Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-04-23T19:28:37Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Victor Mark Pontes dos Santos - 2014.pdf: 4740430 bytes, checksum: 86ddafe465639f636facb827295fa18a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-04-23T19:30:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Victor Mark Pontes dos Santos - 2014.pdf: 4740430 bytes, checksum: 86ddafe465639f636facb827295fa18a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-23T19:30:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Victor Mark Pontes dos Santos - 2014.pdf: 4740430 bytes, checksum: 86ddafe465639f636facb827295fa18a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-08-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work explores the use of reliability techniques for selecting strut and tie models and explores the use of topology optimization techniques to generate these models automatically. A literature review is presented exploring probability concepts useful in reliability analysis, concepts about classic approaches to generate strut and topology optimization. The formulation is based on concepts of the limit analysis thus they are the theoretical basis of the strut and tie model. Formulations used in reliability analysis are presented, such as the Monte Carlo simulation and the methods FOSM and FORM. These techniques are applied in nine numerical applications. The first two examples explore alternative techniques on the topology optimization field so as enable appropriate strut and tie results consistent with the project of concrete structures. The following examples are used to validate the tools used in the reliability analysis and in the limit analysis. Finally the four following examples apply reliability analysis with failure function based on limit analysis to compare classic models with those obtained by using topology optimization and analyze the security level of the models with respect to changes in concrete strength, reinforcement provided by the ties and thickness of the struts. / Este trabalho tem o objetivo de utilizar técnicas de confiabilidade para a seleção de modelos de bielas e tirantes e verificar a viabilidade da utilização de técnicas de otimização de topologia para geração automática desses modelos. Apresenta-se uma revisão bibliográfica com conceitos de probabilidade úteis na análise de confiabilidade, conceitos sobre modelos de bielas e tirantes e sobre a otimização de topologia. A metodologia do trabalho emprega formulações utilizadas na análise limite por ser a base teórica do modelo de bielas e tirantes. Apresentam-se também formulações utilizadas na análise de confiabilidade como a simulação de Monte Carlo e os métodos FOSM e FORM. Essas técnicas são utilizadas em nove exemplos de aplicação. As primeiras aplicações exploram variações nas técnicas de otimização de topologia que possibilitam resultados de modelos de bielas e tirantes mais adequados ao projeto de estruturas de concreto armado. As aplicações seguintes validam as ferramentas utilizadas na análise de confiabilidade e na análise limite. Por fim, nas últimas quatro aplicações, aplica-se a análise de confiabilidade com função de falha baseada na análise limite para comparar modelos clássicos e modelos obtidos com otimização de topologia e analisar o nível de segurança dos modelos em relação a algumas variáveis como resistência do concreto, área de aço e espessura de bielas.

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-01-29T14:45:57Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Flávio Augusto Xavier Carneiro Pinho - 2015.pdf: 5478560 bytes, checksum: 3507be4593cbd586348d2f5a2bfe2f9f (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-02-01T11:53:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Flávio Augusto Xavier Carneiro Pinho - 2015.pdf: 5478560 bytes, checksum: 3507be4593cbd586348d2f5a2bfe2f9f (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-01T11:53:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Flávio Augusto Xavier Carneiro Pinho - 2015.pdf: 5478560 bytes, checksum: 3507be4593cbd586348d2f5a2bfe2f9f (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-04-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Optimization techniques have been widely used in different engineering applications. In the case of structural conception, these techniques can be applied from the architectural concept, determining, for example, bracing structures to setting the best topology for concrete structures, as those compared to strut and tie models. In this context, this thesis presents techniques applied to topology optimization in subsystems of buildings. It is also presented a new software tool, modelled in object-oriented programming, seeking the solution for topology optimization problems assembling various technical problems unified in a single approach. The software tool was used to determine the best shape to bracing frames on a building submited to different loading combinations as well to compare the strut and tie models to foundation blocks. Results were compared to literature review, validating the unified computational procedure. Strut and tie models found in literature were compared to piled foundation blocks varying the number of piles, and whose geometry for larger number of piles are still not clearly defined. / Técnicas de otimização têm sido especialmente utilizadas em diversos problemas de engenharia. No caso da concepção estrutural de grandes edifícios, essas técnicas podem ser utilizadas desde o partido arquitetônico. Neste caso, podem ser determinadas, por exemplo, estruturas de contraventamento. Outro exemplo é a aplicação da otimização de topologia para determinação do modelo de bielas e tirantes de estruturas de concreto armado. Neste trabalho, são utilizadas técnicas de otimização de topologia aplicadas em subsistemas de edifícios. Apresenta-se um software em linguagem de programação orientada a objeto para a solução de problemas de otimização de topologia em que são reunidas diferentes técnicas características do problema as quais são unificadas em uma única abordagem. Esse software é aplicado para determinar a melhor forma da estrutura de contraventamento de edifícios altos submetidos a diversas combinações de carregamentos e para determinação do modelo de bielas e tirantes de blocos de fundações. Os resultados encontrados validam a utilização da uma abordagem unificada já que são condizentes com a literatura. Os modelos de bielas e tirantes encontrados para os blocos de fundações são iguais aos modelos clássicos encontrados na literatura. Também foram estudados blocos de fundações com uma maior quantidade de estacas cujos modelos ainda não possuem geometria bem definida na literatura.

