Estágio realizado no Imperial College London e orientado pelo Prof. Dr. Paul Robinson / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de doutoramento. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2005

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-17T13:25:57Z No. of bitstreams: 1 2016_MichaelAndreyVargasBarrantes.pdf: 4647796 bytes, checksum: 6c4341702641d9716be3ca7a9956a1eb (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-16T19:39:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_MichaelAndreyVargasBarrantes.pdf: 4647796 bytes, checksum: 6c4341702641d9716be3ca7a9956a1eb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-16T19:39:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_MichaelAndreyVargasBarrantes.pdf: 4647796 bytes, checksum: 6c4341702641d9716be3ca7a9956a1eb (MD5) / Muros reforçados com geossintéticos são estruturas de contenção cada vez mais populares devido à praticidade, rapidez e economia durante a execução, dentre outras vantagens. Entretanto, diferenças substanciais podem surgir nas previsões de forças de tração mobilizadas nas camadas de reforço, dependendo do método de cálculo utilizado. Usualmente, métodos de equilíbrio limite são utilizados no dimensionamento e na previsão de forças em tais estruturas. Esta dissertação visou avaliar a acurácia de diferentes metodologias de previsão de forças de tração nos reforços, sendo que os métodos de previsão utilizados incluiram métodos tradicionais de equilíbrio limite, métodos que consideram as condições de trabalhos das estruturas e previsões numéricas por elementos finitos. Análises de casos hipotéticos aplicando diferentes métodos de cálculo resultaram em diferenças significativas entre resultados de métodos baseados nos princípios de equilíbrio limite e os baseados em condições de trabalho das estruturas. Comparações semelhantes foram efetuadas com simulações numéricas por meio de elementos finitos, avaliando-se também o efeito da compressibilidade do solo de fundação. Os métodos de cálculo e análises numéricas foram também utilizadas para a previsões de forças nos reforços medidas em dois muros experimentais ao final de construção. Um dos muros foi reforçado com geogrelha e o outro com geotêxtil não tecido. Com base nos resultados pôde-se concluir que, para as condições analisadas, a maioria dos métodos foram conservadores, com melhores previsões tendo sido obtidas pelo método K-Stiffness. Mais pesquisas sobre o tema são necessárias com o objetivo de melhorar a acurácia da previsão de forças de tração em reforços de muros reforçados com geossintéticos. / Reinforced soil walls are increasingly popular retaining structures due to their fast and easy construction and cost savings, among other advantages. However, significant differences among reinforcement tensile force predictions may arise, depending on the method used. Limit equilibrium methods are commonly employed for the design and prediction of tensile reinforcement forces in such structures. This dissertation aims at evaluation the accuracy of predictions of geosynthetic reinforcement forces by different methods, including limit equilibrium, working stress and numerical methods. Parametric studies for hypothetical walls of different heights yielded significant differences in comparison with predictions from working stress methods and numerical analyses. Comparisons among such methods and predictions by the finite element method were also carried out to investigate the influence of foundation soil compressibility. Predictions of reinforcement forces by the design methods under investigation were also compared with data from two instrumented geosynthetic reinforced walls at the end of construction. One of the walls was reinforced with a geogrid and the other with a nonwoven geotextile. From the analyses carried out it was possible to conclude that in general most of the design methods were quite conservative, with better accuracy being presented by the K-Stiffness method for the conditions investigated. The findings show that further research is required to improve the accuracy of methods for the prediction of reinforcement forces in geosynthetic reinforced walls.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Materiais e Processos de Construção). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Escola Politècnica Superior. Universitat de Girona. 2009

