L'étude des instabilités aéro-élastiques, le flottement notamment, a été initiée au milieu du vingtième siècle, suite à de nombreux accidents de rupture d'aile d'avions ou de tabliers de ponts. L'un des accidents les plus connus est l'effondrement du pont de Tacoma, quelques mois après sa mise en service en 1940.Le flottement est une vibration synchronisée d'une structure souple se déplaçant dans un milieu fluide. Il se produit lorsque deux mouvements rythmiques réguliers coïncident de telle façon que l'un alimente l’autre, tirant l'énergie supplémentaire de l'écoulement environnant. Un cas classique de flottement d'aile d’avion consiste en la combinaison de mouvements de flexion et de torsion. Ce travail pose la problématique des instabilités par couplage fluide structure des surfaces portantes dans l’eau, les instabilités hydro-élastiques. Une différence importante par rapport aux instabilités aéroélastiques est le fait que la structure souple évolue dans un fluide lourd, ce qui implique en particulier des effets de masse ajoutée et d'amortissement fluide a priori importants. Le flottement est apparu pour la première fois sur les quilles composites des voiliers de compétition, donc dans l'eau, en 2004 :• Sur le voilier IMOCA 60 pieds POUJOULAT-ARMORLUX de Bernard Stamm, pendant la course transatlantique «The Transat» : il a perdu sa quille et chaviré.• Sur le voilier IMOCA 60 pieds SILL de Rolland Jourdain: la quille et le bateau ont été sauvés. Suite à ces problèmes - en particulier suite à la perte de la quille du voilier de Bernard Stamm, un accident qui aurait pu avoir des conséquences dramatiques pour le skipper – la société HDS, spécialisée dans la conception et le dimensionnement de structures composites, notamment dans le domaine du nautisme, s’est penchée sur le phénomène. Le flottement ne s'est produit que sur des quilles composites basculantes de voilier IMOCA 60 pieds et VOLVO 70 pieds. Les principales questions posées sont donc "Pourquoi les quilles composites sont-elles susceptibles de flotter, et est-il possible de prévoir et de prévenir ce comportement ?", puis "Une bonne estimation de la vitesse critique de flottement d'une quille peut-elle être calculée à moindre frais ?".Ce travail présente les méthodes analytiques, expérimentales et numériques mises en œuvre pour estimer la vitesse critique de flottement pour différents types d'appendices dans l'eau. Des modèles, basés sur une base modale tronquée pour les modes les plus énergétiques qui sont généralement, pour une quille à bulbe, le mode de flexion prépondérante et le mode de torsion prépondérante, sont développés et un outil de conception est proposé. Une des exigences de ce travail était, en effet, de réaliser un outil simple pour intégrer le calcul de la vitesse critique de flottement dans les premières boucles de conception d'une quille composite ou acier. Les modèles proposés, qui donnent de bons résultats pour les deux cas de flottement de quille présentés ci-dessus, sont confrontés à des résultats expérimentaux et à des simulations multiphysiques en couplage fluide structure réalisées en utilisant le logiciel ADINA. Enfin, une étude paramétrique est proposée présentant l'influence des principaux paramètres de conception sur l'apparition des instabilités. / The study of aeroelastic instabilities, including flutter, was initiated in the mid-twentieth century, following numerous accidents breaking wing aircraft or bridge decks. One of the most famous accidents is the collapse of the Tacoma Narrows Bridge, a few months after its commissioning in 1940.Flutter is a synchronized vibration which takes place in a flexible structure moving through a fluid medium. It occurs when two regular, rhythmic motions coincide in such a way that one feeds the other, drawing additional energy from surrounding flow. A classic case of wing flutter might combine wing bending with either wing twisting. This work raises the issue of instabilities in fluid-structure coupling for hydrofoils in water. An important difference from the flutter phenomenon in air is the fact that the flexible structure is evolving in heavy fluid; this implies in particular added mass effects and important fluid damping. Flutter appeared for the first time on racing yacht keels with composite fins, so in water, in 2004 :• On the IMOCA 60 feet boat POUJOULAT-ARMORLUX of Bernard Stamm during the transatlantic race 'TheTransat': he lost his keel and capsized.