This work deals with the structural solution of selected parts of load bearing structure of apartment house - floor slabs of 1.PP and 2.NP, deep beam and its supporting column. The analysis is made by Finite Element Method, deep beam is solved by Strut-and-Tie model. The elements are designed and assessed according to valid standards.

This work deals with the structural solution of reinforced concrete floor slab, deep beam and its support of multipurpose building. The structure is designed and assessed in according to valid standards. The continuous one-way slab is analyzed by Finite Element Method, deep beam is solved by Strut-and-Tie model.

The present research is conducted to investigate the structural behaviour of continuously supported deep beams made with SCC. A series of tests on eight reinforced two-span continuous deep beams made with SCC was performed. The main parameters investigated were the shear span-to-depth ratio, the amount and configuration of web reinforcement and the main longitudinal reinforcement ratio. All beams failed due to a major diagonal crack formed between the applied mid-span load and the intermediate support separating the beam into two blocks: the first one rotated around the end support leaving the rest of the beam fixed on the other two supports. The amount and configuration of web reinforcement had a major effect in controlling the shear capacity of SCC continuous deep beams. The shear provisions of the ACI 318M-11 reasonably predicted the load capacity of SCC continuous deep beams. The strut-and-tie model recommended by different design codes showed conservative results for all SCC continuous deep beams. The ACI Building Code (ACI 318M-11) predictions were more accurate than those of the EC2 and Canadian Code (CSA23.3-04). The proposed effectiveness factor equations for the strut-and-tie model showed accurate predictions compared to the experimental results. The different equations of the effectiveness factor used in upper-bound analysis can reasonably be applied to the prediction of the load capacity of continuously supported SCC deep beams although they were proposed for normal concrete (NC). The proposed three dimensional FE model accurately predicted the failure modes, the load capacity and the load-deflection response of the beams tested. / Higher Education Institute in the Libyan Government

No description available.

Esta pesquisa estuda o comportamento de blocos de concreto armado sobre duas estacas com cálice totalmente embutido, utilizado na ligação pilar-fundação de estruturas de concreto pré-moldado. Particularmente, foi avaliado o efeito que a viga de travamento provoca no bloco quando apoiada nas paredes laterais do cálice. Foi desenvolvida análise numérica tridimensional utilizando programa baseado no método dos elementos finitos (MEF), na qual foi considerada a não-linearidade física dos materiais. Para avaliação do programa adotado, realizou-se análise comparativa de resultados experimentais e numéricos obtidos por meio de outro programa. Nos blocos estudados variou-se a espessura e o tipo de conformação das paredes do cálice, o ângulo de inclinação da biela e a intensidade das ações na viga de travamento. Os resultados indicam que a presença da viga de travamento não altera de modo significativo o comportamento do bloco, e que a parede do cálice é capaz de transferir a força proveniente da viga em direção às estacas de modo eficaz. Por meio das tensões nas barras da armadura principal, foi possível obter a força no tirante e o ângulo de inclinação da biela antes da ruína dos modelos. Constatou-se que os ângulos apresentaram maior inclinação do que as utilizadas no dimensionamento, que por sua vez foi feito baseado nos modelos de bielas e tirantes. / The present research studies the behavior of two pile caps reinforced concrete with embedded socked used in connections of pre-cast concrete structures. It was particularly evaluated the effect provoked by the locking beam on the pile-caps when supported by the socket lateral walls. Three-dimensional numerical analyses using software based on finite element method (FEM) were developed considering the nonlinear physical behavior of the material. To evaluate the adopted software, a comparative analysis was made using numerical and experimental results obtained from other software. In the pile caps studied, it was noticed a variation in the wall thickness, socket interface, strut angle inclination and action on beam. The results show that the presence of beam does not change significantly the pile caps behavior and that the socket wall is able to transfer effectively the force from the beam to the pile caps. By the tensions on the bars of longitudinal reinforcement, it was possible to obtain the force on the tie and the strut angle inclination before the collapse of models. It was found that the angles present more inclinations than those used in the design, which was made based on strut and tie model.

