O objetivo deste trabalho é o dimensionamento de pilares esbeltos de concreto armado, sob cargas de curta e longa duração, baseado numa análise realística das deformações do mesmo. Apresenta-se três algoritmos numéricos para a obtencão das relações momento fletor-esforço normal-curvatura de uma seção arbitrária de concreto armado, sob flexo-compressão normal. Inclue-se as deformações específicas de fluência e retração do concreto na análise, através de uma alteração nas referidas relações. Apresenta-se alguns critérios de normas, relativos ao dimensionamento de pilares esbeltos de concreto armado e uma comparação dos mesmos, entre si e com o algoritmo numérico desenvolvido. Considerações da NB-1/78 relativas ao projeto de pilares são analisadas, verificando o nivel da precisão obtida. Um procedimento simplificado para a inclusão da fluência do concreto no dimensionamento, proposto pelo CEB, é testado e uma solução para pilares de concreto armado com engastamento elástico simétrico é apresentada, para verificar o nível: do erro cometido ao se estender o conceito de comprimento de flambagem a pilares de concreto armado. Uma série de exemplos experimentais são apresentados, onde a solução numérica para o dimensionamento tem sua precisão verificada. Diversas tabelas foram desenvolvidas para o dimensionamento de pilares esbeltos com secão transversal retangular e armadura simétrica. Todo o estudo é restrito ao caso de flexo-compressão normal. / The object of this thesis is to dimension slender. RC columns under short-term and sustained loads, based an a realistic analysis of the strains present. Three numerical algorithms are presented to obtain the bending moment-normal force-curvature relations for an arbitrary RC section under normal bending-compression. Specific strains due to creep and shrinkage of the concrete are included in the analysis through an alteration in the above relations. Criterions for dimensioning slender RC columns are presented together with a comparison between themselves and with the numerical algorithm developed. The code of practice NB- 1/78 relative to the design of columns is analysed, verifying the degree of precision. A simplified proceedure for the inclusion of creep of concrete in the dimensioning, proposed by the CEB, is tested and a solution for RC columns with a symmetric elastic restraint is presented to verify the error committed on extending the concept of buckling length to RC columns. A series of experimental examples are presented where the numerical solution for the dimensions is verified. Several tabels were developed for dimensioning slender columns with rectangular section and symmetric reenforcment. The study is restricted to the case of normal bending-compression.

O contato entre corpos é um dos mecanismos básicos que se apresentam na mecânica do sólido. Através de tal efeito físico é que se aplicam cargas a uma estrutura e esta as transmite a seus apoios. Neste trabalho apresenta-se a teoria e implementação computacional de um algoritmo que permite considerar os efeitos de contato e atrito entre uma superfície rígida que prescreve deslocamentos sobre um corpo flexível de comportamento elástico linear. As restrições são impostas empregando o método das funções de penalidade. A lei geral do atrito associado à regra de Coulomb de deslocamento obtem-se por analogia com a teoria da plasticidade. Na implementação computacional apareceram problemas para contornar a sobrerestrição dos termos afetados pela função de penalidade, apresentando-se duas formas de tratar os mesmos. Finalmente são apresentados dois exemplos para testar o trabalho realizado. / Contact is a basic mechanism in solid mechanics. Trhough this physical effects loads are applied to structures and transmited to their supports. The theoretical formulations and the computational implementation of an algorithm, that models contact and friction effects between a rigid surface prescrinbing and bidimensional linear elastic body are represented in this work. Restrictions are imposed using the panlaty function approach. A general law for friction associated with Coulomb displacement rule is obtained by analogy with plasticity theory. Computational difficulties to eliminate locking in terms influenced by penalty functions were detected, and two approachs were used to solve this problem. Finally, two numerical examples to test the computational code are presented.

