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Proposta metodológica para o projeto de sistemas de fechamento em alvenaria para edifícios institucionais em estrutura de aço / Methodological proposal for the design of masonry veneer systems in institutional buildings with steel structure.Araújo, André Luís de 13 August 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010-08-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The durability performance of multi storey buildings of steel structure is closely
associated to the executive project planning in order to provide systems which are
exposed to external conditions. The aim of this research was to present a
methodological proposal for the design of masonry veneer systems for steel structure of institutional buildings which present high performance regarding durability. In order to
execute this proposal, the performance of the veneer system of four institutional
buildings at UFV campus was evaluated through building pathologies examination.
Buildings which presented variations on the type of connections between masonry and
structure, the type of masonry veneer and the type of façades finishes were surveyed.
Then, the designed information was confronted with the construction method applied
for the masonry veneer details. The confrontation was used to develop sequential
procedures to assist the development of a masonry veneer design which aims to prevent pathologies in steel structure. Finally, two building projects were developed using the proposed methodology in a practical design process. / O desempenho de edifícios quanto à durabilidade está relacionado com a
previsibilidade dos projetos executivos em planejar sistemas com vistas à condição de exposição ambiental a qual os mesmos estarão submetidos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma proposta metodológica para o projeto de sistemas de fechamento em alvenaria para edifícios institucionais com estrutura de aço, que proporcione um bom desempenho quanto à durabilidade da estrutura e do fechamento. Para subsidiar esta proposta metodológica, avaliou-se o desempenho dos sistemas de fechamento de quatro edifícios institucionais construídos no Campus de Viçosa da Universidade Federal de Viçosa por meio da vistoria técnica de suas manifestações patológicas. Buscaram-se edifícios que apresentassem variações no tipo de fechamento, no tipo de ligações alvenaria-estrutura e no tratamento dado às fachadas. Avaliaram-se as informações de projeto destes edifícios e a eficácia dos detalhes arquitetônicos produzidos. Com base nestas informações, determinou-se a qualidade das práticas de projeto e produziu-se uma seqüência de procedimentos para o desenvolvimento de projetos de sistema de
fechamento em alvenaria com vistas à prevenção do surgimento de manifestações
patológicas. Para fins de teste demonstrou-se, por meio de dois casos de projetos de
sistemas de fechamento, a aplicação desta proposta metodológica.
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Modelagem de arquibancada temporária visando investigação de problemas de vibração devido à movimentação de espectadores / Modeling of temporary grandstand aiming to investigate vibration problems due to movement of spectatorsBrito, Valkisfran Lira de 30 March 2011 (has links)
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Previous issue date: 2011-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Temporary grandstands are structures subjected to dynamic loading. This is mainly due to the type of use they are subjected. Vibration problems were detected in these structures and occurrences of accidents have been reported. In this sense, it is necessary to study and identify dynamic characteristics of grandstand components, in order to develop numerical models that can be used for a better understanding of issues linked to comfort and safety of these structures. The numerical model of this type of structure for vibration analysis enables the design to be analyzed with respect to natural frequencies and mode shapes of the structure, avoiding possible effects of resonance with the excitation due to the public. The objective is to develop and adjust numerical models of a temporary grandstand for the characterization of numerical-experimental behaviour in relation to natural frequencies. A temporary grandstand with a capacity of about 96 people was assembled in the laboratory. Previous studies of structural components are used and supplemented with tests and numerical modeling. Modal tests were performed to characterize the structure and calibrate the numerical models. Such models were developed with different degrees of refinement in order to obtain a comparison of the effect of simplifications while modeling the structure. The study provides knowledge about the development of more accurate numerical models of this type of structure, enabling diagnostic of dynamic behavior in use, with guidelines on the level of refinement that should be adopted to model this type of structure. / Estruturas de arquibancadas temporárias estão sujeitas a carregamentos dinâmicos. Isto se deve principalmente ao tipo de uso a que são submetidas. Problemas de vibração foram detectados nestas estruturas e ocorrência de acidentes vêm sendo registradas. Neste sentido, faz-se necessário estudo e identificação das características dinâmicas dos componentes que constituem as estruturas de arquibancadas temporárias, de forma a elaborar modelos numéricos que possam ser utilizados para melhor entendimento de aspectos associados ao conforto e segurança destas estruturas. O modelo numérico deste tipo de estrutura, para análise de vibração, possibilita a análise quanto às freqüências naturais e as formas modais da estrutura, evitando possíveis efeitos de ressonância com a excitação do público. O objetivo deste trabalho é desenvolver e ajustar modelos numéricos de arquibancada temporária com vista à caracterização do comportamento numérico-experimental no que se refere às freqüências naturais. Para tanto, uma arquibancada temporária em estrutura metálica com capacidade de aproximadamente 96 pessoas foi montada em laboratório. Estudos prévios com componentes da estrutura são aproveitados e complementados com a realização de novos testes e modelagens numéricas. Testes modais foram realizados para caracterização da estrutura e calibração de modelos numéricos. Tais modelos foram desenvolvidos com graus de refinamentos diferentes, de forma a se obter uma comparação do efeito de simplificações na modelagem da estrutura. O estudo possibilita aprofundar o conhecimento quanto ao desenvolvimento de modelos numéricos mais precisos deste tipo de estrutura, viabilizando diagnósticos do comportamento dinâmico em uso, com diretrizes quanto ao nível de refinamento que se deve adotar ao modelar este tipo de estrutura.
