A busca por estruturas mais esbeltas, economicamente viáveis e esteticamente atraentes impulsionou a evolução e inovação no ramo de pontes. A protensão, tanto interna quanto externa, tem sido usada em larga escala e devido à sua eficiência, diversas técnicas foram desenvolvidas e utilizadas, como os estais. A ponte extradorso é uma estrutura que mantém características das pontes de viga reta construídas por balanços sucessivos, assim como de pontes estaiadas. A ponte com protensão no extradorso é uma estrutura recente e inovadora, que ainda é pouco utilizada no Brasil. O conceito desenvolvido em 1988 foi construído pela primeira vez em 1994 no Japão. Por serem estruturas com extensos vãos e que podem sofrer vibração excessiva, quando submetidas a carregamentos dinâmicos de grande intensidade, como os carregamentos móveis, é importante analisar o comportamento destas. A dinâmica das estruturas engloba a determinação das frequências naturais e dos modos de vibração naturais da estrutura, assim como os possíveis deslocamentos, esforços internos, velocidade e acelerações. Os modelos computacionais, usando o princípio do método dos elementos finitos, quando devidamente utilizados, podem representar valores muito próximos à realidade da estrutura em serviço. Este trabalho tem a intenção de analisar o comportamento dinâmico da ponte situada na TO-010, entre Miracema e Lajeado, inaugurada em 2011, quando submetida a diferentes carregamentos móveis e com diferentes velocidades, comparando-os com a análise estática. / Searching for more slender structures, economically viable and aesthetically appealing drove and innovation in the bridges. Prestressing, both internal and external, has been used on a large scale due to its efficiency; several techniques have been developed and used, as the stays. The extradosed bridge is a structure that retains characteristics of straight girder bridges built by successive balances, as well as cable-stayed bridge. Prestressing extradosed is an innovative new structure, which is not widely used in Brazil. The concept developed in 1988 was first constructed in 1994 in Japan. Because they are structures with long spans and can suffer excessive vibration when subjected to dynamic loading of high intensity such as live loads, it is important to analyze their behavior. The dynamic of structures includes determining the frequency and mode of natural vibration of the structure, as well as the possible displacements and internal forces. Computer models, using the principle of the finite element method, when properly calibrated, can represent values close to the reality of the structure in service. This paper intends to analyze the dynamic behavior of the bridge located in the TO-010, between Miracema and Lajeado, inaugurated in 2011, when subjected to different moving load, and moving at different speed, comparing them with the static analysis. / 5000

Este trabalho propõe uma organização para o processo de construção de um prédio comercial, encadeando a logística de abastecimento do canteiro com a montagem das estruturas metálicas. Esta foi desenvolvida a partir dos conceitos lean originários do Sistema Toyota de Produção e, posteriormente, foram aplicados em outros setores como o da construção civil. Para enfatizar problemas críticos de processo e identificar suas soluções, foi estudado um anteprojeto de obra localizada no Centro da cidade do Rio de Janeiro. A sincronização entre a atividade logística e o processo de montagem das estruturas seguiu a lógica lean de redução de tempos de espera, de eliminação de estoques em canteiro e de criação de frentes simultâneas de fechamento dos andares, como condição para a melhoria de produtividade da obra. Foi analisado o mapeamento da cadeia de valor do fluxo de materiais e operações compreendidos entre o depósito de estruturas e a obra, verificando o balanceamento de atividades de produção e os possíveis ganhos de produtividade. Os resultados obtidos evidenciariam potencial de ganho na medida em que fornece justificativas para a aplicação das ferramentas lean no estudo do anteprojeto de construção, integra a obra com o abastecimento logístico das estruturas e principalmente reduz os desperdícios de espera e estoque. Conclui-se, portanto, que o sistema lean, aplicado a este estudo, reúne condições para a