A racionalização e a industrialização da construção civil têm promovido o sistema construtivo baseado em elementos de concretos pré-moldados. O comportamento das ligações entre os elementos pré-moldados constitui uma das principais preocupações dos projetistas, sendo as ligações entre a superestrutura e as fundações determinantes na estabilidade e na distribuição de esforços solicitantes da estrutura. O comportamento de blocos sobre estacas com ligações para pilares pré-moldados possui particularidades em razão do diferente mecanismo de transferência de forças do pilar para o bloco mediante a ligação. Neste trabalho é estudado o comportamento de blocos de fundação apoiados sobre quatro estacas com cálice totalmente embutido para ligação com pilar pré-moldado. O estudo baseou-se em análise numérica não-linear de modelos tridimensionais considerando a fissuração do concreto, a presença de armadura e a interface de ligação. O comportamento de blocos com pilares submetidos à força vertical centrada e excêntrica foi descrito em termos de força última, panorama de fissuração, fluxo de tensões principais e tensões nas armaduras do bloco. Os resultados indicam a ocorrência de transferência de esforços do pilar para a fundação a partir das paredes do cálice de interface lisa, entretanto com intensidade insuficiente para a formação de bielas de compressão, e o risco da ocorrência de punção em blocos onde os pilares são ligados por cálices de paredes lisas. / The rationalization and the industrialization of the civil constructions have stimulated the construction process based on precast elements. One of the main designer\'s worries is about the behavior of the joints between precast elements, and the joints between superstructure and the foundations which are determinant in the construction stability and behavior of elements. In reason of the mechanism of transference of the forces from column to pile-cap by socket connections, the behavior of pile-caps with joints for precast columns has some specificity. The behavior of four-pile caps with embedded socket for precast columns joints is studied in this research. The study is based in nonlinear numerical analysis of three dimensional models considering the cracking in concrete, the reinforcement and the joint interface. The behavior of pile caps under centered and eccentric vertical force is described by ultimate force, cracking patterns, principal stresses flow and reinforcements strains. The results suggests that occurs the transfer of forces from column to the pile cap in the socket walls with smooth interface, however the intensity is not enough to form the struts, and the risk of development of punching shear in pile caps which columns are connected by smooth interface socket walls.

O dimensionamento de Regiões D (regiões em que não é aplicável a Hipótese de Bernoulli), embora amplamente estudado e discutido, é um tópico ainda em desenvolvimento e com normatização relativamente escassa. Os métodos mais comumente empregados são o Método dos Elementos Finitos (MEF) e o Método de Bielas e Tirantes (MBT). A dissertação expõe a base teórica e a metodologia dos dois métodos no dimensionamento de estruturas de concreto armado ao Estado Limite Último e aborda a utilização da otimização, em especial da otimização topológica, na definição dos modelos para o MBT. Metodologias para a aplicação dos dois métodos são propostas e aplicadas a exemplos práticos de Regiões D com recomendações normativas específicas para seu dimensionamento (consolo e viga parede biapoiada) e também a uma viga parede de geometria complexa, os resultados através de diferentes técnicas de dimensionamento são comparados e discutidos, assim como a utilização da otimização como meio de obtenção de modelos. / The design of D-Regions (Regions where the Bernoulli hypothesis is not valid), although widely studied and discussed, is a topic still under development and with relatively little standardization, especially in Brazil. The most commonly used methods are the Finite Element Method (FEM) and the Strut-And-Tie Method (STM). The theoretical basis and methodology of both methods in the design of reinforced concrete structures are presented as well as the use of optimization, especially topology optimization, in the definition of STM models. Procedures are proposed for both methods and applied to practical examples of D-Regions with specific recommendations for its design (Corbel and Deep Beam) as well as a deep beam with complex geometry, the results using the different design methods are compared and discussed as well as the use of optimization as a means of obtaining STM models.

