Spelling suggestions: "subject:"estructura"" "subject:"d'estructura""
1 |
[en] EVALUATION OF THE EFFECTS OF CONCENTRATED LOADS ON STEEL BEAMS THROUGH NEURAL NETWORK TECHNIQUES / [es] EVALUACIÓN DEL EFECTO DE CARGAS CONCENTRADAS EN VIGAS DE ACERO A TRAVÉS DE ALGORITMOS DE REDES NEURALES / [pt] ESTUDO DO EFEITO DE CARGAS CONCENTRADAS EM VIGAS DE AÇO ATRAVÉS DE ALGORITMOS DE REDES NEURAISELAINE TOSCANO FONSECA FALCAO DA SILVA 19 February 2001 (has links)
[pt] As cargas concentradas em vigas de aço são freqüentemente
encontradas na prática da engenharia civil. Nas situações
onde o local de aplicação da carga é fixo, enrijecedores
transversais de alma podem ser usados para aumentar a
resistência, mas devem ser evitados sempre que possível
por
razões econômicas. Para cargas móveis, é fundamental
conhecer a resistência última das almas não enrijecidas.
Diversas teorias foram desenvolvidas para uma
melhor formulação deste problema mas, ainda assim, o erro
das fórmulas de previsão é superior a 20%. Duas são as
causas desta dificuldade de se encontrar uma equação mais
precisa: o grande número de parâmetros que influenciam o
comportamento de uma viga sujeita a cargas concentradas,
e
o número insuficiente de dados experimentais presentes na
literatura para o desenvolvimento de uma análise
paramétrica completa.
Se por um lado a criação de novos resultados
experimentais é um processo que envolve tempo e dinheiro,
os métodos numéricos utilizados para gerar novos dados
ainda apresentam diferenças significativas.
As redes neurais foram inspiradas na estrutura do
cérebro, a fim de apresentarem características humanas
como
o aprendizado por experiência e a generalização de novos
exemplos a partir dos apresentados. Estas características
mostram a possibilidade da utilização das redes neurais
no
estudo de problemas complexos, de difícil resolução por
programas convencionais, como a previsão da carga última
de
vigas de aço sujeitas a cargas concentradas.
Este trabalho tem o objetivo de avaliar e
investigar o comportamento estrutural de cargas
concentradas, através de uma análise paramétrica que
permita identificar a influência dos diversos parâmetros
que controlam o problema. Para viabilizar esta análise,
torna-se necessária a geração de novos dados. Desta
forma,
será investigada a possibilidade da aplicação das redes
neurais na previsão da carga crítica de vigas sujeitas a
cargas concentradas, a partir de um treinamento destas
redes utilizando os resultados experimentais existentes
na
literatura.
Uma revisão bibliográfica do problema foi feita,
bem como uma avaliação criteriosa dos resultados a serem
utilizados no treinamento das redes. Para a avaliação
e/ou
novo treinamento do modelo de redes neurais, também foi
estudada a utilização de resultados numéricos gerados
através do método de elementos finitos. Estas simulações
numéricas foram executadas utilizando um sistema de
interface desenvolvido neste trabalho para integrar
programas de pré-processamento, análise e pós-
processamento. As simulações numéricas encontradas na
literatura também foram analisadas para avaliar sua
incorporação ao conjunto de dados de treinamento de redes
neurais.
A partir da validação do modelo de redes neurais
adotado, através de uma comparação dos resultados
fornecidos pelas redes com os valores fornecidos pelas
fórmulas de previsão existentes, uma análise paramétrica
poderá ser executada dentro dos limites do treinamento
das
redes neurais. Estas redes poderão então ser utilizadas
como uma nova ferramenta na previsão da carga crítica de
vigas de aço submetidas a cargas concentradas.
Os resultados obtidos neste trabalho poderão
permitir, no futuro, o desenvolvimento de uma fórmula de
projeto mais precisa. De posse desta nova fórmula, uma
sugestão para sua incorporação em normas de projeto de
estruturas de aço poderá ser feita, garantindo desta
forma
um dimensionamento mais seguro e econômico. / [en] Concentrated loads on steel beams are frequently found in
structural
engineering practice. In situations where the location of
the load is fixed, traverse
web stiffeners can be used to provide an adequate increased
resistance, but for
economic reasons should be avoided whenever possible. For
moving loads, the
knowledge of the unstiffened web resistance becomes
imperative.
Many theories were developed for a better understanding of
the problem,
however, a 20% error is still present in the current design
formulas. A more accurate
design formula for this structural problem is very
difficult to be obtained, due to the
influence of several interdependent parameters. On the
other hand, creating new
experimental results is very expensive and time consuming.
As an alternative,
numerical methods were used to generate new data but they
still present significant
differences.
The neural networks were inspired in brain structure, to
present human
characteristics such as: learning from experience; and
generalization of new data
from a current set of standards. These characteristics
demonstrate the possibility of
using the neural networks to investigate complex problems
which could not be solved
by conventional programs, such as the forecasting of the
ultimate strength of steel
beams subjected to concentrated loads.
The main objective of this work is to investigate the
structural behavior of
concentrated loads, by means of a parametrical analysis.
This analysis can surely
help to identify the influence of the several
interdependent parameters. Thus, the
possibility of using neural networks to generate new data
is investigated.
A literature survey of the problem is presented, as well as
a critical
evaluation of the experimental results to be used as the
training data set of the neural
networks. In order to evaluate or train the neural
networks, the use of finite element
simulations will be analyzed. These numerical simulations
will be performed using a
finite element method interface system which was developed
to integrate the
preprocessing, analysis and post-processing programs. The
use of numerical results
present in the literature is also analyzed and discussed.
In order to validate the neural networks model, the results
are compared
with existing design formulas enabling the parametrical
analysis to be executed. The
neural networks model can also be used as a new tool to
forecast the ultimate load of
steel beams subjected to concentrated loads. / [es] Las cargas concentradas en vigas de acero son frecuentemente encontradas en la práctica de la ingeniería civil.
En las situaciones donde el local de aplicación de la carga es fijo, enrijecedores transversales de alma pueden ser
usados para aumentar la resistencia, mas deben ser evitados siempre que sea posible por razones económicas.