melhoria de produtividade do processo construtivo e por conseguinte aumenta sua competitividade. / The aim of this work is to apply the Lean Construction plan, based on Toyota Production System, as the main strategy for the steel structure assembly in a commercial building. The Lean System target is to increase the productivity in the construction process by considering the synchronism between the logistic activities and the steel structural erection. This synchronism can be obtained by following the Lean Logic of reducing the time delay, the elimination of inventory in the building site and the organization of simultaneous teams for the assemblage of the steel parts. The material flow and the sequence of activities are represented in a value stream map, in order to identify the time wasted during the process and trying to otimize sequence of operation. At the end, by analyzing a particular project of a building at the center of Rio de Janeiro, the critical problems involved in a steel construction were identified and some alternative solutions for these problems, based on Lean System, are proposed.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os perfis tubulares sem costura são largamente utilizados em diversos países, porém, no Brasil, o uso desses perfis era bastante limitado, restringindo-se praticamente a coberturas espaciais. A situação do mercado brasileiro começou a se alterar em razão da maior oferta desses perfis proporcionada pelo início da produção pela V&M do BRASIL no ano de 2000, sendo assim diante da novidade da tecnologia, impõe-se a necessidade de divulgação e implementação do uso desse tipo de perfil, além de uma ampliação do número de trabalhos de pesquisa para melhor compreensão de seu comportamento estrutural. O presente trabalho apresenta uma análise paramétrica de ligações tipo KT e T, através da determinação da resistência última da ligação obtida pelo critério de deformação limite proposto por diversos pesquisadores, comparando os resultados com as prescrições do Eurocode 3, do Projeto de Norma Brasileira e do CIDECT. Adicionalmente procedeu-se na comparação do comportamento numérico global do nó de uma treliça, com a análise do comportamento numérico do nó isolado. As ligações objeto deste estudo são compostas por perfil tubular retangular (RHS) no banzo e perfis circulares (CHS) nas diagonais e montantes. Os modelos em elementos finitos, foram desenvolvidos no programa Ansys 12.0, as não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente da ligação. Concluiu-se entre outras coisas que. para o nó da treliça em estudo neste trabalho, o carregamento de projeto máximo permitido através do dimensionamento pelas normas fica a favor da segurança quando comparado com o critério de deformação limite. / The hollow section seamless are widely used in many countries, however, in Brazil, the use of these section was rather limited, being restricted to just the spatial roof. The situation of the Brazilian market began to change due to the increased supply of these section provided by the start of production by V&M do BRASIL in 2000, thus before the novelty of the technology, imposes the need to disseminate and implement the use of section type, and an increased number of research studies to better understand its structural behavior. This study presents a parametric analysis of joints type "KT" and "T", by determining the ultimate strength of the joint obtained by the criterion of deformation limit proposed by several researchers, comparing the results with the requirements of Eurocode 3, Project Brazilian Standard and CIDECT Additionally we proceeded to compare the behavior of the global node number of a truss, with the numerical analysis of the behavior of the isolated node. The joint object of this study are composed of rectangular hollow section (RHS) in the chord and circular hollow section (CHS) on the brace member. The finite element models were developed in the program Ansys 12.0. The non-linearities physical and geometric have been incorporated in the models, to mobilize the full load capacity of the joint. It was concluded among other things for the node of the truss studied in this work, the maximum allowable loading project through the design standards is to promote security when compared with the criterion limit of deformation.