Esta pesquisa discorre a respeito do comportamento estrutural de blocos de concreto armado sobre cinco estacas, dispostas nos vértices de um trapézio, e sobre seis estacas, com o arranjo retangular, considerado pilar com força centrada. Foram estudados diversos métodos analíticos para o dimensionamento dos blocos, no intuito de avaliar a compatibilidade entre o comportamento dos blocos e as hipóteses de cada método. Foi desenvolvida análise numérica tridimensional utilizando programa baseado no método dos elementos finitos. Nos blocos estudados variou-se a deformabilidade do solo de apoio das estacas, por meio de molas elásticas, a seção transversal do pilar, considerando pilar quadrado e pilar retangular, as alturas dos blocos sobre estacas e a resistência do concreto. A configuração do fluxo de tensões, vista em perspectiva, indicou a formação de bielas comprimidas discretas ligando o pilar ao topo das estacas. Observou-se que quanto mais deformável for o solo, mais uniformes são as distribuições das reações entre as estacas e das tensões de tração nas barras das armaduras principais. Verificou-se que as configurações das bielas mudaram conforme se alterou a seção transversal do pilar, indicando a importância de se considerar esse aspecto no dimensionamento analítico dos blocos. A altura influenciou de maneira significativa na rigidez e na resistência dos blocos. No entanto, os blocos com grandes alturas não apresentaram bom comportamento estrutural e os blocos com pequenas alturas não indicaram boa distribuição das reações nas estacas, com as tensões de tração se concentrando entre as barras das armaduras entre as estacas mais próximas do pilar. Observou-se que o aumento da resistência do concreto acarretou no aumento da resistência dos blocos, porém não influenciou na rigidez de modo significativo. Os métodos analíticos que se baseiam nas verificações das resistências a momento fletor e à força cortante não foram compatíveis com o fluxo de tensões obtido, que por sua vez indicou melhor compatibilidade com o método de bielas e tirantes. Por fim, foi possível verificar a aplicabilidade de um método analítico, já existente, que emprega conceitos do método de bielas e tirantes, é simples e de fácil utilização para o dimensionamento de blocos sobre cinco e seis estacas. Esse método considera a altura dos blocos por meio do ângulo de inclinação das bielas, a variação da seção transversal do pilar e diferentes arranjos para as estacas. / This research treats about the structural behavior of reinforced concrete pile caps with five piles arranged at the trapezium vertices and with six piles in rectangular arrangement, considering centered load at column. Several analytical methods were studied for pile caps design in order to assess the compatibility between the pile caps behavior and assumptions of each method. A three-dimensional numerical analysis was developed using program based on finite element method. In pile caps studied, the deformability of soil of support piles were varied, through elastic springs, the column cross section, considering square and rectangular column, the pile caps height and the concrete resistances. The flow stress configuration, visualized in perspective, indicated the formation of discrete compressed struts connecting the column base to the piles top. It was observed that the more deformable is the soil, better uniforms are the reactions distribution between the piles and tensile stresses in the main reinforcement bars. It was found that the struts settings changed with the variation of the cross section column, indicating the importance of this variable in the analytical pile caps design. The height of the pile caps significantly affects the stiffness and strength. However, the higher pile caps did not show good structural behavior and the smaller pile cap indicated poor reactions distribution in piles, with tensile stresses concentrated among the bars reinforcement between the piles closest to the column. It was observed that the increasing in the concrete strength resulted in a higher pile caps resistance, but did not influence the stiffness significantly. The analytical methods, which are based on the resistance verification of bending moment and shear force, are not compatible with the tension flow obtained, which indicated better compatibility with the strut and tie method. Finally, it was possible to verify the applicability of a well known analytical method which uses concepts of strut and tie method, which is simple and easy to apply for five and six pile caps. This method considers the height by means of the inclination angle of struts, the column cross section variation and different piles arrangements.