Para cargas móviles, es fundamental conocer la resistencia de las almas no enrijecidas. Aunque diversas teorías
han sido desarrolladas para obtener una mejor formulación de este problema, todavía el error de las fórmulas de
previsión es superior al 20%. La dificuldad de encontrar una ecuación más precisa tiene dos causas: el gran
número de parámetros que influyen en el comportamiento de una viga sujeta a cargas concentradas, y el número
insuficiente de datos experimentales presentes en la literatura para el desarrollo de un análisis paramétrico
completo. Si por un lado la creación de nuevos resultados experimentales es un proceso que lleva tiempo y dinero,
los métodos numéricos utilizados para generar nuevos datos presentan diferencias significativas. Las redes
neurales fueron inspiradas en la extructura del cerebro, con el objetivo de representar características humanas
como el aprendizaje por experiencia y la generalización de nuevos ejemplos a partir de los presentados. Estas
características indican la posibilidad de utilizar las redes neurales en el estudio de problemas complejos, de difícil
resolución por programas convencionales, como la previsión de la carga de vigas de acero sujetas a cargas
concentradas. Este trabajo tiene como objetivo evaluar e investigar el comportamiento extructural de cargas
concentradas, a través de un análisis paramétrico que permita identificar la influencia de los diversos parámetros
que controlan el problema. Para realizar este análisis, se hace necesario generar nuevos datos. De esta forma, se
investigará la posibilidad de aplicar redes neurales en la previsión de la carga crítica de vigas sujetas a cargas
concentradas, utilizando los resultados experimentales existentes en la literatura como conjunto de
entrenamiento. Fue realizada una revisión bibliográfica del problema, así como una evaluación de los resultados a
utilizar en el entrenamiento de las redes. Para la evaluación y/o nuevo entrenamiento del modelo de redes
neurales, se estudió la utilización de resultados numéricos generados a través del método de elementos finitos.
Estas simulaciones numéricas se ejecutaron utilizando un sistema de interface desarrollado en este trabajo para
integrar programas de preprocesamiento, análisis y posprocesamiento. Las simulaciones numéricas encontradas
en la literatura también fueron analizadas para evaluar su incorporación al conjunto de datos de entrenamiento de
la red neural. A partir de la evaluación del modelo de redes neurales adoptado, se comparan los resultados
obtenidos a través de la red neural con los resultados que arrojan las fórmulas de previsión existentes. Estas
redes podrán ser utilizadas como una nueva herramienta en la previsión de la carga crítica de vigas de acero
sometidas a cargas concentradas. Los resultados obtenidos en este trabajo podrán permitir, en el futuro, el
desarrollo de una fórmula de proyecto más precisa. Ya con esta nueva fórmula, se podrá sugerir su incorporación
en normas de proyecto de extructurasde acero, garantizando de esta forma un dimensionamento más seguro y
económico.
|
2 |
[en] APPLICATION OF THE HYBRID BOUNDARY ELEMENT METHOD TO LINEAR FRACTURE MECHANICS / [es] APLICACIÓN DEL MÉTODO HÍBRIDO DE LOS ELEMENTOS DE CONTORNO A PROBLEMAS DE MECÁNICA DE FRACTURAS / [pt] APLICAÇÃO DO MÉTODO HÍBRIDO DOS ELEMENTOS DE CONTORNO A PROBLEMAS DA MECÂNICA LINEAR DA FRATURAALEXANDRE ANTONIO DE OLIVEIRA LOPES 19 April 2001 (has links)
[pt] Este trabalho tem como objetivo principal a aplicação do
método híbrido dos elementos de contorno a problemas da
mecânica da fratura linearmente elástica. São apresentados
os desenvolvimentos de várias formulações e os principais
aspectos das implementações computacionais referentes a
cada uma delas.
A consistência mecânica do método híbrido dos
elementos de contorno facilita sobremaneira a compreensão
dos diversos fatores envolvidos em sua aplicação à mecânica
da fratura. Isto ocorre porque o apelo físico do método
garante a interpretação adequada dos problemas presentes na
análise dos mais diversos fenômenos da mecânica do contínuo.
A contribuição mais relevante deste trabalho
consiste na determinação de maneira rápida e direta do
fator de intensidade de tensão em estruturas bidimensionais
da elasticidade plana. Os efeitos de abertura e
deslizamento das faces da trinca são considerados a partir
da introdução de uma solução fundamental hipersingular,
cujo entendimento físico é facilitado devido à consistência
variacional do método híbrido.
É proposta a utilização de uma função de Green,
referente à série de Williams, nos nós do modelo estrutural
correspondentes às pontas das trincas. Esta sistemática
introduz os fatores de intensidade de tensão, modos I e II,
como incógnitas do problema, sendo obtidos a partir da
resolução do sistema de equações provenientes do método.
Durante todo o desenvolvimento, são mostrados
vários exemplos que validam e comprovam a aplicabilidade
das formulações propostas, demonstrando a potencialidade do
método quando aplicado à mecânica da fratura. / [en] Aim of this work is the application of the hybrid boundary
element method to problems of the linear elastic fracture
mechanics. Several formulations are introduced and the most
relevant aspects of computational implementation are
discussed. The mechanical consistency of the hybrid
boundary element method enables the adequate mathematical
description of the stress field related to a cracked
continuum. The main attempt of this dissertation is to
develop a computationally simples and fast procedure for the
determination of stress intensity factors in two-
dimensional elasticity. The effects of opening and sliding
of the crack surfaces are considered by means of a
hipersingular stress function, which are dealt with
adequately in the frame of the variational formulation. It
is shown that the stress series proposed by Williams for
the local field around a crack tip may be considered as a
Green´s function. As a consequence, the stress intensity
factors corresponding to both Modes I and II are obtained
as primary unknowns of the problem. Several numerical
examples are presented in order top validate the
formulations proposed. This shows the potentiality of the
hybrid boundary element method for dealing with problems of
the fracture mechanics. / [es] Este trabajo tiene como objetivo principal la aplicación
del método híbrido de los elementos de contorno a problemas
de mecánica de fracturas linealmente elásticas. Se
describen varias formulaciones y los principales aspectos
de su implementación computacional. La consistencia
mecánica del método híbrido de los elementos de contorno
facilita la comprensión de los diversos factores
involucrados en su aplicación a la mecánica de fracturas.