O atrito na interface entre a peça e a ferramenta tem considerável importância em operações de estampagem de chapas, são necessários conhecimentos precisos sobre processos de conformação de chapas para a análise e projeto de novas peças e ferramentas, assim como para validação de uma simulação numérica. Este trabalho usa o método de determinação do coeficiente de atrito em estampagem através do ensaio de dobramento sob tensão e avalia sua precisão com o uso do software de elementos finitos LS-DYNAFORM, específico para esse processo de fabricação. Como existem seis equações que calculam o coeficiente de atrito para o mesmo ensaio de dobramento sob tensão, foram testadas todas as equações com o objetivo de verificar se existe variação entre os resultados. O material de estudo foi o alumínio comercialmente puro, liga AA1100. Os resultados indicam que há certa variação para cada equação usada, principalmente para aquelas que consideram o torque no pino. É observada também uma tendência do software a se distanciar dos resultados práticos por considerar o atrito como uma constante ao longo do processo. A pressão de contato entre o pino e a chapa no ensaio de dobramento sob tensão também foi avaliada através de um filme que tem a capacidade de registrar a pressão aplicada juntamente com a medição da força vertical aplicada ao pino. Os resultados indicam que a força vertical é mais precisa para se definir a pressão de contato ao uso de equações pré-estabelecidas e que a área de atuação da chapa no pino é sempre menor que a área calculada geometricamente. Por fim, para se saber qual é o comportamento do atrito para altas pressões, o ensaio de dobramento sob tensão foi feito com força variável e constatou-se que o atrito diminui com o aumento das pressões. No entanto, os valores iniciais da curva de atrito versus pressão de contato não foram obtidos pois nesse caso seria necessário usar uma máquina diferente da usada nesse estudo, ou seja, que não use pressão de óleo para acionamento e movimentação da chapa. / Friction at the interface of workpiece and tooling has a considerably importance in sheet metal forming operations. It is necessary an accurate knowledge for the analysis and design of new workpieces and tooling, as well as for the validation of a numeric simulation. This work uses the bending under tension test to determining the friction coefficient in sheet metal forming and evaluates its accuracy using the finite element software LS-DYNAFORM, specific to this manufacturing process. Since there are six equations that calculate the coefficient of friction for the same bending under tension test, all equations were tested in order to verify if there is much variation between the results. The material used in these work was pure commercial aluminum alloy AA1100. The results indicate that there is some variation for each equation used, especially for those that consider the torque on the pin. It was also observed a tendency for software to distance themselves from practical results considering friction as a constant throughout the process. It is also observed a tendency for the software to generate curves away from the tests as the friction increases. The contact pressure between the pin and the sheet in the bending under tension test was also evaluated through a film that has the ability to measure the pressure applied, together with the measurement of the vertical force applied to the pin. The results indicate that the vertical force is more accurate to define the contact pressure than equations previously established for this and that the contact area between the sheet and the pin is always smaller than the area calculated geometrically. Finally, to know the behavior of the friction at high pressures, the bending under tension test was done with variable forces and it was found that the friction decreases with increasing the pressure, which is in full agreement with the theory.

Na Dissertação de Mestrado foi realizado um estudo sobre o comportamento de vigas mistas de aço e concreto biapoiadas sob iteração completa, compostas por perfis classificados como compactos em situação de incêndio. Apesar de ditas biapoiadas, a ideia principal da Dissertação é considerar, na análise em situação de incêndio, a reserva de capacidade existente nas extremidades dessas vigas, usualmente desprezada no dimensionamento à temperatura ambiente, provinda da continuidade da armadura longitudinal negativa presente na laje de concreto, sendo possível dispensar o revestimento contra fogo nesses elementos. Serão abordados, de início, os métodos de dimensionamento ao Estado-Limite Último de vigas mistas à temperatura ambiente, a fim de explicar o comportamento estrutural desse tipo de elemento, dando base para a posterior análise térmica. A análise térmica foi realizada, em uma primeira etapa, por métodos simplificados segundo normas vigentes e tomando hipóteses simplificadoras em que se desprezam esforços indiretos provocados pela dilatação térmica e gradiente térmico, sendo possível aplicar os conceitos no dia a dia de projeto. Numa segunda etapa foi realizada análise termestrutural com modelos numéricos para estudar o comportamento e colapso da viga, sendo os resultados suficientes para validar os valores de TRF encontrados por análise simplificada seguindo métodos normativos. Como conclusão, o ganho de capacidade estrutural da viga, proporcionado pela adoção da ligação mista no apoio, foi suficiente para situações de TRRFs entre 15 min e 21 min, no caso de perfis mais leves, com geometria própria para serem utilizados como vigas de piso de edifícios. Análises mostraram que não é possível justificar a ausência de revestimento contra incêndio para TRRFs de 30 min ou superiores. Tempos inferiores podem ser adotados de acordo com o denominado método do tempo equivalente, limitado a 15 min e são mais usuais para edificações de pequeno porte. / A study will be carried out on the behavior of simply supported, full interaction composite steel and concrete beams composed by compact profiles in fire situation. Despite being designed as simply supported, the main idea is to consider, in the fire situation analysis, the moment resistance capacity reserve on the beam supports, usually neglected during room temperature design, due to the upper longitudinal reinforcement present in the concrete slab, being possible to dispense fireproof coating in these elements. First, room temperature design procedures of composite beams will be approached in order to explain the structural behavior of this type of elements, providing a basis for subsequent thermal analysis. The thermal analysis will be carried out, in a first stage, by simplified methods according to design procedures and adopting simplifying hypotheses in which indirect stresses caused by thermal expansion and thermal gradient are neglected, being possible to apply those concepts in structural design offices. In a second step, thermal stress analyses were performed with aid of numerical models to study the structural behavior and collapse time of the beam. The results were sufficient to validate the fire resistance time values found by the simplified analysis following design methods. As a conclusion, the structural capacity increase of the beam, provided by the adoption of the composite connection at the support in case of lighter steel profiles usually chosen to be used as buildings floor beams, was sufficient for situations of standard fire resistance requirements between 15 min and 21 min. Analyzes have shown that it is not possible to justify the absence of fire resistant coating for standard fire resistance requirements of 30 min or higher. Lower times can be adopted according to the so-called equivalent time method, limited to 15 min, which are more common for small buildings.