O objetivo deste trabalho é o dimensionamento de pilares esbeltos de concreto armado, sob cargas de curta e longa duração, baseado numa análise realística das deformações do mesmo. Apresenta-se três algoritmos numéricos para a obtencão das relações momento fletor-esforço normal-curvatura de uma seção arbitrária de concreto armado, sob flexo-compressão normal. Inclue-se as deformações específicas de fluência e retração do concreto na análise, através de uma alteração nas referidas relações. Apresenta-se alguns critérios de normas, relativos ao dimensionamento de pilares esbeltos de concreto armado e uma comparação dos mesmos, entre si e com o algoritmo numérico desenvolvido. Considerações da NB-1/78 relativas ao projeto de pilares são analisadas, verificando o nivel da precisão obtida. Um procedimento simplificado para a inclusão da fluência do concreto no dimensionamento, proposto pelo CEB, é testado e uma solução para pilares de concreto armado com engastamento elástico simétrico é apresentada, para verificar o nível: do erro cometido ao se estender o conceito de comprimento de flambagem a pilares de concreto armado. Uma série de exemplos experimentais são apresentados, onde a solução numérica para o dimensionamento tem sua precisão verificada. Diversas tabelas foram desenvolvidas para o dimensionamento de pilares esbeltos com secão transversal retangular e armadura simétrica. Todo o estudo é restrito ao caso de flexo-compressão normal. / The object of this thesis is to dimension slender. RC columns under short-term and sustained loads, based an a realistic analysis of the strains present. Three numerical algorithms are presented to obtain the bending moment-normal force-curvature relations for an arbitrary RC section under normal bending-compression. Specific strains due to creep and shrinkage of the concrete are included in the analysis through an alteration in the above relations. Criterions for dimensioning slender RC columns are presented together with a comparison between themselves and with the numerical algorithm developed. The code of practice NB- 1/78 relative to the design of columns is analysed, verifying the degree of precision. A simplified proceedure for the inclusion of creep of concrete in the dimensioning, proposed by the CEB, is tested and a solution for RC columns with a symmetric elastic restraint is presented to verify the error committed on extending the concept of buckling length to RC columns. A series of experimental examples are presented where the numerical solution for the dimensions is verified. Several tabels were developed for dimensioning slender columns with rectangular section and symmetric reenforcment. The study is restricted to the case of normal bending-compression.