Esto ocurre porque el caracter físico del método garantiza
la interpretación adecuada de los problemas que se
presentan en el análisis de los más diversos fenómenos de
la mecánica del contínuo. La contribuición más relevante de
este trabajo consiste en la determinación de manera rápida
y directa del factor de intensidad de tensión en
extructuras bidimensionales de elasticidad plana. Son
considerados los efectos de abertura y deslizamiento de las
caras de la trinca a partir de la introducción de una
solución fundamental hipersingular, cuya comprensión física
se facilita debido a la consistencia variacional del método
híbrido. Se propone la utilización de una función de Green,
de la serie de Williams, en los nodos del modelo
extructural correspondiente a las puntas de las trincas.
Esta sistemática introduce los factores de intensidad de
tensión, modos I y II, como incógnitas del problema, y se
obtienen a partir de la resolución del sistema de
ecuaciones provenientes del método. Durante todo el
desarrollo, se muestran varios ejemplos que evalúan y
comprueban la aplicabilidad de las formulaciones
propuestas, demostrando la potencialidad del método cuando
se aplica a la mecánica de fracturas.
|
3 |
[es] OPTIMIZACIÓN DE LA EXTRUCTURA DEL MICRO-SATÉLITE FRANCO-BRASILERO / [pt] OTIMIZAÇÃO DA ESTRUTURA DO MICRO-SATÉLITE FRANCO-BRASILEIRO / [en] STRUCTURAL OPTIMIZATION OF THE FRENCH-BRAZILIAN MICRO-SATELITELUCIANA ASSIS DE CASTRO 20 February 2001 (has links)
[pt] O micro-satélite Franco-Brasileiro é um satélite
científico, projetado em conjunto pelo Brasil e França. O
satélite será lançado pelo foguete ARIANE 5. Em função do
lançador, a estrutura do satélite deve satisfazer certas
restrições como: a massa total de 100 kg, sendo a massa
estrutural máxima de 10,50 kg, e primeira frequência
lateral maior que 50 Hz.
O projeto inicial do satélite obteve massa
estrutural igual a 9,89 kg e frequência lateral igual a
18,57 Hz. O valor da frequência está muito longe da mínima
exigida, e para aumentá-la sem ultrapassar a massa
permitida usou-se a otimização estrutural e análise de
sensibilidade. Após a otimização o modelo atingiu a
frequência de 23,89 Hz e a massa passou de 9,89 para 10,50
kg. A análise de sensibilidade mostrou que o painel
inferior do satélite era o mais sensível em relação a
frequência. Foi proposto um novo projeto reforçado com o
acréscimo de enrijecedores sob o painel inferior.
Foram analisadas cinco alternativas de projeto com
diferentes arranjos dos enrijecedores. Destas cinco
alternativas, optou-se por trabalhar com os projetos das
alternativas 2 e 3 que apresentaram os melhores resultados.
Um projeto apresentou frequência de 30,88 Hz e o outro
frequência de 32,32 Hz. Os dois projetos ultrapassaram a
massa máxima , 10,70 kg e 11,24 kg, respectivamente. A
otimização realizada aumentou a frequência e reduziu a
massa ao mesmo tempo. A maior frequência obtida foi a do
terceiro projeto que passou de 32,32 para 33,16 Hz. O
critério de projeto que exige que a primeira frequência
lateral seja maior que 50 Hz terá que ser resvisto, pois é
muito difícil de ser alcançado para um limite de massa
estrutural de 10,50 kg com certas restrições geométricas
que também têm que ser levadas em conta. Esta mudança de
critério deverá ser negociada com os projetistas do foguete
ARIANE 5. / [en] The French-Brazilian Micro-Satellite is a scientific
satellite designed by France and
Brazil. The satellite will be launched by the rocket ARIANE
5. The layout of the satellite was
conceived to satisfy certain structural constraints such
as: structural mass below 10.50 kg and
first lateral frequency greater than 50 Hz.
The initial design of the satellite has structural mass of
9.89 kg and first lateral
frequency of 18.57 Hz. This frequency is far away from the
minimum required. Therefore,
changes had to be made in order to increase the first
lateral frequency without violating the
constraint of a maximum structural mass of 10.50 kg. The
sensitivity analysis showed that the
frequency was much more sensit ive to changes on the lower
panel of the satellite. It was
proposed a change with the purpose of stiffening the lower
panel.
Five reinforced design projects were analyzed. Two design
projects were chosen
which presented the best results. One project has a first
lateral frequency of 30.88 Hz and the
other one a frequency of 32.32 Hz. The two projects
violated the structural mass constraint,
with 10.70 kg and 11.24 kg, respectively. The optimization
increased the frequency and
reduced the structural mass at the same time. The largest
frequency obtained was the one of
the third project whose frequency was 33.16 Hz. The
requirement related to the minimum
frequency will have to be modified because it is very
difficult to be satisfied by a structure
with 10.50 kg of mass. / [es]
Este trabajo describe un sistema gráfico interactivo, denominado FTOOL (Frame Analysis Tool), para la
enseñanza y automatización de las tareas del proyecto extructural de pórticos planos. En este trabajo se
consideran las tareas de dimensionamiento de extructuras de acero según la Norma Canadiense de proyectos de
extructuras de acero en edificaciones - CAN/CSA-S16.1-94. La integración completa de las fases de
preprocesamiento, análisis extructural, posprocesamiento y dimensionamientos, a través de una interface
amigable y eficiente, crea un ambiente donde los resultados de un paso de la modelaje pueden ser interpretados
por el estudiante y utilizados como información para determinar las modificaciones del paso siguiente.