Entre os processos de fabricação mecânicos atuais destacam-se os processos de conformação de chapas metálicas devido à sua produtividade e confiabilidade e a seus baixos custos de produção, baixo consumo de material e produtos nos formatos bem próximos dos esperados nas fases de projeto. Isto só é possível se todas as variáveis do projeto e do processo estiverem conforme as especificações prévias, exigidas principalmente em setores da indústria tais como o aeronáutico e o automobilístico. Um recurso útil para se alcançar estas expectativas é o estudo da estricção e da conformabilidade em chapas metálicas, representadas em diagramas de limite de conformação (DLC), os quais, aliados à análise numérica através do Método dos Elementos Finitos, permitem predições a respeito das variáveis de projeto. Este trabalho tem como objetivos rever e aplicar conceitos relativos a estes aspectos. O objetivo principal deste trabalho é de dispor uma metodologia de avaliação e otimização para o processo de estampagem, utilizando-se elementos finitos e DLC. Uma modificação no método de Marciniak-Kuczynski é utilizada para a obtenção do DLC. Busca-se com isto uma contribuição para a redução de custos em aplicações industriais com o uso desta metodologia através da diminuição das fases de tentativas e erros em projeto e reforma de estampos (try-outs). / Nowadays, sheet metal forming processes have an important role amongst the mechanical manufacturing processes, because they are characterized by high productivity and reliability at low cost, low material waste and near net shapes from design. This is achieved by controlling the design and process parameters according to initial constraints. This scenario is common at aeronautic and at automobilistic productions . These results are obtained by studies of necking and formability in sheet metals and by the use of forming limit diagrams (FLD) and finite element numerical analysis to predict design parameters. This work reviews these concepts and presents a methodology for optimization of deep drawing processes, by using finite element method and FLD. A modification of the Marciniak-Kuczynski method has been introduced to obtain the FLD. Once this methodology has been performed, it can be possible to reduce try-outs in sheet metal dies and costs reduction can also be obtained.