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Construção predial lean: mapeamento da cadeia de valor das estruturas metálicas / Construction land lean: mapping the value chain of metallic structuresRodrigo Rodrigues Lyra da Silva 25 September 2005 (has links)
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.
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Vigas mistas com laje de concreto e perfis laminados tipo I: análise comparativa do comportamento estrutural entre conectores / Composite beams with reinforced concrete slab and rolled I beam: comparative analysis of the structural behavior of connectorsRIBEIRO NETO, Juliano Geraldo 19 March 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010-03-19 / Among the many structural and building systems, it could be highlighted a system that is a mix of steel-concrete that allows the application of their structural and building advantages as whole. When dealing with metal structures, it was noticed some changes regarding the standards of the involved material due to its lack of availability; such measures do not always follow satisfactory structural procedures. This research aims to develop a comparative study about the technical behavior of mixed steel-concrete from three different types of shear connectors (U, U and L cold formed laminated), analyzing their connectors structural behavior when associated with steel beams (Type I rolled and concrete slab). There were three direct shear tests for each type of connector, resulting in a total of nine pieces, and six trials (simply supported composite beams) to evaluate the positive bending moment region. The results indicated that the direct shear behavior between the types of connectors had important and different outcomes; however, they didn t affect significantly the average resistance of the bending mixed beams. Such beams showed considerable results regarding their deflection and deformation performance due to their connectors stiffness. / Dentre os diversos sistemas estruturais e construtivos existentes, destacam-se os sistemas formados por elementos mistos aço-concreto, cuja combinação de perfis de aço e concreto visa aproveitar as vantagens de cada material, tanto em termos estruturais como construtivos. Um fato corriqueiro que pode ser observado na execução de obras metálicas é a substituição de perfis especificados em projeto por outros equivalentes. Essa substituição, muitas vezes motivada pela falta do material especificado, nem sempre atende a uma equivalência de comportamento estrutural satisfatória. Neste trabalho é abordado um estudo comparativo do comportamento estrutural de vigas com seção mista aço-concreto, para três diferentes tipos de conectores de cisalhamento em perfil U laminado, U e L formados a frio. O objetivo é estudar o comportamento estrutural desses conectores associados a vigas metálicas em perfil I laminado e laje de concreto. Para cada tipo de conector foram realizados três ensaios de cisalhamento direto, resultando num total de nove peças, além de seis ensaios em vigas mistas simplesmente apoiadas para avaliação da região de momento fletor positivo. Os resultados obtidos indicaram que o comportamento ao cisalhamento direto entre os diferentes tipos de conectores apresentam significativa diferença, entretanto não influenciaram significativamente na resistência média das vigas mistas à flexão. Estas porém, apresentaram diferenças consideráveis de deflexões e deformações em virtude das diferenças de rigidez dos conectores.