Experimentar diferentes concepciones extructurales lleva a los estudiantes a una mejor comprensión del
comportamiento extructural y de las fases de dimensionamiento de los pórticos. Con las implementaciones
realizadas en el programa FTOOL, los estudiantes de ingeniería y los ingenieros civiles ganarán rapidez en la
ejecució de un proyecto ya que es posible realizar varias análisis en un corto espacio de tiempo para una misma
extructura, probando diferentes tipos de perfiles metálicos. Con tal recurso, el usuario define una extructura más
económica que puede atender las solicitudes previstas en el proyecto. El sistema permite también, probar
posibles padronizaciones de elementos con el objetivo de facilitar la fabricación y el montaje. Los criterios de
dimensionamiento implantados en el programa permiten a los usuarios no solo automatizar las etapas sino
también explorar mejor las posibilidades de entender los modos de ruína de los elementos extructurales y los
parámetros controladores del dimensionamiento de la extructura metálica. Estas etapas comprenden desde la
determinación de la clase hasta el cálculo de los estados límites últimos y la utilización de los perfiles de la
extructura. Los resultados realizados en la extructura pueden ser visualizados como un todo o a través de
consultas individuales, barra a barra. La memoria de cálculo generada por el programa auxilia a los alumnos en el
estudio de todas las etapas del proceso de dimensionamiento extructural en acero.
1268
El micro-satélite Franco-Brasileiro es un satélite científico, proyectado en conjunto por Brasil y Francia. El satélite
será lanzado por el foguete ARIANE 5. En función del lanzador, la extructura del satélite debe satisfacer ciertas
restricciones como: masa total de 100 kg, considerando la masa extructural máxima de 10,50 kg, y primera
frecuencia lateral mayor que 50 Hz. El proyecto inicial del satélite consiguió masa extructural igual a 9,89 kg y
frecuencia lateral igual a 18,57 Hz. El valor de la frecuencia está muy lejos de la mínima exigida, y para
aumentarla sin ultrapasar la masa permitida se utilizó optimización extructural y análisis de sensibilidad. Después
de la optimización, el modelo alcanzó frecuencia de 23,89 Hz y la masa pasó de 9,89 para 10,50 kg. El análisis
de sensibilidad mostró que el panel inferior del satélite era el más sensible en relación a la frequencia. Fue
propuesto un nuevo proyecto reforzado con la adición de enrijecedores bajo el panel inferior. Fueron analizadas
cinco alternativas de proyecto con diferentes arreglos en los enrijecedores. De estas cinco alternativas, se optó
por trabajar con los proyectos de las alternativas 2 y 3 que presentaron los mejores resultados. Uno de los
proyectos presentó frecuencia de 30,88 Hz y el otro, frecuencia de 32,32 Hz. Ambos ultrapasaron la masa
máxima, 10,70 kg y 11,24 kg, respectivamente. Al optimizar, se produjo un aumento de la frecuencia al mismo
tiempo que se redujo la masa. La mayor frecuencia que se obtuvo fue la del tercer proyecto que pasó de 32,32
para 33,16 Hz. El criterio de proyecto que exige que la primera frecuencia lateral sea mayor que 50 Hz tendrá que
ser resvisado, pues resultó muy difícil de alcanzar para un límite de masa extructural de 10,50 kg con ciertas
r
|
4 |
[pt] MODELAGEM NUMÉRICA DE LIGAÇÕES SEMI-RÍGIDAS EM ESTRUTURAS METÁLICAS / [es] MODELO NUMÉRICO PARA LIGADURAS SEMIRÍGIDAS EN EXTRUCTURAS METÁLICAS / [en] NUMERICAL MODELING OF SEMI-RIGID CONNECTION FOR STEEL STRUCTURESDEVANEY CRISTINA LIMA CARDOSO 20 February 2001 (has links)
[pt] Ligações semi-rígidas em estruturas de aço tem apresentado
uso crescente na construção metálica, pois é uma opção que
permite um melhor aproveitamento da capacidade da
estrutura. Neste trabalho apresentam-se as características
e a classificação das ligações semi-rígidas bem como a
evolução da modelagem numérica e analítica do comportamento
destas ligações.
Apresenta-se uma metodologia com base no método dos
elementos finitos para avaliar numericamente a relação
momento-rotação de conexões viga-coluna em estruturas de
aço. Parte essencial desta metodologia é a modelagem da
ligação e de seus diversos componentes.
Um modelo completo em termos da geometria, capaz de
representar a interação entre os diversos componentes da
conexão é proposto. Esta modelagem inclui a discretização
de todos os componentes da conexão: placa e ou cantoneiras,
porcas, coluna e viga, sendo a extensão da viga e da coluna
a ser considerada no modelo escolhida por calibração do
mesmo. O contato entre os componentes da ligação é
considerado por meio de algoritmo específico de contato com
base na formulação de um problema linear complementar.
Considera-se contato sem atrito entre corpos deformáveis.
A fim de representar com mais fidelidade as características
tridimensionais do problema, adota-se uma modelagem também
tridimensional com base em elementos finitos híbridos
hexaédricos de oito nós, permitindo o emprego de uma
discretização relativamente grosseira. Fenômenos como a
presença de grandes deformações, plastificação dos
componentes e a pré-tensão dos parafusos são incluídos no
modelo.
Os modelos apresentados são empregados para o estudo do
comportamento de ligações tipo placa de extremidade
estendida e tipo cantoneira de alma simples. Para validação
dos modelos são comparados os resultados numéricos com
dados experimentais. Analisa-se também a participação da
flexibilidade dos diversos componentes da conexão, tais
como: parafuso, placa de extremidade, mesa da coluna, na
resposta da conexão. / [en] Semi-rigid connections are now-a-days widely employed by
steel structures. Such
connections take better advantage of the overall structure
capabilities. In this work the
properties and classification of semi-rigid connections is
discussed. Additionally numerical
and analytical models for prediction of connection behavior
are presented.
A finite element based methodology for the numerical
evaluation of moment-rotation
relations and load carrying capacity of semi-rigid
connections is proposed. An important
feature of this model is a complete a three dimensional
geometrical description of the many
components of the connection, such as plates, column, beam,
bolts and nuts and the
interaction between them. The extension of beam and column
to be modeled is determined by
numerical calibration. Frictionless contact between the
connection components is considered
by a specific contact algorithm which ensures non-
penetration and permits separation of the
individual parts. In this work a solution strategy for the
contact problem based on the
establishment of a linear complementary problem is adopted.
The three dimensional modeling is carried out by a mesh of
hybrid hexahedral eight
node elements, which allow the use of relatively coarse
meshes. Effects such as the presence
of large deformations, yielding of components and pre-
stressing of bolts are present in the
model.