Em anos recentes, os processos de conformação de chapas automotivas têm sido drasticamente modificados. A utilização de equipamentos de medição metrológicos óticos sem contato e respectivos softwares baseados em fotogrametria, bem como o uso de programas de simulação de estampagem baseados no Método dos Elementos Finitos (FEM), estão se tornando uma rotina no desenvolvimento de ferramentais de estampagem, visto que a confiabilidade, precisão de resultados e facilidade de uso em relação à topologia superficial do ferramental, representou um grande salto tecnológico. Entretanto, por maior que tenha sido o avanço, persistem ainda problemas relacionados ao custo benefício quanto à adoção de certas técnicas e a possibilidade de utilizar ambos os sistemas de forma a um complementar o outro. Neste sentido, o objetivo desta tese é analisar o processo de conformação de chapas utilizando simulação computacional e engenharia reversa como ferramentas integradas no desenvolvimento e construção de estampos automotivos. São descritos casos industriais, cujos resultados demonstram que novas técnicas podem ser aplicadas na definição e modelagem do processo de estampagem de chapas metálicas, utilizando a metrologia ótica, engenharia reversa e a simulação computacional baseada no Método dos Elementos Finitos. / In recently years, sheet metal forming processes used in automotive industry have been drastically modified. The use of non-contact measurement devices based on optical metrology and respective software based on photogrammetry, and the use of stamping simulation programs based on Finite Element Method (FEM), are becoming a routine in the development of tools for stamping, visa that reliability, accuracy of results and ease of use, in relation to the tooling surface topology, was a major technology leap. However, although this advancement, there are still remaining problems related to the cost benefit of the adoption of certain techniques, and the possibility of the use of both systems, in order to complement one another. In this sense, the aims of this thesis is to analyze the sheet metal forming process using computer simulation and reverse engineering as integrated tools in design and construction of automotive dies. Industry cases are described, whose results show that new techniques can be applied in definition and modeling of stamping metal sheets process, using optical metrology, reverse engineering and computer simulation based on Finite Element Method.

Dentre os principais problemas que ocorrem na estampagem de chapas metálicas estão a fratura, e estricção (necking) e o enrugamento (wrinkling). Este último pode fazer com que a peça fabricada seja rejeitada por problemas que vão desde motivos estéticos até dificuldades de montagem destas peças e desgaste excessivo da ferramenta. Diversos pesquisadores tem estudado o problema de instabilidade à compressão que origina o fenômeno de enrugamento. Pretende-se estudar os principais métodos para predição do enrugamento, a saber, a teoria da bifurcação, a introdução de uma falha induzida e a aplicação do indicador proposto por Nordlund e Häggblad (coeficiente NH). O método escolhido será implementado junto a um programa de análise por elementos finitos de modo a obter diagramas limite de estabilidade, para então ser aplicado a peças mais genéricas. O procedimento é aplicado a peças de geometria relevante para serem ensaiadas experimentalmente de modo a validar as simulações numéricas propostas. / Among the main problems in sheet metal forming processes are the fracture, the necking and the wrinkling behavior of the material. The last one can produce rejected parts due difficulties in the assembly of these parts or excessive wear of the tooling. Many researchers have been studied the problem of the compression instability phenomenon that origins the wrinkling behavior. The objective of this work is the study of the main available methods to the wrinkling prediction, as the bifurcation theory, the induced defect and an indicator proposed by Nordlund and Häggblad (NH coefficient). The more suitable method is implemented into a finite element analysis software in order to obtain the stability limit diagrams that can be used in the design of generic shape parts. Experimental studies will be done in parts subjected to compressive forming loads in order to validate the numerical simulations.

Ações sísmicas ocorrem com pouca freqüência e intensidade no Brasil, porém ocorrem em países da América Latina situados na costa do Pacífico e em Portugal, despertando o interesse da engenharia brasileira nesse assunto. Neste trabalho, apresenta-se um modelo numérico para análise de estruturas metálicas aporticadas planas com comportamento elasto-plástico sob excitação aleatória induzida por sismos. Para simular as vibrações aleatórias, utiliza-se uma simulação tipo Monte Carlo fundamentada no ?Vento Sintético?, proposta pelo Prof. Mário Franco. Nessa simulação, combinações de séries de carregamentos harmônicos são geradas com suas amplitudes extraídas de uma Função de Densidade Espectral de Potência (PSDF) das acelerações do solo e com ângulos de fase obtidos por um algoritmo pseudo-aleatório. A PSDF utilizada é um modelo reduzido do modelo Kanai-Tajimi que determina combinações de séries adimensionais, onde seus resultados para o trecho elástico são calibrados com o espectro de resposta elástica sugerido em norma internacional. A integração numérica passo-a-passo