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Contribuição para diagnóstico e durabilidade de algumas edificações em estruturas de aço da cidade de Goiânia / Contribution to diagnosis and durability of some buildings in structures Goiânia city steelLima, Marcello Alencar 26 November 2015 (has links)
Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-04-20T11:51:59Z
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Previous issue date: 2015-11-26 / Recently have been noticed a few buildings made of steel structures in the city
of Goiania, have shown process and progressive corrosion in your structural
systems, and partly, for example, trusses, beams, columns etc. Such succession was
visually perceived due to the aggressiveness of conditions relating primarily to the
internal microenvironment of buildings, rain and animal feces. The methodology that
was used is the data collection in the field of measuring thickness of the paint
protection of apparent metal structures and photographic record of the problems of
works, such as pathological manifestations of steel, paint, water accumulation sites
etc. With the obtained data, the spreadsheet will be filled, depending on the model
suggested by Mortari, 2008. In completing the Check list, it is easier to diagnose the
structure, mainly because the diagnosis is last. / Recentemente têm-se percebido que alguns edifícios construídos em
estruturas de aço na Cidade de Goiânia, vêm mostrando um processo progressivo
de corrosão em seus sistemas estruturais, e em parte, como por exemplo: treliças,
vigas, pilares etc. Tal sucessão foi percebida visualmente, devido às condições de
agressividades ligadas primordialmente ao microambiente interno das edificações,
chuva e fezes de animais. A Metodologia que foi empregada é o levantamento dos
dados em campo medição da espessura da tinta de proteção das estruturas
metálicas aparentes e com registro fotográfico dos problemas das obras, tais como,
manifestações patológicas do aço, pintura, locais de acumulo de água etc. Com os
dados obtidos, será preenchida a planilha, conforme o modelo sugerido por
MORTARI, 2008. Com preenchimento do Check list, fica mais fácil fazer o
diagnóstico da estrutura, principalmente por que o diagnóstico está no final.
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Análise numérica de vigas de rolamento de aço sem contenção lateral entre apoios / Numerical analysis of crane runway girders of steel without lateral bracing between supportsLuiz Rafael dos Santos Leite 01 February 2017 (has links)
As vigas de rolamento são estruturas destinadas ao suporte de pontes rolantes, estas amplamente utilizadas para movimentação de cargas em galpões industriais. O presente trabalho apresenta um estudo sobre as vigas de rolamento de aço sem contenção lateral entre apoios, em geral projetadas com vão inferior a 7 metros, portanto destinadas ao suporte de pontes rolantes leves (capacidade nominal até 250 kN). A ausência de contenções laterais intermediárias aliada ao desalinhamento e à imprecisão na locação dos trilhos, bem como à presença de forças horizontais transversais ao eixo da viga (aceleração/frenagem do trole), impõem flexão lateral e torção, esforços que são equilibrados apenas pelas contenções nos apoios. A análise foi realizada utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF), considerando a análise não linear física e geométrica do problema, ou seja, um modelo mais próximo da viga real. Os resultados numéricos, quando comparados aos obtidos por meio da teoria de flexo-torção, mostraram uma inversão na distribuição esperada de tensões na mesa superior do perfil, ou seja, nos pontos onde deveria ocorrer aumento da tensão longitudinal de compressão, ocorreu redução. Esta inversão pode ou não ocorrer, dependendo da espessura da mesa superior, intensidade e posição da força vertical da roda da ponte. Além disso, os resultados determinados via MEF foram comparados com os obtidos via modelo tradicional de barra (momento de torção substituído por um binário de forças horizontais nas mesas). A comparação indicou divergência entre os resultados, podendo o dimensionamento pelo modelo de barra levar tanto a situações a favor da segurança como contra a segurança. / The runway girders are structures intended for support cranes, these broadly used to movement of loads in industrial buildings. This research presents a study about the runway girders without lateral bracing between support points, generally designed with span lower than 7 meters, therefore intended for support of light cranes (rated capacity until 250 kN). The absence of intermediate lateral bracing allied to misalignment and imprecision location of the rail, also the presence of the side thrust on the girder (acceleration/ braking of the trolley), causes lateral flexural and torsion, which are balanced only by the lateral containment on support points. The analysis was made using the Finite Element Method (FEM), which includes a nonlinear physical and geometric analysis of the structural problem, in other words, a model closest to the real girder. The numerical results, when compared to the results of the flexural-torsional theory, showed an inversion in the expected distribution of stress on the top flange of the shape, in other words, at the points where must occur increase of the longitudinal stress, reduction occurred. This inversion may or may not occur, depending on the thickness of the top flange, modulus and position of the load of the crane wheel. Besides, the numerical results were compared with the results of classical bar model for beams (torque is replaced by a couple of horizontal forces applied on the flanges). The comparison showed a divergence between the results, where the design by bar classical model can lead to situations of high safety or against safety.