The proposed model is applied to the analysis of the
behavior of extended end-plate
connections and web cleat connections. The numerical
results are compared to experimental
data for model validation. One of the objectives of this
analysis is the evaluation of the
participation of each component on the overall flexibility
of the connection. / [es] El uso de ligaduras semirígidas en extructuras de acero ha experimentado un crescimiento importante en la
construcción metálica. Esta opción permite un mejor aprovechamiento de la capacidad de la extructura. En este
trabajo se presentan las características de las ligaduras semirígidas, su clasificación; y la evolución de los
modelos numéricos y analíticos del comportamiento de estas ligaduras. Se discute una metodología con base en
el método de los elementos finitos para evaluar numéricamente la relación momento-rotación de conexiones
viga-columna en extructuras de acero. La parte esencial de esta metodología es el modelo de la ligadura y sus
diversos componentes. Se propone un modelo completo en términos de geometría, capaz de representar la
interacción entre los diversos componentes de la conexión. Este modelo incluye la discretización de todos los
componentes de la conexión, siendo que la extensión de la viga y de la coluna a ser considerada en el modelo,
deberá ser elegida por calibración del mismo. Para considerar el contacto entre los componentes de la ligadura se
utiliza el algoritmo específico de contacto con base en la formulación de un problema lineal complementar. A fin de
representar con más fidelidad las características tridimensionales del problema, se adoptó un modelo
tridimensional con base en elementos finitos híbridos hexaédricos de ocho nodos, permitiendo el empleo de una
discretización relativamente grosera. Se incluyen en el modelo fenómenos como la presencia de grandes
deformaciones, plastificación de los componentes y la pretensión de los tornillos. Los modelos presentados se
emplean en el estudio del comportamiento de ligaduras tipo placa de extremidad extendida y tipo esquinero de
alma simple. Para evaluar los modelos se comparan los resultados numéricos con datos experimentales. También
se incluye un análisis de la participación en la respuesta de la conexión, de la flexibilidad de los diversos
componentes de la conexión, tales como: tornillo, placa de extremidad, mesa de la columna.
|
5 |
[es] APLICACIÓN DE ELEMENTOS FINITOS DE INTERFACE A MODELOS DE MODOS MIXTOS DE FISURAS / [pt] APLICAÇÃO DE ELEMENTOS FINITOS DE INTERFACE À MODELAGEM DE MODOS MISTOS DE FISSURAÇÃO / [en] MODELING OF MIXED MODE CRACKS IN MASONRY STRUCTURES USING INTERFACE FINITE ELEMENTSLUCIANA ERICEIRA LOPES 20 February 2001 (has links)
[pt] A alvenaria é um material largamente utilizado, e é
fundamental a realização de pesquisas para caracterizar
seu
desempenho e elevar a sua utilização a um aspecto mais
estrutural, não apenas funcional (separação de ambientes).
Neste trabalho é apresentada uma modelagem em elementos
finitos para estruturas de alvenaria. Utilizando um
modelo
numérico sofisticado com base no Método dos Elementos
Finitos, associado a um modelo constitutivo adequado,
busca-
se uma representação mais real do comportamento destas
estruturas.
A modelagem da alvenaria consiste na representação do
comportamento dos tijolos e da argamassa, assim como da
interação entre eles. Elementos de interface apresentam-
se
como uma escolha natural para a descontinuidade física,
intrínseca ao problema. Adicionalmente, eles podem
representar fissuras provenientes tanto do modo I quanto
do
modo II, as quais representam aberturas potenciais e
deslizamentos no plano, respectivamente. Para isso é
necessário acoplá-los a modelos constitutivos que
detectem
os diversos modos de ruptura do sistema.
Também são necessárias avançadas estratégias de solução
que
permitam seguir a formação de deformações localizadas.
Como
estratégias empregadas pode-se citar o controle de
deslocamentos direto, controle de deslocamento relativo e
controle de comprimento de arco.
Neste trabalho, um modelo elasto-plástico baseado no
critério de escoamento de Mohr-Coulomb foi escolhido para
a
representação da interface de argamassa. Exemplos foram
analisados comparativamente com resultados numéricos e
experimentais. / [en] Since masonry is a widely employed material, it is
fundamental to better
characterize its structural performance and extend its use
beyond functional
applications (separation of environments).
In this work a finite element model for masonry structures
is presented. By
using a sophisticated numerical tool based on the finite
element method, associated
to suitable constitutive models, the behavior of these
structures is represented in a
more realistic way.
Masonry modeling consists in representing the behavior of
bricks and mortar,
as well as the interaction between them. Interface elements
present themselves as a
natural choice for representation of the intrinsic physical
discontinuities of the
problem. Additionally, they can represent cracks arising
from either mode I or mode
II fracture, which represent potential opening and sliding
planes, respectively. This
requires the coupling of interface elements with
constitutive models which embrace
several system failure modes.
In this work, an elasto-plastic model based on the Mohr-
Coulomb yield criteria
was chosen for the representation of the mortar interface.
The brittle response of these structures often leads to
localized failure modes.
Advanced strategies of solution that allow us to follow the
formation of localized
strains are employed, namely displacement control, relative
displacement control and
the arc-length method.
Application of this numerical tool to some numerical
examples is shown and
compared to experimental results. / [es] El hormigón es un material largamente utilizado por lo que es fundamental la realización de investigaciones para
caracterizar su desempeño y extender su uso a un aspecto más extructural y no apenas funcional (separación de
ambientes). En este trabajo se presenta un modelo de elementos finitos para extructuras de hormigón. Utilizando
un modelo numérico sofisticado con base en el Método de los Elementos Finitos, asociado a un modelo
constitutivo adequado, se busca una representación más real del comportamiento de estas extructuras. El modelo
representa el comportamiento de los ladrillos y de la argamasa, así como de la interacción entre ellos. Elementos
de la interface se presentan como una selección natural para la discontinuidad física, intrínseca al problema.
Adicionalmente, se pueden representar fisuras provenientes tanto del modo ? como del modo ??, las cuales
representan aberturas potenciales y deslizamentos en el plano, respectivamente. Para ello es necesario
acoplarlos a modelos constitutivos que detectan los diversos modos de ruptura del sistema. Tembién son
necesarias estrategias de solución avanzadas que permitan seguir la formación de deformaciones localizadas.
