de Strouhal. A influência de movimento da estrutura sobre a sua intensidade global e correlação ao longo do seu eixo é discutida, bem como se apresenta uma aplicação do método que inclui redução de amortecimento e forças harmônicas. / This work presents a theoretical approach to the estimation of the lateral response to wind excitation of prismaticis structures including galloping and vortex sheeding . Experimental aerodynamics coefficients, related to aeroelastic instability, were determined for prismatic sections in smocth and turbulent flow and the on set velocity is obtained through an eigenvalue problem solution. It is also present a discussion about turbulence influente in galloping. A espectral analysis of lateral fluctuating forces on oscilating prismatic cylinders were performed in several win velocíties and based on the aspect of the spectre it is suggested its diffenition means of the equation of the Normal distribution centered in the Strouhal frequency. The influence of the tep defflection on the global in tensity and expansive correlation o f the forces are discussed. Finaly, an application of the theoritical method, which include damping reduction and harmonic forces at Strouhal frequencies, is given.

Este trabalho apresenta uma metodologia para obtenção de benchmarks e prontuários de soluções para flexão de placas semi-espessas sob grandes deslocamentos. O modelo de placa de Mindlin foi o empregado para considerar a deformação cisalhante, e soluções semi-analíticas foram obtidas através de uma variação do método de Rayleigh-Ritz. O método, denominado pb- 2, facilita a imposição das condições de contorno cinemáticas, ampliando consideravelmente a aplicabilidade do método de Rayleigh-Ritz convencional. A metodologia foi implementada utilizando programas de computação simbólica, o que permitiu a obtenção de soluções analíticas aproximadas para diversos problemas lineares. A geração de soluções similares no âmbito não linear não foi possível, e neste caso recorreu-se a ajuste de parâmetros para obtenção de superfícies de resposta representativas de um grande número de análises realizadas através do método dos elementos finitos. Esta abordagem permitiu incorporar às soluções as diversas variáveis que influenciam na resposta, particularmente a espessura, razão de aspecto da placa e a compressibilidade do material. Uma nova parametrização do carregamento transversal foi proposta a fim de minimizar a influência da compressibilidade nos resultados para deslocamento central da placa, levando assim a soluções parecidas com as já reportadas para placas finas. Curvas carga ´ deslocamento podem assim ser extraídas diretamente dos ajustes realizados. Resultados para diversos casos de geometria e condições de contorno foram comparados com soluções disponíveis na literatura, mostrando boa concordância. / This work presents a methodology for generating of benchmark solutions and reference formulas for large displacement analysis of thick plates under bending. The Mindlin’s plate model was used to take into account the shear deformability, and semi-analytical solutions were obtained through a variation of the Rayleigh-Ritz method. The method, called pb-2, facilitates the imposition of kinematically admissible conditions, extending considerably the applicability of the conventional Rayleigh-Ritz method. The methodology was implemented in a symbolic computation program, and approximated analytical solutions were generated for linear cases. Similar solutions for non-linear problems were not possible, and in such cases response surfaces were obtained using data provided by finite element analysis. The approach allowed incorporating explicitly to the approximate solution the influence of parameter such as thickness of the plate, aspect ratio of the plate, and the compressibility of the material. A new nondimensional loading is proposed in order to minimize the influence of the compressibility on the response surfaces for central displacement, leading to displacement solutions similar to those reported for thin plates. Load ´ displacement curves can be extracted directly from the fitted response. Results for several cases of geometry and boundary conditions are compared with other available solutions, and good agreement was found.