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Análise numérica e experimental de ligações tubulares de aço do tipo luva parafusada / Numerical and experimental analysis of steel circular hollow section bolted sleeve connectionsVieira, Rodrigo Cuberos, 1983- 25 August 2018 (has links)
Orientador: João Alberto Venegas Requena / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-25T11:48:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho apresenta o estudo de um modelo de ligação inovador para emendas de perfis tubulares circulares, visando facilitar e baratear a montagem e fabricação das estruturas metálicas tubulares, além de proporcionar economia de tempo. A ligação estudada é composta por dois tubos externos submetidos à tração, conectados à um tubo interno, de diâmetro inferior aos tubos externos, por meio de parafusos alinhados que atravessam ambos os tubos externo e interno. Esta ligação pode ser utilizada como alternativa às ligações em flange, por ser mais simples e discreta. Foi realizada uma pesquisa bibliográfica sobre as prescrições de cálculo e publicações nacionais e internacionais referentes às ligações de perfis tubulares, não sendo encontrado nenhum processo de cálculo para as ligações tubulares em luva parafusada. Um modelo numérico da ligação foi desenvolvido com o programa de elementos finitos ANSYS v13.0, levando-se em consideração o contato entre os parafusos e os tubos. Esse modelo foi validado através da análise de resultados experimentais em escala real da ligação estudada. Os resultados numéricos e experimentais possibilitaram analisar o comportamento da ligação e seus modos de falha com as respectivas resistências. Com o modelo numérico validado, foi realizado um estudo paramétrico, permitindo compreender em detalhes quais os principais modos de falha da ligação, e quais os fatores que mais influenciam na sua resistência. Através desse estudo foi possível observar a necessidade de se levar em consideração no cálculo da resistência à ruptura da seção líquida, o coeficiente de redução da área líquida, Ct, para essa ligação, sendo proposto um processo para obtenção do mesmo, assim como da resistência da ligação à tração. Os resultados obtidos demonstraram o bom comportamento da ligação tubular em luva parafusada e a viabilidade de sua utilização submetida à tração, com parafusos alinhados / Abstract: This paper presents a study of an innovative connection model to splice circular hollow sections, which can be used for an easier and cheaper assembly and manufacture of tubular steel structures, besides providing time-saving. The proposed connection consists of two external tubes under tension, connected to an internal tube with smaller diameter than the external ones, and bolts passing by both tubes. This connection can be used as an alternative to flange connections, because it is simple and discreet. A bibliographic research on national and international codes and papers of tubular connections was carried out, and no design process for tubular bolted sleeve connections was found. A numerical model of the connection was developed with the finite element program ANSYS v13.0, considering the tubes and bolts contact. The numerical model was evaluated against experimental analyses results of the connection. The numerical and experimental results allowed the behavior analysis of this connection and its possible failure modes with their respective resistances. With the evaluated numerical model, a parametric study was carried out, allowing to understand the connection main failure modes, and what factors most influence their strength. With this study it was clear the need of the reduction coefficient, Ct, calculation for this connection, being proposed a process to determine the reduction coefficient and the tension strength for this connection. The results demonstrated the good behavior and feasibility of the tubular sleeve connection under tension, with bolts in line / Doutorado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil
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Influência das ligações no dimensionamento das estruturas tubulares circulares de aço treliçadas / Joint influence on design of steel circular hollow section truss structureSepúlveda, Bárbara Daniela Giorgini, 1986- 23 August 2018 (has links)
Orientador: João Alberto Venegas Requena / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-23T22:44:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2013 / Resumo: Este artigo apresenta o estudo da influência das ligações no comportamento das estruturas treliçadas compostas por perfis tubulares de aço. As ligações em treliças de aço são normalmente projetadas para união de barras por meio de chapas que garantam a transmissão e equilíbrio das forças. No caso em particular de treliças que utilizam perfis tubulares de aço as ligações são projetadas sem chapas. As barras são unidas diretamente por meio de soldas nos contatos dos perfis que são cortados geometricamente exatos para o ajuste da ligação. Este procedimento aumenta a produtividade de fabricação além de dar um aspecto visual melhor para a estrutura. Dependendo da geometria da ligação podem ocorrer excentricidades dos eixos provocando a introdução de momentos fletores, que