Como estrategias empleadas se pueden citar: el control de deslocamentos, control de deslocamento relativo y
control del largo del arco. En este trabajo se eligió un modelo elasto-plástico basado en el criterio de
Mohr-Coulomb para la representación de la interface de argamasa. A modo de comparación se analizaron varios
ejemplos con resultados numéricos y experimentales.
|
6 |
[en] A THREE-DIMENSIONAL GRAPHIC INTERFACE FOR AUTOMATIC STEEL CONNECTION DESIGN / [pt] UM SISTEMA TRIDIMENSIONAL PARA O PROJETO INTEGRADO DE LIGAÇÕES EM ESTRUTURAS DE AÇO / [es] UN SISTEMA TRIDIMENSIONAL PARA EL PROYECTO TEGRADO DE LIGADURAS EN EXTRUCTURAS DE ACEROLUCIANO FALCAO DA SILVA 19 February 2001 (has links)
[pt] Este trabalho apresenta um estudo das ligações viga x coluna em estruturas
de aço. As ligações são classificadas como: flexíveis, com alta capacidade de
rotação, rígidas, que transmitem todo o momento de engastamento perfeito, e,
situadas em um nível intermediário, as semi-rígidas, que são mais compatíveis com
o comportamento real. Posteriormente, é mostrado detalhadamente o método de
projeto de ligações mais usual, a partir de um sistema de trajetória de forças. Este
conceito é baseado na identificação e dimensionamento de todos os elementos que
compõem uma ligação, garantindo-se a compatibilidade entre o comportamento
destes e as premissas assumidas no projeto estrutural.
A influência das ligações no projeto global de pórticos deslocáveis e
indeslocáveis também foi estudada neste trabalho. Foram analisados os processos
de dimensionamento de pórticos deslocáveis com ligações rígidas, indeslocáveis
com ligações flexíveis, deslocáveis com ligações semi-rígidas e, mais
detalhadamente, de pórticos indeslocáveis com ligações semi-rígidas, estes últimos
adotados neste trabalho.Objetivou-se o desenvolvimento de um módulo de dimensionamento e
detalhamento automático de procedimentos de análise e projeto de ligações através
de uma interface gráfica tridimensional. Esta interface permite ao usuário tanto o
dimensionamento de ligações preexistentes, quanto a criação de novos modelos.
Esta criação é feita através do conceito “building up”, ou seja, da montagem passo a
passo, peça a peça da ligação, em procedimentos simples do tipo “arrastar e soltar”.
Definida a ligação, procede-se com a sua identificação através de comparação com
um “banco de ligações viáveis” e seu posterior dimensionamento.
Como resultados finais, o módulo fornece uma memória de cálculo, uma
estimativa de custos e o detalhamento completo da ligação no padrão DXF,
“AutoCAD Drawing Interchange File”. Uma avaliação do comportamento semi-rígido
da ligação, através do método dos três parâmetros, proposto por Chen [CHEN85],
também é apresentado. / [en] This work presents an investigation of beam vs. column
connections in steel
structures . The steel connections can be classified as:
flexible, with high rotation
capacity, rigid, that fully transmit beam ends moments to
the column, and semi-rigid,
an intermediate level between the two above mentioned, more
compatible with the
real behavior. A description of the traditional method for
connections design, using
the forces path method is also presented. This concept,
based on the identification
and design of all the elements that compose a connection,
is guaranteed by the
compatibility among the behavior of the connection parts
and the hypothesis
assumed in the structural design.
The influence of the connections in the global design of
sway and non-sway
frames is also depicted in this work. The design processes
of sway frames with rigid
connections, non-sway frames with flexible connections,
sway frames with semi-rigid
connections and, non-sway frames with semi-rigid
connections, these last ones
adopted in this work, are discussed in this investigation.
The main objective of this work was the development of an
automatic
connection´s design and detailing module through a three-
dimensional graphic
interface. This interface allows the user to design
standardized connections, as well
as create new models. The creation of a new connection is
made through a building
up concept, with a step by step assembly, using
simple drag and drop procedures.
The identification of the newly crated connection is made
through a comparison with
a viable connections database. This is followed by the
complete structural design of
the connections.
As final results, the program supplies a detailed
description of the design
procedures, costs estimation and the complete connection
detailing in a standard
DXF, AutoCAD Drawing Interchange File. An evaluation of the
connection´s semi-rigid
behavior, through the three parameters method, proposed by
Chen [CHEN85],
is also described and discussed. / [es] Este trabajo presenta un estudio de las ligaduras viga x columna en extructuras de acero. Las ligaduras son
clasificadas como: flexíveis, con alta capacidade de rotación, rígidas, que transmiten todo o momiento de
desgaste perfecto; y situadas a un nível intermediário, las semirígidas, que son más compatibles con el
comportamiento real. Posteriormente, se muestra detalladamente el método de proyecto de ligaduras de mayor
uso, a partir de un sistema de trajectoria de fuerzas. Este concepto tiene como base la identificación y
dimensionamiento de todos los elementos que componen una ligadura, garantizando la compatibilidad entre el
comportamiento de éstos y las premisas asumidas en el projecto extructural. La influencia de las ligadura en el
proyecto global de pórticos deslocables e indeslocables también fue estudiada en este trabajo. Se analizaron los
procesos de dimensionamiento de pórticos deslocables con ligaduras rígidas, indeslocables con ligaduras
flexibles, deslocables con ligaduras semirígidas y, más detalladamente, de pórticos indeslocables con ligaduras
semirígidas, estes últimos adoptados en este trabajo. El objetivo propuesto era el desarrollo de un módulo de
dimensionamiento y detallamiento automático de procedimientos de análise y proyecto de ligaduras, a través de
una interface gráfica tridimensional. Esta interface permite al usuario tanto el dimensionamiento de ligaduras
pre-existentes, como la creación de nuevos modelos. Esta creación se realiza a través del concepto building
|
7 |
[en] AN INTERACTIVE GRAPHIC SYSTEM FOR ANALYSIS AND DESIGN OF PLANE STEEL FRAMES / [pt] UM SISTEMA GRÁFICO-INTERATIVO PARA ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DE PÓRTICOS PLANOS DE AÇO / [es] UN SISTEMA GRÁFICO-INTERACTIVO PARA ANÁLISIS DE DIMENSIONAMIENTO DE PÓRTICOS PLANOS DE ACERORICARDO HISSA PEIXOTO 19 February 2001 (has links)
[pt] Este trabalho descreve um sistema gráfico interativo,
denominado FTOOL (Frame Analysis Tool), para o ensino e
automatização das tarefas de projeto estrutural de pórticos
planos. No trabalho foram incorporadas as tarefas de
dimensionamento de estruturas de aço segundo a Norma
Canadense de projetos de estruturas de aço de edificações -
CAN/CSAS16.1-94. A integração completa das fases de pré-
processamento, análise estrutural, pósprocessamento
e dimensionamentos, através de uma interface amigável e
eficiente, cria um ambiente onde os resultados de um passo
da modelagem podem ser interpretados pelo estudante e
usados como informação para determinar as modificações de
modelagem no passo seguinte. Ao testar diferentes
concepções estruturais, acredita-se que os estudantes podem
vir a compreender melhor o comportamento estrutural e as
fases de dimensionamento dos pórticos. Com as
implementações realizadas no programa FTOOL, os estudantes
de engenharia e os engenheiros civis executam um projeto
estrutural com maior rapidez. Isso se deve ao fato
de que diversas análises podem ser realizadas em um curto
espaço de tempo para uma mesma estrutura, testando-se
diferentes tipos de perfis metálicos. Com tal recurso, o
usuário define uma estrutura mais econômica que pode
atender com segurança as solicitações previstas em
projeto. Pode-se também testar possíveis padronizações de
elementos visando uma facilidade de fabricação e montagem.