Com o desenvolvimento de materiais mais resistentes, técnicas construtivas mais modernas e a crescente valorização dos terrenos nos centros das grandes cidades, criou-se um ambiente propício à construção de edificações mais altas, leves, flexíveis, menos amortecidas, e, portanto, mais susceptíveis a problemas associados à resposta dinâmica frente à ação do vento. Em algumas situações, quando há ressonância, a parcela flutuante da resposta estrutural devido à ação do vento pode chegar a representar 2/3 da resposta total. Os métodos analíticos atualmente existentes para determinação da resposta flutuante induzida pela ação do vento geralmente conduzem a resultados pouco confiáveis. Em vista desse fato, os ensaios em túnel de vento ainda são a ferramenta mais precisa e robusta para o estudo do comportamento dinâmico de estruturas civis. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um suporte flexível para ensaios de modelos aeroelásticos de estruturas alteadas, visando a determinação da parcela flutuante da resposta à ação do vento nos dois modos fundamentais de vibração livre (flexão em duas direções ortogonais). Este suporte pode ser empregado em testes de modelos de diferentes geometrias, e permite que, com grande facilidade, sejam ajustados o amortecimento estrutural, rigidez e inércia, individualmente em cada direção. Com o objetivo de verificar o correto funcionamento do equipamento e a validade dos resultados por ele obtidos, foram realizados testes com um modelo do edifício alto padrão “CAARC Standard Tall Building”. No trabalho são apresentados e discutidos os resultados dos ensaios, realizados no Túnel de Vento Professor Joaquim Blessmann, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Este trabalho apresenta uma metodologia para simulação e análise de uma combinação veicular de transporte de carga do tipo bitrem. Inicia-se com o desenvolvimento e calibração de um modelo numérico da suspensão do veículo, que é um item fundamental para a análise dinâmica do semi-reboque. Dessa forma garante-se que esse subsistema importante esteja coerente com a realidade facilitando a calibração do modelo dinâmico do veículo completo. Na segunda etapa, definem-se os pavimentos com base em medições de rugosidade realizadas em estradas nacionais e realiza-se uma simulação de tráfego com objetivo de obtenção dos carregamentos na estrutura do veículo analisado. Através da passagem do veículo real e do modelo numérico por um obstáculo conhecido realiza-se uma calibração. Com os carregamentos obtidos realiza-se uma análise via o método dos elementos finitos. Em virtude da complexidade da estrutura utiliza-se uma metodologia global-local para obtenção dos históricos de tensão nos pontos críticos da estrutura em cada pavimento, que são comparados com medições experimentais através de extensiometria em pavimentos similares. Através dos históricos de tensões realiza-se uma análise de confiabilidade quanto à probabilidade de falha por sobrecarga em cada pavimento. Já a análise de fadiga nesses pontos é realizada através de duas metodologias, uma estatística e a segunda clássica. Na metodologia estatística, foi empregado um modelo de acúmulo de dano baseado na freqüência média da excitação. A metodologia clássica utilizada é a de Wöhler e consiste na contagem de ciclos através do método de Rainflow, correção da tensão média por Goodman e cálculo de dano por Palmgren-Miner. As duas metodologias forneceram indicações similares sobre quais pontos são mais criticamente solicitados. / This work presents the development and application of a methodology for simulation and analysis of a bi-train type vehicular composition. Firstly, the numerical model of the suspension subsystem is built and calibrated using experimental data. This enables an easier calibration of the composition model in the dynamic case. In a second phase, several road tracks are defined through measurements accomplished in typical Brazilian roads and to be used in the dynamic simulations of the vehicle. The objective of these simulations is to evaluate the loads acting on the semi-trailer structure. A comparison with experimental results is carried out for the case of the vehicle passing on a known obstacle. Because of the complexity of the actual structure, a global-local finite element analysis is necessary in order to obtain the stress histories at critical points caused by the road roughness. These results are compared with experimental measurements through strain gages in similar roads. A reliability analysis is carried out to evaluate the failure probability due to overloads in each type of road. The fatigue analysis at critical points is accomplished through two methodologies, one statistic based and other based on a classic method. In the statistical methodology, a model of damage accumulation was used, which is based on the medium frequency of the loading. The classic methodology is the well known Wöhler approach, along with Rainflow cycle counting, Goodman medium stress correction and Palmgren-Miner damage prediction. Both methodologies provided similar results about the points more critically loaded.

O contato entre corpos é um dos mecanismos básicos que se apresentam na mecânica do sólido. Através de tal efeito físico é que se aplicam cargas a uma estrutura e esta as transmite a seus apoios. Neste trabalho apresenta-se a teoria e implementação computacional de um algoritmo que permite considerar os efeitos de contato e atrito entre uma superfície rígida que prescreve deslocamentos sobre um corpo flexível de comportamento elástico linear. As restrições são impostas empregando o método das funções de penalidade. A lei geral do atrito associado à regra de Coulomb de deslocamento obtem-se por analogia com a teoria da plasticidade. Na implementação computacional apareceram problemas para contornar a sobrerestrição dos termos afetados pela função de penalidade, apresentando-se duas formas de tratar os mesmos. Finalmente são apresentados dois exemplos para testar o trabalho realizado. / Contact is a basic mechanism in solid mechanics. Trhough this physical effects loads are applied to structures and transmited to their supports. The theoretical formulations and the computational implementation of an algorithm, that models contact and friction effects between a rigid surface prescrinbing and bidimensional linear elastic body are represented in this work. Restrictions are imposed using the panlaty function approach. A general law for friction associated with Coulomb displacement rule is obtained by analogy with plasticity theory. Computational difficulties to eliminate locking in terms influenced by penalty functions were detected, and two approachs were used to solve this problem. Finally, two numerical examples to test the computational code are presented.