Tese de doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-05-14T18:03:53Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 17243301 bytes, checksum: d06340e5873da7e2b07d927bb4b6ca6d (MD5) / Approved for entry into archive by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-05-14T18:04:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 17243301 bytes, checksum: d06340e5873da7e2b07d927bb4b6ca6d (MD5) / Approved for entry into archive by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-05-14T18:04:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 17243301 bytes, checksum: d06340e5873da7e2b07d927bb4b6ca6d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-14T18:04:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 17243301 bytes, checksum: d06340e5873da7e2b07d927bb4b6ca6d (MD5) Previous issue date: 2017-04-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os Polímeros Reforçados com Fibras (PRF) são materiais compósitos constituídos por fibras unidas por uma matriz polimérica. São leves, não corrosivos, possuem alta resistência à tração e são de simples execução. O PRF em forma de tecido é utilizado para envolver o pilar de concreto armado promovendo a restrição das deformações laterais pelo efeito de membrana. Nos pilares com seção transversal circular, esse efeito de membrana é desenvolvido ao longo de todo o seu perímetro. Já para seções quadradas ou retangulares, esse efeito de membrana se desenvolve apenas nos cantos arredondados, reduzindo, assim, a eficiência do confinamento. Por conta dessa limitação, esta pesquisa propõe a utilização de um mecanismo auxiliar constituído por tirantes transversais de aço ancorados por perfis longitudinais, que juntamente com o PRF vão promover o confinamento nos maiores lados de seções de pilares retangulares. Foram realizados ensaios experimentais de dez pilares de concreto, cujos resultados confirmaram o maior incremento de força e ductilidade nos pilares devido à presença dos tirantes, verificando também que os perfis longitudinais contribuem diretamente com a força axial no pilar. Por meio da análise numérica em elementos finitos foi possível observar o acréscimo de regiões de concreto efetivamente confinado devido à presença dos tirantes. Com a análise paramétrica realizada foram identificados os parâmetros e como eles influenciam no comportamento dos pilares reforçados com a técnica: a relação entre os lados da seção transversal, a taxa de PRF; a taxa de tirantes de aço e a rigidez do perfil de ancoragem. Por fim, foi desenvolvido um modelo analítico que possibilita calcular a parcela de força resistida pelo concreto confinado e pelos perfis de ancoragem de modo independente, indicando boas correlações com os resultados experimentais e numéricos. / Fiber Reinforced Polymers (FRP) are composite materials consisting of fibers bonded by a polymer matrix. They are lightweight, non-corrosive, have high tensile strength and simple to apply. The FRP jacket is used to wrap the concrete column and restrict the lateral expansion by the membrane effect. In columns with circular cross section, the membrane effect is developed along its entire perimeter. However, in square or rectangular sections this effect is only developed at the rounded corners, resulting in a decrease of the confinement efficiency. Due this limitation, this research proposes the use of an auxiliary mechanism made up of transverse steel ties anchored by longitudinal bars, which together with the FRP, promote confinement on the biggest sides of rectangular sections of columns. Experimental tests were carried out on ten concrete columns, whose results confirmed the greatest force increase and ductility due to the presence of the steel ties and that the anchor bars contribute directly with the axial force. Through the numerical analysis in finite elements methods it was possible to observe the effective confined concrete regions due to the presence of the ties. With the parametric analysis performed some parameters were identified and how they influence in behavior of columns reinforced with this technique: the relationship between the sides of the cross section; the PRF rate; the steel ties rate and the stiffness of the anchor bar. Finally, an analytical model was developed allowing calculate the force resisted by the confined concrete and the anchor bars forces independently, indicating good correlations with the experimental and numerical results. / O arquivo contém 11 páginas em branco, mas que não interfere no conteúdo da tese.

Na busca de materiais de baixa densidade, alta resistência e baixo custo, o processo de Filament Winding, ou Enrolamento Filamentar, surge como uma das opções de processo automatizado para a fabricação de componentes em materiais compósitos reforçados por fibras (FRP – Fiber Reinforced Polymers). Tendo uma ampla aplicação estrutural, o tipo de fibra, o tipo de matriz, a orientação das fibras, as camadas de reforço, o mandril a ser utilizado e a otimização da trajetória de deposição das fibras são características essenciais para obtenção de uma peça com as características desejadas no processo. Dentre as necessidades para a utilização deste processo, exerce um papel de destacada influência a geração dos dados da trajetória de deposição da fibra, bem como a geração dos dados operacionais do processo. Este trabalho tem por objetivos desenvolver um programa para a geração destes dados, bem como os dispositivos necessários para a execução do processo de Filament Winding em torno CNC comercial. Os dados das trajetórias são gerados de modo integrado ao sistema CAD, representados por meio dos ângulos das trajetórias, e são alimentados em um programa computacional desenvolvido para este fim, que gera o código CN para a fabricação da peça no equipamento. Para a execução deste código na máquina CNC, foram desenvolvidos sistema de fixação do mandril e alimentador da fibra (incluindo tensionador) que possibilitam a execução do processo neste tipo de equipamento. Todo o sistema desenvolvido foi implementado e utilizado para a confecção de tubos com diferentes trajetórias de preenchimento, validando o sistema computacional e o processo desenvolvido. / In the search of low density, high strength and low cost materials, Filament Winding seems to be an option of automated process to manufacture components in Composite Materials Reinforced by Fibers (FRP – Fiber Reinforced Polymers). Due to its large application in structural engineering, aspects such as fibers, matrices, fiber paths and laminate sequence are essential characteristics to obtain the desired final part. Among the requirements to use the Filament Winding Process, the definition of the fiber paths as well as the laminate sequence play fundamental roles in order to achieve the optimum structural performance of the composite part. This work aims to develop the necessary program to generate this data and devices required for the implementation of Filament Winding process in a commercial CNC machine tool. The data of the trajectories are generated in the CAD system, represented by the angles of the trajectories, and are fed in a computer program developed for this purpose, which generates the NC code for the manufacture of the part in the machine. In order to carried out this code in the CNC machine there were developed mandrel fixation system and fiber feeder (including tensioner were deverloped) that enable to wind the part in this type of equipment. The system developed has been implemented and used for the manufacture of tube parts with different fiber paths, validating the integrated system and the process developed.