quando não puderem ser evitados, devem ser levados em consideração não só no cálculo da ligação como também na determinação dos esforços da treliça. Outro aspecto importante é a análise do colapso da ligação que pode ocorrer quando uma barra é associada à outra de forma inadequada na ligação direta, sendo variados os tipos de falhas. Portanto, será analisada a influência das ligações no comportamento da estrutura a partir de gráficos baseado no estudo das equações de força resistente das ligações tubulares circulares. Este estudo gráfico permitiu a criação do processo de cálculo, denominado Processo Simplificado, que orientam para as combinações de perfis que atendam as exigências geométricas e de força resistente das ligações durante o dimensionamento de barras. O processo é baseado em de tabelas de cálculo desenvolvidas para a orientação de um bom projeto de estrutura treliçada considerando ou evitando estas influências sem onerar o projeto final / Abstract: This paper presents the study of connections influence in the behavior of hollow sections truss structures. Joints in steel trusses are usually designed considering sheets that will ensure the transmission and balance of forces. In particular case of trusses using hollow sections steel connections are designed without plates. The beams are directly welded to steel sections which are geometrically cut to fit the joint. This increases manufacturing productivity in addition to give the structure a better visual appearance. Axes eccentricities can occur depending on connection geometry resulting in introduction of bending moments. When this eccentricity cannot be avoided, it has to be taken into account in joint design and also in determining truss efforts. Another important aspect is analysis joint collapse which can occur when a beam is improperly associated to another beam, which can produce many kinds of fails. Therefore, graphics analyses were studied based on circular hollow sections joint strength equations that show the influence of joints on structures. The Simplified Process, created after graphics studies, shows the valid combinations of circular hollow sections geometry and strength during beam structure design verification. This process is based on tables developed to orient a good truss project considering or avoiding this influences without raising budget on final design / Mestrado / Estruturas e Geotécnica / Mestra em Engenharia Civil
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[en] STUDY OF A MODIFIED STUB-GIRDER FLOOR SYSTEM / [pt] ESTUDO DE UM SISTEMA DE VIGAMENTO DE PISO TIPO STUB-GIRDER MODIFICADOANTONYONY CARLOS JORDAO HEITOR 22 March 2018 (has links)
[pt] Este estudo tem por objetivo avaliar o comportamento estrutural de um sistema de vigamento de piso tipo stub-girder, modificado para melhor aproveitamento dos perfis em sua fabricação. O estudo é baseado em formulações não lineares a partir do método dos elementos finitos (MEF), com uso do software ANSYS. Através do software FTOOL foi criado um modelo simplificado para a análise estrutural e o cálculo das resistências nominais foi feito com base na norma canadense CAN-S16-10 da Canadian Standards Association. Além disso, foram avaliadas as cargas de máximas e de serviço do sistema, bem como os deslocamentos associados a estes carregamentos. Com base nos resultados obtidos, foram feitas recomendações de projeto do sistema e foram avaliadas as condições de economia de material e possibilidade de utilização na prática de construção de edificações de andares múltiplos. Com vistas à fase de construção, é feita a discussão sobre a possibilidade de obtenção de um método construtivo industrializado, já que o sistema de fabricação é caracterizado pela rapidez de produção e montagem, que são facilitadas pelo fato deste sistema permitir a reutilização de pequenos comprimentos de perfis que sobram no processo normal de fabricação. / [en] This study s purpose was to evaluate the structural behavior of a stub-girder floor-system, which was modified to better utilize the steel profiles in its manufacturing process. The study is based on nonlinear analysis through the use of the finit element method (FEM), employing the software ANSYS. For the structural analysis, a simplified model was created through the use of the software FTOOL and the nominal resistances was obtained based on the canadian CAN-S16-10 Standard, by the Canadian Standards Association. Furthermore, the working and tensile loads were evaluated, as were the displacements associated to them. Based on the results, designs recommendations were made and the conditions of economy of material, as well the possibility of the system s practical use in multi-storey buildings were discussed. With regards to the construction phase, a discussion was made on the possibility of obtaining an industrialized construction method, since the manufacturing process is characterized by the fast production and assembly, which are facilitade by the fact that this system allows the reuse of small lenghts of remaining profiles from the normal manufacturing process.
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[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.
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