• On the IMOCA 60 feet boat SILL Rolland JOURDAIN: the keel and the boat were saved. Following these problems - particularly following the loss of the keel of Bernard Stamm sail-boat, accident that could have dramatic consequences for the skipper - HDS company, which is is a major player in the design of complex composite parts, especially for racing sailing yachts, focused on the phenomenon. Flutter has occurred only for canting keels with composite fins on IMOCA 60 feet and VOLVO 70 feet racing yacht. The main questions asked are “Why are composite keels susceptible to flutter, and is it possible to predict and prevent this behaviour?”, then “Can a fair indication of the flutter critical speed of the keel be given at low cost? ». This work presents the analytical, experimental and numerical methods implemented to estimate the critical speed for different types of appendages in water. Models, based on a truncated modal for most energetic modes which are generally, for a bulb keel, the lateral bending predominant mode and the torsion predominant mode, are developed and a design tool is proposed. One of the requirements of this work was to make a simple tool to integrate the calculation of the flutter critical speed in the first design loops of a composite or steel keel. The proposed models that give good results for both flutter cases on keels presented above, are confronted with experimental results and with fluid-structure multiphysic simulations performed using the software ADINA. Finally, a parametric study is proposed with the influence of the main design parameters on the occurrence of instabilities.

O método construtivo com painéis portantes de concreto é economicamente viável, porém relativamente novo no cenário nacional, sobretudo no caso dos pré-moldados. As incertezas referentes às peculiaridades desse método, bem como a nova norma brasileira de painéis pré-moldados, ainda em elaboração, vem a motivar uma análise probabilística dos critérios de projeto disponíveis. Utilizando-se a técnica da confiabilidade estrutural, é possível propagar as incertezas referentes às variáveis a uma resposta final no índice de confiabilidade, sendo um cálculo totalmente probabilístico. Neste trabalho, emprega-se tal técnica com informações estatísticas referentes a lajes de concreto moldadas in loco para verificar, de maneira mais verossímil, a segurança dos critérios de projeto impostos pelo Precast Concrete Institute Design Handbook - Precast and Prestressed Concrete - 7th Edition (2010) às fases transitórias (desforma, transporte e içamento) e pela Norma Brasileira ABNT NBR 6118: 2014 - Projeto de estruturas de concreto, à fase em uso. Prossegue-se a uma análise crítica dos resultados bem como sugestões para diminuir a variação dos resultados, sobretudo pela calibração de novos coeficientes parciais de segurança, processo para o qual este trabalho pode servir de base. / The shear wall building method is economicaly viable, but relatively new in the brazillian scene, that is specially true for precast members. The uncertainty pertaining this method, and the new brazillian design code for precast shear walls, still in development, serve as motivation for a probabilistic analysis of available project criteria. Using the structural reliability technique, it is possible to forward the variables uncertainties to a final answer in the form of the reliability index, being that this method is entirely probabilistic. In this study, this technique is used with statistical data pertaining cast-in-place concrete slabs to ascertain, with a higher degree of verisimilitude, the safety of the design criteria imposed by the Precast Concrete Institute Handbook - Precast and Prestressed Concrete - 7th Edition (2010) to the temporary states (stripping, transit and lifting) and by the Brazillian Code ABNT NBR 6118: 2014 - Concrete structures design, to the working state. The study then proceeds to a critical analysis of the results and to suggestions to reduce their variability, specially through calibration of new partial safety factors, a procedure to which this study might serve as a basis.