Na busca de materiais de baixa densidade, alta resistência e baixo custo, o processo de Filament Winding, ou Enrolamento Filamentar, surge como uma das opções de processo automatizado para a fabricação de componentes em materiais compósitos reforçados por fibras (FRP – Fiber Reinforced Polymers). Tendo uma ampla aplicação estrutural, o tipo de fibra, o tipo de matriz, a orientação das fibras, as camadas de reforço, o mandril a ser utilizado e a otimização da trajetória de deposição das fibras são características essenciais para obtenção de uma peça com as características desejadas no processo. Dentre as necessidades para a utilização deste processo, exerce um papel de destacada influência a geração dos dados da trajetória de deposição da fibra, bem como a geração dos dados operacionais do processo. Este trabalho tem por objetivos desenvolver um programa para a geração destes dados, bem como os dispositivos necessários para a execução do processo de Filament Winding em torno CNC comercial. Os dados das trajetórias são gerados de modo integrado ao sistema CAD, representados por meio dos ângulos das trajetórias, e são alimentados em um programa computacional desenvolvido para este fim, que gera o código CN para a fabricação da peça no equipamento. Para a execução deste código na máquina CNC, foram desenvolvidos sistema de fixação do mandril e alimentador da fibra (incluindo tensionador) que possibilitam a execução do processo neste tipo de equipamento. Todo o sistema desenvolvido foi implementado e utilizado para a confecção de tubos com diferentes trajetórias de preenchimento, validando o sistema computacional e o processo desenvolvido. / In the search of low density, high strength and low cost materials, Filament Winding seems to be an option of automated process to manufacture components in Composite Materials Reinforced by Fibers (FRP – Fiber Reinforced Polymers). Due to its large application in structural engineering, aspects such as fibers, matrices, fiber paths and laminate sequence are essential characteristics to obtain the desired final part. Among the requirements to use the Filament Winding Process, the definition of the fiber paths as well as the laminate sequence play fundamental roles in order to achieve the optimum structural performance of the composite part. This work aims to develop the necessary program to generate this data and devices required for the implementation of Filament Winding process in a commercial CNC machine tool. The data of the trajectories are generated in the CAD system, represented by the angles of the trajectories, and are fed in a computer program developed for this purpose, which generates the NC code for the manufacture of the part in the machine. In order to carried out this code in the CNC machine there were developed mandrel fixation system and fiber feeder (including tensioner were deverloped) that enable to wind the part in this type of equipment. The system developed has been implemented and used for the manufacture of tube parts with different fiber paths, validating the integrated system and the process developed.

O objetivo deste estudo é analisar o comportamento de flambagem e pós-flambagem de painéis reforçados feitos de laminado fibra-metal sob um carregamento de cisalhamento puro através de modelos de elementos finitos. Tais painéis são avaliados com diferentes configurações, variando as especificações de empilhamento e espessuras. Para melhor compreender o comportamento do laminado fibra-metal, as análises são realizadas também para um alumínio monolítico, material comumente utilizado nas aeronaves, e os resultados obtidos são comparados. Neste trabalho, é possível observar que o laminado fibra-metal apresenta melhor desempenho para a carga crítica de flambagem e também é melhor na comparação da carga crítica de falha na pós-flambagem. Para a pós-flambagem, nas configurações de placa mais espessas, o laminado fibra-metal têm um desempenho inferior ao do alumínio monolítico.