No presente trabalho estabelecem-se brevemente as bases do método dos elementos finitos e do conceito de elementos isoparamétricos, detalhando-se a formulação e a implementação para os elementos quadriláteros e hexaédricos. Apresentam-se a seguir as características do esquema integrado para tal implementação. Em particular os elementos desenvolvidos serão aplicados em problemas elásticos tridimensionais, em problemas bidimensionais de tensões e deformações ou axissimétricos com carregamento axissimétrico. Incluem-se, finalmente, vários exemplos ilustrativos demonstrando a aplicação prática do desenvolvimento apresentado.

O presente trabalho tem como objetivo fazer uma revisão dos parâmetros recomendados pela NBR-6118/2003 para avaliar o grau de instabilidade de uma estrutura, frente às combinações de carregamento, principalmente com a presença do carregamento horizontal de vento. São apresentados os parâmetros de instabilidade α e γz, que indicam o grau de atuação dos efeitos de segunda ordem sobre a estrutura. Com estes parâmetros as estruturas são classificadas como de nós fixos, na qual os pilares podem ser dimensionados isoladamente, a partir de uma análise de primeira ordem, e de nós móveis, na qual será obrigatória a consideração da não linearidade geométrica da estrutura e a não linearidade física oriunda dos materiais. Apresentam-se análises de diversas estruturas e discutem-se fatores que modificam o comportamento estrutural e alteram os valores dos parâmetros de instabilidade.

O objetivo deste trabalho é a análise não-linear de pilares de concreto armado com seção transversal e distribuição da armadura arbitrárias, variáveis ao longo do eixo, e com condições genéricas de apoio nas extremidades. A fluência e a retração do concreto são consideradas na análise. A solução é obtida através do método dos elementos finitos, com um modelo em deslocamentos, empregando um algoritmo que usa a rigidez tangente e um algoritmo que -u sa a rigidez secante. ~stãoi ncluidos exemplos de utili~~çãdoo método proposto. / The aim of this work is the nonlinear analysis of reinforced concrete pillars of arbitrary cross se-c tion and reinforcement distribution, variable along the axis, and with arbitrary boundary conditions. Creep and shrinkage of concrete are considered in the analysis. The solution is obtained by the finite element method, using a displacement model. Tangent and secant stiffness approaches are both used. Some examples o£ application of the proposed method are included.

Com o desenvolvimento de materiais mais resistentes, técnicas construtivas mais modernas e a crescente valorização dos terrenos nos centros das grandes cidades, criou-se um ambiente propício à construção de edificações mais altas, leves, flexíveis, menos amortecidas, e, portanto, mais susceptíveis a problemas associados à resposta dinâmica frente à ação do vento. Em algumas situações, quando há ressonância, a parcela flutuante da resposta estrutural devido à ação do vento pode chegar a representar 2/3 da resposta total. Os métodos analíticos atualmente existentes para determinação da resposta flutuante induzida pela ação do vento geralmente conduzem a resultados pouco confiáveis. Em vista desse fato, os ensaios em túnel de vento ainda são a ferramenta mais precisa e robusta para o estudo do comportamento dinâmico de estruturas civis. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um suporte flexível para ensaios de modelos aeroelásticos de estruturas alteadas, visando a determinação da parcela flutuante da resposta à ação do vento nos dois modos fundamentais de vibração livre (flexão em duas direções ortogonais). Este suporte pode ser empregado em testes de modelos de diferentes geometrias, e permite que, com grande facilidade, sejam ajustados o amortecimento estrutural, rigidez e inércia, individualmente em cada direção. Com o objetivo de verificar o correto funcionamento do equipamento e a validade dos resultados por ele obtidos, foram realizados testes com um modelo do edifício alto padrão “CAARC Standard Tall Building”. No trabalho são apresentados e discutidos os resultados dos ensaios, realizados no Túnel de Vento Professor Joaquim Blessmann, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.