A demanda por construções habitacionais vem crescendo de forma considerável nos últimos anos, devido à boa fase da economia brasileira. A busca por processos construtivos que contribuam para melhor qualidade e eficiência no processo de produção é uma meta que tem sido perseguida por aqueles que militam na construção civil. O objetivo deste trabalho consiste em apresentar critérios para projeto de paredes portantes de concreto pré-moldado, como alternativa de sistema construtivo para edifícios. São apresentados conceitos teóricos para distribuição de esforços horizontais e verticais entre as paredes e para dimensionamento dos elementos estruturais desse sistema construtivo (paredes e juntas). O trabalho também considera a análise de um edifício, com o objetivo de avaliar a influência das juntas verticais nos deslocamentos horizontais dos pavimentos, causados pelo vento. É apresentada, ainda, uma comparação entre os resultados de três modelos numéricos, em que cada um considera a junta vertical de forma diferente. Os modelos numéricos foram elaborados no programa SAP2000, admitindo-se uma análise elástica linear, sem considerar a interação solo-estrutura. Por fim são mostrados exemplos para dimensionamento de paredes portantes e de juntas verticais e horizontais. Portanto este trabalho apresenta conceitos teóricos e aplicações de critérios para projeto de estruturas de paredes portantes pré-moldadas, ressaltando a importância de juntas verticais resistentes ao cisalhamento, por conta da contribuição significativa dessas juntas na redução dos deslocamentos horizontais do edifício. / The demand for housing has been growing considerably in recent years due to the good moment of the Brazilian economy. The search for constructive processes that contribute towards better quality and efficiency in a production process is a target that has been pursued by those who militate in civil construction. The purpose of this work is to provide design criteria for loadbearing walls of precast concrete as a construction system alternative for buildings. Theoretical concepts are presented for horizontal and vertical load distribution among the walls and for the structural members design of this construction system (walls and joints). The work also considers the analysis of a building with the aim of evaluating the influence of vertical joints in horizontal displacements of the floors caused by wind. The work also presents a comparison among the results of three numerical models, wherein each one considers the vertical joint differently. The numerical models were developed in SAP2000 software, assuming a linear elastic analysis without considering the soil-structure interaction. Finally examples are shown for design of loadbearing walls and vertical and horizontal joints. Therefore this paper presents theoretical concepts and applications of criteria for the design of loadbearing precast walls structures, emphasizing the importance of vertical joints resistant to shear, due to the significant contribution of these joints in reducing the horizontal displacements of the building.

Os sistemas construtivos vêm surgindo e evoluindo de acordo com a necessidade e a demanda de obras. Recentemente, a utilização de paredes portantes pré-moldadas vem sendo explorada como alternativa para construir edifícios com rapidez e eficácia. Outra tecnologia mais recente é o Concreto Ultraleve® Estrutural, ou concreto leve com EPS (CLE), em que o agregado graúdo e parte do miúdo são substituídos por pérolas de poliestireno expandido (EPS), contribuindo para reduzir o peso total do edifício, consequentemente diminuindo os esforços na estrutura e promovendo a redução nos custos com transporte e montagem dos elementos pré-moldados. Este trabalho apresenta como deve ser feito o dimensionamento de paredes portantes pré-moldadas, utilizando normas nacionais e internacionais. O principal objetivo do trabalho é apresentar um programa computacional desenvolvido para facilitar a análise e o dimensionamento de edifícios com paredes de concreto pré-moldado. Além disso, mostra-se o uso do programa para comparar o comportamento de edifício constituído por concreto com EPS e por concreto armado comum, e para avaliar a influência das juntas verticais na rigidez global. Portanto, além da importância acadêmica, este trabalho poderá ser de grande utilidade para o projeto de edifícios com paredes portantes pré-moldadas. / The construction systems have emerged and improved according to need and demand of works. Recently, the use of precast concrete walls has been explored as an alternative to construct buildings quickly and effectively. Another more recent technology is the lightweight concrete with polystyrene, wherein polystyrene beads replace the coarse aggregate and a part of the fine ones, contributing to reduce the weight of the building, thus decreasing the efforts in the structure and promoting a reduction in the cost of transport and erection of precast elements. This work shows how should be done the design of precast concrete walls using national and international standards. The main objective of the work is to present a computer program developed to facilitate the analysis and design of buildings with precast concrete walls. Moreover, the use of the program is shown to compare the behavior of building made with EPS concrete and ordinary concrete, and to evaluate the influence of vertical joints in the global stiffness. Therefore, besides the academic importance, this work can be useful for the design of buildings with precast loadbearing walls.