Os critérios de dimensionamento implantados no programa
permitem aos usuários não só a automatização das etapas,
bem como explorar melhor as possibilidades de entendimento
dos modos de ruína dos elementos estruturais e dos
parâmetros controladores do dimensionamento da estrutura
metálica. Estas etapas compreendem desde a determinação da
classe até a cálculo dos estados limites últimos e de
utilização dos perfis pertencentes à estrutura. Estas
verificações são feitas através da visualização dos
resultados realizados na estrutura como um todo ou através
de consultas individuais, barra a barra. A memória de
cálculo gerada pelo programa auxilia os alunos no
entendimento de todas as etapas do processo de
dimensionamento estrutural em aço. / [en] This work describes an interactive graphic system, FTOOL
(Frame Analysis Tool), for
teaching and automation of frame structural design process.
The system uses design
recommendation presents in the Canadian Standard "Limits
States of Steel Structures" - CAN/
CSA-S16.1-94. The complete integration of pre-processing,
structural analysis, post-processing,
and design is achieved through a friendly and efficient
user-interface. The results
of a step by step modeling can be accessed by the students
and used as information to
determine the modeling modifications in the following step.
When testing different structural
conceptions, it is believed that the students can
substantially improve the learning process of
structural behaviour and design.
With the implementations accomplished in the FTOOL program,
Civil Engineering
students and designers can speed up the structural design
process. Several solutions can be
tested in a short space of time, leading to a more economic
structure. The program also
enables the use of standard elements, which makes the
fabrication and construction phases
easier.
The design requirements implemented in the program allow
users not only the
automation of the design stages, but also to explore the
possibilities of understanding better
the ultimate states limits that govern the behavior of the
structural elements. The design
process ranges from the section class determination to the
accessment of ultimate limits states.
These verifications are made through the results
visualization of the global structure or
through an individual quering of each structural member. A
full description of the design
process is generated by the program helping the students to
understand all the stages of steel
design. / [es] Este trabajo describe un sistema gráfico interactivo, denominado FTOOL (Frame Analysis Tool), para la
enseñanza y automatización de las tareas del proyecto extructural de pórticos planos. En este trabajo se
consideran las tareas de dimensionamiento de extructuras de acero según la Norma Canadiense de proyectos de
extructuras de acero en edificaciones - CAN/CSA-S16.1-94. La integración completa de las fases de
preprocesamiento, análisis extructural, posprocesamiento y dimensionamientos, a través de una interface
amigable y eficiente, crea un ambiente donde los resultados de un paso de la modelaje pueden ser interpretados
por el estudiante y utilizados como información para determinar las modificaciones del paso siguiente.
Experimentar diferentes concepciones extructurales lleva a los estudiantes a una mejor comprensión del
comportamiento extructural y de las fases de dimensionamiento de los pórticos. Con las implementaciones
realizadas en el programa FTOOL, los estudiantes de ingeniería y los ingenieros civiles ganarán rapidez en la
ejecució de un proyecto ya que es posible realizar varias análisis en un corto espacio de tiempo para una misma
extructura, probando diferentes tipos de perfiles metálicos. Con tal recurso, el usuario define una extructura más
económica que puede atender las solicitudes previstas en el proyecto. El sistema permite también, probar
posibles padronizaciones de elementos con el objetivo de facilitar la fabricación y el montaje. Los criterios de
dimensionamiento implantados en el programa permiten a los usuarios no solo automatizar las etapas sino
también explorar mejor las posibilidades de entender los modos de ruína de los elementos extructurales y los
parámetros controladores del dimensionamiento de la extructura metálica. Estas etapas comprenden desde la
determinación de la clase hasta el cálculo de los estados límites últimos y la utilización de los perfiles de la
extructura. Los resultados realizados en la extructura pueden ser visualizados como un todo o a través de
consultas individuales, barra a barra. La memoria de cálculo generada por el programa auxilia a los alumnos en el
estudio de todas las etapas del proceso de dimensionamiento extructural en acero.
|
8 |
[pt] AVALIAÇÃO DE LIGAÇÕES VIGA-COLUNA EM ESTRUTURAS DE AÇO SUBMETIDAS À FLEXÃO NO EIXO DE MENOR INÉRCIA / [es] EVALUACIÓN DE LIGADURAS VIGA-COLUMNA EN EXTRUCTURAS DE ACERO SOMETIDAS A FEXIÓN EN EL EJE DE MENOR INERCIA / [en] EVALUATION OF THE STRUCTURAL BEHAVIOR OF BEAM-COLUMN SEMI-RIGID STEEL CONNECTIONS WORKING IN THE COLUMN MINOR AXISLUCIANO RODRIGUES ORNELAS DE LIMA 19 February 2001 (has links)
[pt] As ligações estruturais desempenham um papel fundamental no
comportamento global das estruturas de aço. Muitos ensaios
experimentais desta ligações têm sido desenvolvidos para
que se possa avaliar corretamente a influência dos
parâmetros físicos e geométricos que influenciam no
comportamento destas ligações.