no domínio do tempo é feita para cada função de carregamento adotando-se o método de Newmark. O efeito elastoplástico é modelado pelo conceito de rótulas plásticas, assim, a cada passo é verificada a formação da rótula. Se certa seção atingir o momento fletor de plastificação, o valor do momento permanece constante e introduz-se uma rótula nessa seção com rigidez a flexão nula, permitindo rotações finitas livres. Em caso de reversão da direção do momento fletor, a rigidez elástica é integralmente recuperada com a eliminação da rótula do modelo. Ao final desse processo, obtém-se uma grande quantidade de dados de resposta. Faz-se um tratamento estatístico desses resultados de modo a concluir, do ponto de vista da engenharia, a probabilidade de ocorrência dos eventos. Para validar a metodologia proposta, analisou-se um edifício com cinco pavimentos. Os resultados satisfatórios foram obtidos quando comparados com exemplos da literatura, além de apresentarem-se estável com relação a integração no tempo. / Seismic actions occur with low intensity and often in Brazil, however they occur in Latin-American countries on the Pacific Coast and in Portugal, arousing interest in this subject of the Brazilian engineering. In this work, a numerical model is presented for the analysis on the elastic-plastic behavior of steel planar framed structures under random seismic excitation. For random vibrations, a Monte Carlo type simulation is used. This simulation is based on the ?Synthetic Wind?, proposed by Prof. Mario Franco. In this simulation, combinations of series of harmonic loads are generated with their amplitude given by certain provided Power Spectrum Density Functions (PSDF) of ground acceleration and pseudorandomly set phase angles. The used PSDF is reduced model of the Kanai-Tajimi model that determine combinations of non-dimensional series whose results by the behavior elastic are adjusted by international codes Elastic Response Spectra. The step-by-step time integration is performed for each load function using the Newmark method. In order to model, the elastoplastic effect is used the plastic hinge concept. Therefore, at each step the hinge formation is verified. If a certain section reaches its full plastic bending moment, this value of moment is maintained and a hinge in that section is introduced in the model with null stiffness, allowing for free finite rotations. If the rotation in a certain hinged section is reversed, elastic behavior is restored by elimination of the hinge from the model. At the end of this process, a large quantity of response data is obtained. A statistic treatment of these results is performed, in the way that is possible conclude, from the engineering point of view, the probability of occurrence of these events. A statistic treatment based sound engineering conclusions is done for the happened probable events. In order to validate the proposed methodology, a five stories building is analyzed. Satisfactory agreement is obtained when compared to results from the literature, and the results are very stable with respect to the time integration.

Apresenta-se neste trabalho um estudo teórico-experimental sobre a instabilidade de perfis formados a frio submetidos à flexão. A instabilidade distorcional se faz comum na presença de tensões de compressão atuando sobre perfis enrijecidos e fabricados com aços de elevada resistência mecânica. A parte teórica abrange os métodos de cálculo analíticos e numéricos para a análise de instabilidade distorcional de perfis de seção aberta formados a frio. Na parte experimental inclui-se o estudo de perfis formados a frio com seções do tipo U enrijecidos submetidos aos ensaios à flexão. Nestes ensaios variou-se a altura de alma e espessura de chapa procurando-se abranger maior número de condições geométricas para análise da estabilidade distorcional. Inclui-se também a análise de instabilidade numérica dos perfis do programa experimental através do método de resistência direta via método das faixas finitas. Com base nos resultados experimentais, numéricos e na análise teórica do problema, verificou-se o procedimento adotado pela NBR14762/2001 e efetuou-se comparação entre curvas de resistência propostas para o dimensionamento de perfis formados a frio à flexão. Foi verificado que o fenômeno de instabilidade distorcional pode ser o estado limite último crítico para o dimensionamento dos perfis formados a frio. / This work present a study theoretical-experimental about the distortional buckling of cold-formed steel members under bending. The distortional buckling is common for members with edge-stiffened sections and manufactured with steel of high strength. The theorical part present the analitic and numerical methods for stability analysis by distortional buckling. The experimental part included the study of cold-formed with sections channel altering flange width and thickness by proof in flexural members. Included too the numerical analysis by Direct Strength Method in Finite Strip Method on members with the same configurations of experimental investigation. Based on the experimental measurements, numerical analysis and in the theorical analysis of work, verified the procedures adopted in brazilian code NBR14762/2001 and compared with others distortional curve proposed for to design of cold-formed members under bending. Verified that the distortional buckling may control the design being the critical mode for the ultimate limit state.