A demanda por construções habitacionais vem crescendo de forma considerável nos últimos anos, devido à boa fase da economia brasileira. A busca por processos construtivos que contribuam para melhor qualidade e eficiência no processo de produção é uma meta que tem sido perseguida por aqueles que militam na construção civil. O objetivo deste trabalho consiste em apresentar critérios para projeto de paredes portantes de concreto pré-moldado, como alternativa de sistema construtivo para edifícios. São apresentados conceitos teóricos para distribuição de esforços horizontais e verticais entre as paredes e para dimensionamento dos elementos estruturais desse sistema construtivo (paredes e juntas). O trabalho também considera a análise de um edifício, com o objetivo de avaliar a influência das juntas verticais nos deslocamentos horizontais dos pavimentos, causados pelo vento. É apresentada, ainda, uma comparação entre os resultados de três modelos numéricos, em que cada um considera a junta vertical de forma diferente. Os modelos numéricos foram elaborados no programa SAP2000, admitindo-se uma análise elástica linear, sem considerar a interação solo-estrutura. Por fim são mostrados exemplos para dimensionamento de paredes portantes e de juntas verticais e horizontais. Portanto este trabalho apresenta conceitos teóricos e aplicações de critérios para projeto de estruturas de paredes portantes pré-moldadas, ressaltando a importância de juntas verticais resistentes ao cisalhamento, por conta da contribuição significativa dessas juntas na redução dos deslocamentos horizontais do edifício. / The demand for housing has been growing considerably in recent years due to the good moment of the Brazilian economy. The search for constructive processes that contribute towards better quality and efficiency in a production process is a target that has been pursued by those who militate in civil construction. The purpose of this work is to provide design criteria for loadbearing walls of precast concrete as a construction system alternative for buildings. Theoretical concepts are presented for horizontal and vertical load distribution among the walls and for the structural members design of this construction system (walls and joints). The work also considers the analysis of a building with the aim of evaluating the influence of vertical joints in horizontal displacements of the floors caused by wind. The work also presents a comparison among the results of three numerical models, wherein each one considers the vertical joint differently. The numerical models were developed in SAP2000 software, assuming a linear elastic analysis without considering the soil-structure interaction. Finally examples are shown for design of loadbearing walls and vertical and horizontal joints. Therefore this paper presents theoretical concepts and applications of criteria for the design of loadbearing precast walls structures, emphasizing the importance of vertical joints resistant to shear, due to the significant contribution of these joints in reducing the horizontal displacements of the building.