Hoje em dia, as ligações no eixo de menor inércia da coluna
de pórticos contraventados são dimensionadas como
flexíveis. Maiores problemas ocorrem quando este
contraventamento não é possível e as ligações rígidas são
utilizadas. Todavia, garantir que esta ligação tenha um
comportamento rígido, principalmente no eixo de menor
inércia, é algo um tanto quanto discutível. Sendo assim, a
utilização de ligações semi-rígidas tornou-se viável porque
tem um comportamento estrutural que melhor se aproxima da
realidade e ainda possibilita uma diminuição do preço final
da estrutura. Este trabalho apresenta uma avaliação do
comportamento estrutural de ligações viga-coluna em
estruturas de aço no eixo de menor inércia.
Uma investigação dos modelos existentes de ligações semi-
rígidas na literatura foi realizada e identificou dois
modelos estruturais fundamentais para esta investigação: o
de Kishi e Chen para o eixo de maior inércia e o de
Teixeira Gomes para a menor inércia. Os sistemas de
classificação de ligações existentes foram avaliadas mas
ainda não se tem conhecimento de um sistema específico para
o eixo de menor inércia ou da validade do uso dos sistemas
de classificação gerados para maior inércia quando
aplicados na menor inércia.
Uma análise experimental onde três ensaios de
ligação de aço viga x coluna, em escala real foi executada.
Esta análise possibilitou a determinação da curva momento x
rotação, resistência a flexão da ligação, evolução das
tensões e deformações e possíveis modos de ruína.
O presente trabalho também propõe um modelo
preliminar de ligação semi-rígida com dupla cantoneira de
alma e cantoneira de apoio, ou enrijecedor, no eixo de
menor inércia visando sua utilização em edificações de
estruturas de aço. Uma validação deste modelo preliminar
foi realizada através de uma comparação com os resultados
experimentais gerados. / [en] Connections perform a fundamental hole in the steel
structure´s global behaviour.
In order to evaluate the real influence of the physical and
geometrical parameters that
controls their behaviour, many experimental tests and
analysis have been developed but
a definitive answer to the problem in question still stands.
Nowadays, the non-sway portal frame design still adopts
bolted flexible
connections in the column´s minor axis. Unfortunately, in
the case of sway frames, the
majority of connections are rigid, despite the fact that
rigid connections have higher costs
and rigid connections in the column minor axis have
questionable true behaviour. To
overcome these difficulties the use of semi-rigid
connections can decrease the global
structure cost, having an extra advantage of being closer
to reality. This background
served as motivation for the present investigation on the
an evaluation of the structural
behaviour of beam-column semi-rigid steel connections
working in the column minor
axis.
A literature survey on the semi-rigid models currently in
use in literature was
accomplished. Two fundamental structural models were
identified: the Kishi and Chen
model for the bending on the column major axis and the
model proposed by Gomes for
the minor axis bending. A specific connection
classification system developed for the
major axis for the column minor axis was not found in the
literature. The use of general
classification for this task still deserves a validations
study.
An experimental programme consisting of three full scale
tests of beam to column
connections was carried out. This analysis enable the
assessment of the moment versus
rotation curve, moment capacity of the connection, stress
patterns, strains and collapse
mechanisms.
This work also presents a preliminary semi-rigid model for
the column´s minor
axis, made with a double web angle and a support angle or a
stiffner. A validation
study of this preliminary model was accomplished through a
comparison with the
acquired experimental results. / [es] Las ligaduras extructurales desempeñam un papel fundamental en el comportamiento global de las extructuras de
acero. Muchos ensayos experimentales han sido desarrollados para poder evaluar correctamente la influencia de
los parámetros físicos y geométricos que influeyen en el comportamiento de estas ligaduras. Hoy en dia, las
ligaduras en el eje de menor inercia de la columna de pórticos contraventados son dimensionadas como flexíbles.
Mayores problemas ocurren cuando este contraventamento no es posible y se utilizan ligaduras rígidas. Pero
garantizar que esta ligadura tenga un comportamiento rígido, principalmente en el eje de menor inercia, es algo
bastante discutible. Así, la utilización de ligaduras semi-rígidas se hizo posible, porque tiene un comportamiento
extructural que se aproxima mejor de la realidad y posibilita una diminuición del precio final de la extructura. Este
trabajo presenta una evaluación del comportamiento extructural de ligaduras viga-columna en extructuras de acero
en el eje de menor inercia. Se realizó una investigación de los modelos existentes de ligaduras semirígidas en la
literatura y se identificó dos modelos extructurales fundamentales para esta investigación: el de Kishi y Chen para
el eje de mayor inercia y el de Teixeira Gomes para el de menor inercia. Los sistemasde clasificación de ligaduras
existentes fueron evaluados pero aún no se tiene conocimiento de un sistema específico para el eje de menor
inercia o de la validad del uso de los sistemasde clasificación generados para mayor inercia cuando aplicados en
menor inercia. Un análisis experimental donde tres ensayos de ligadura de acero viga x columna, en escala real
fue ejecutada. Este análisis posibilitó la determinación de la curva momento x rotación, resistencia a la fexión de
la ligadura, evolución de las tensiones y deformaciones y posibles modos de ruína. El presente trabajo propone un
modelo preliminar de ligadura semirígida con dupla esquinera de alma y de apoyo, o enrijecedor, en el eje de
menor inercia con el objetivo de utilizarlo en edificaciones de extructuras de acero. Una evaluación de este modelo
preliminar fue realizada através de una comparación con los resultados experimentales generados.
|
Page generated in 0.0844 seconds