Os sistemas construtivos vêm surgindo e evoluindo de acordo com a necessidade e a demanda de obras. Recentemente, a utilização de paredes portantes pré-moldadas vem sendo explorada como alternativa para construir edifícios com rapidez e eficácia. Outra tecnologia mais recente é o Concreto Ultraleve® Estrutural, ou concreto leve com EPS (CLE), em que o agregado graúdo e parte do miúdo são substituídos por pérolas de poliestireno expandido (EPS), contribuindo para reduzir o peso total do edifício, consequentemente diminuindo os esforços na estrutura e promovendo a redução nos custos com transporte e montagem dos elementos pré-moldados. Este trabalho apresenta como deve ser feito o dimensionamento de paredes portantes pré-moldadas, utilizando normas nacionais e internacionais. O principal objetivo do trabalho é apresentar um programa computacional desenvolvido para facilitar a análise e o dimensionamento de edifícios com paredes de concreto pré-moldado. Além disso, mostra-se o uso do programa para comparar o comportamento de edifício constituído por concreto com EPS e por concreto armado comum, e para avaliar a influência das juntas verticais na rigidez global. Portanto, além da importância acadêmica, este trabalho poderá ser de grande utilidade para o projeto de edifícios com paredes portantes pré-moldadas. / The construction systems have emerged and improved according to need and demand of works. Recently, the use of precast concrete walls has been explored as an alternative to construct buildings quickly and effectively. Another more recent technology is the lightweight concrete with polystyrene, wherein polystyrene beads replace the coarse aggregate and a part of the fine ones, contributing to reduce the weight of the building, thus decreasing the efforts in the structure and promoting a reduction in the cost of transport and erection of precast elements. This work shows how should be done the design of precast concrete walls using national and international standards. The main objective of the work is to present a computer program developed to facilitate the analysis and design of buildings with precast concrete walls. Moreover, the use of the program is shown to compare the behavior of building made with EPS concrete and ordinary concrete, and to evaluate the influence of vertical joints in the global stiffness. Therefore, besides the academic importance, this work can be useful for the design of buildings with precast loadbearing walls.

O método construtivo com painéis portantes de concreto é economicamente viável, porém relativamente novo no cenário nacional, sobretudo no caso dos pré-moldados. As incertezas referentes às peculiaridades desse método, bem como a nova norma brasileira de painéis pré-moldados, ainda em elaboração, vem a motivar uma análise probabilística dos critérios de projeto disponíveis. Utilizando-se a técnica da confiabilidade estrutural, é possível propagar as incertezas referentes às variáveis a uma resposta final no índice de confiabilidade, sendo um cálculo totalmente probabilístico. Neste trabalho, emprega-se tal técnica com informações estatísticas referentes a lajes de concreto moldadas in loco para verificar, de maneira mais verossímil, a segurança dos critérios de projeto impostos pelo Precast Concrete Institute Design Handbook - Precast and Prestressed Concrete - 7th Edition (2010) às fases transitórias (desforma, transporte e içamento) e pela Norma Brasileira ABNT NBR 6118: 2014 - Projeto de estruturas de concreto, à fase em uso. Prossegue-se a uma análise crítica dos resultados bem como sugestões para diminuir a variação dos resultados, sobretudo pela calibração de novos coeficientes parciais de segurança, processo para o qual este trabalho pode servir de base. / The shear wall building method is economicaly viable, but relatively new in the brazillian scene, that is specially true for precast members. The uncertainty pertaining this method, and the new brazillian design code for precast shear walls, still in development, serve as motivation for a probabilistic analysis of available project criteria. Using the structural reliability technique, it is possible to forward the variables uncertainties to a final answer in the form of the reliability index, being that this method is entirely probabilistic. In this study, this technique is used with statistical data pertaining cast-in-place concrete slabs to ascertain, with a higher degree of verisimilitude, the safety of the design criteria imposed by the Precast Concrete Institute Handbook - Precast and Prestressed Concrete - 7th Edition (2010) to the temporary states (stripping, transit and lifting) and by the Brazillian Code ABNT NBR 6118: 2014 - Concrete structures design, to the working state. The study then proceeds to a critical analysis of the results and to suggestions to reduce their variability, specially through calibration of new partial safety factors, a procedure to which this study might serve as a basis.

Atualmente, muitas empresas de construção civil não acompanham o avanço tecnológico, preferindo utilizar sistemas convencionais em vez de investir em novas soluções. Além disso, há sérios problemas com mão de obra, que estão cada vez mais presentes na sociedade. Este trabalho apresenta o projeto de um edifício com elementos pré-moldados de Concreto Leve com pérolas de EPS, considerando lajes prontas maciças e paredes portantes, executadas com esse tipo de material. A princípio, foram considerados os estados limites últimos e de serviço para os elementos da estrutura, utilizando os modelos clássicos de análise estrutural. Para modelagem do edifício, foi utilizado o programa comercial SAP2000. Quanto aos procedimentos para dimensionamento das peças, foram preparadas planilhas do Excel, enquanto o detalhamento foi realizado por meio do AutoCAD. Definido o projeto estrutural, foram considerados aspectos construtivos na fábrica e na obra, levando em conta os custos de produção e de transporte, além de apresentar as vantagens que esse sistema construtivo pode proporcionar. Esses custos foram considerados para as lajes prontas maciças e para as paredes pré-moldadas. Mesmo levando em conta apenas os custos de produção e de transporte, o Concreto Leve com EPS foi comparado com o Concreto Autoadensável, o que permitiu visualizar as vantagens do primeiro, quando for considerado o custo global do empreendimento. / Currently, many construction companies do not follow the technological advances, preferring to use conventional systems rather than investing in new solutions. Moreover, there are serious problems with manpower, which are increasingly present in society. This work presents the design of a building with precast elements of lightweight concrete with EPS beads, considering solid slabs ready to use and load bearing walls, made with this type of material. As a rule, the ultimate limit states and serviceability were considered for the elements of the structure, using classical models of structural analysis. For modelling the building, the commercial software SAP2000 was used. Regarding the procedures for dimensioning of the pieces, Excel spreadsheets were prepared, while the detailing was carried out by means of the AutoCAD. Defined structural design, construction aspects were considered in the factory and in the work, taking into account costs of production and transportation, besides presenting the advantages that this constructive system can provide. These costs were considered for the solid slabs ready to use and for the precast walls. Even taking into account only the cost of production and transportation, the Lightweight Concrete with EPS was compared with Self-compacting Concrete, allowing visualize the advantages of the former when considering the overall cost of the project.

Atualmente, muitas empresas de construção civil não acompanham o avanço tecnológico, preferindo utilizar sistemas convencionais em vez de investir em novas soluções. Além disso, há sérios problemas com mão de obra, que estão cada vez mais presentes na sociedade. Este trabalho apresenta o projeto de um edifício com elementos pré-moldados de Concreto Leve com pérolas de EPS, considerando lajes prontas maciças e paredes portantes, executadas com esse tipo de material. A princípio, foram considerados os estados limites últimos e de serviço para os elementos da estrutura, utilizando os modelos clássicos de análise estrutural. Para modelagem do edifício, foi utilizado o programa comercial SAP2000. Quanto aos procedimentos para dimensionamento das peças, foram preparadas planilhas do Excel, enquanto o detalhamento foi realizado por meio do AutoCAD. Definido o projeto estrutural, foram considerados aspectos construtivos na fábrica e na obra, levando em conta os custos de produção e de transporte, além de apresentar as vantagens que esse sistema construtivo pode proporcionar. Esses custos foram considerados para as lajes prontas maciças e para as paredes pré-moldadas. Mesmo levando em conta apenas os custos de produção e de transporte, o Concreto Leve com EPS foi comparado com o Concreto Autoadensável, o que permitiu visualizar as vantagens do primeiro, quando for considerado o custo global do empreendimento. / Currently, many construction companies do not follow the technological advances, preferring to use conventional systems rather than investing in new solutions. Moreover, there are serious problems with manpower, which are increasingly present in society. This work presents the design of a building with precast elements of lightweight concrete with EPS beads, considering solid slabs ready to use and load bearing walls, made with this type of material. As a rule, the ultimate limit states and serviceability were considered for the elements of the structure, using classical models of structural analysis. For modelling the building, the commercial software SAP2000 was used. Regarding the procedures for dimensioning of the pieces, Excel spreadsheets were prepared, while the detailing was carried out by means of the AutoCAD. Defined structural design, construction aspects were considered in the factory and in the work, taking into account costs of production and transportation, besides presenting the advantages that this constructive system can provide. These costs were considered for the solid slabs ready to use and for the precast walls. Even taking into account only the cost of production and transportation, the Lightweight Concrete with EPS was compared with Self-compacting Concrete, allowing visualize the advantages of the former when considering the overall cost of the project.