Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-09-22T18:48:10Z No. of bitstreams: 1 146192.pdf: 1494036 bytes, checksum: 534e43f957fe86e07713a2eab9b2c63f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-22T18:48:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 146192.pdf: 1494036 bytes, checksum: 534e43f957fe86e07713a2eab9b2c63f (MD5) Previous issue date: 1977-08 / É apresentado um sistema computacional visando obter a otimização geométrica automática de treliças espaciais, baseado em um algoritmo desenvolvido por Fletcher e Reeves. O sistema considera treliças espaciais submetidas a carregamentos externos múltiplos e restrições dos seguintes tipos: - Geométricas: valores mínimos e máximos de coordenadas nodais, simetria de nós e retas pré-fixadas, sobre as quais sempre se situarão determinados nós. - Comportamento: valores admissíveis para as tensões nas barras (incluindo a flambagem) e deslocamentos nodais. São discutidos o método de análise estrutural utilizado, o algoritmo de otimização e apresentada a organização geral do sistema, através de um fluxograma. Finalmente, comprovando a eficiência do sistema, são resolvidos exemplos, alguns dos quais baseados em projetos já executados. / A computer system for automatic optimization of truss geometry is proposed, based upon Fletcher and Reeves algorithm. The system applies to space trusses, with multiple loading conditions and the following constraint types: - Geometric constraints: minimum and maximum values of joint coordinates, joint symmetry and variation of joint positions along fixed lines. - Behavior constraints: allowable member stresses (including buckling) and maximum joint displacements. Methods of structural analysis and the optimizatio algorithm are thoroughly discussed. A flowchart displays the general system organization. ln addition, examples - some of them of structures already built - are included so that the system efficiency can be verified.

Orientador: Gabriela Rezende Fernandes / Co-orientador: Renato Bertolino Júnior / Banca: José Luiz Pinheiro Melges / Banca: Carlos Humberto Martins / Resumo: As treliças mistas em aço-concreto, alternativas bastante eficientes para vencer grandes vãos, são geralmente empregadas em edifícios comerciais e industriais, e, em pontes ferroviárias e rodoviárias. Em muitos casos, para que se possibilite a passagem de dutos, são construídas vigas treliçadas do tipo steel-joist, para satisfazer o uso que se pretende na construção. Neste sentido, o objetivo foi, neste trabalho, determinar através de um procedimento de cálculo analítico e modelagens elástica bi-dimensional e plástica tri- dimensional, a capacidade resistente e o modo de ruptura de uma treliça steel- joist, do tipo warren modificada, bi-apoiada com 13,6 metros de vão. O estudo, que foi desenvolvido para ações permanentes e variáveis, teve os resultados avaliados tendo como premissa as prescrições das normas técnicas brasileiras e análises comparativas com resultados obtidos por análises numéricas. O estudo mostrou que nas treliças steel-joist mista e isolada, as diagonais e montantes foram pouco solicitadas e em alguns trechos dos apoios escoaram e mesmo assim ocorreu a ação mista na treliça mista. Além disso, foi verificado o estado limite de serviço, que foi aprovado tanto por análises analíticas e numéricas computacionais sendo que os deslocamentos maiores foram obtidos pela análise numérica / Abstract: Mixed steel-concrete trusses, very efficient alternatives to overcome large spans, are generally used in commercial and industrial buildings, and railway and road bridges. In many cases, in order to enable the passage of ducts, truss beam type steel-joist must be considered. In this work, the failure capacity and the rupture mode of a simply supported steel-joist truss with 13,6 meters wide, modified warren type, has been determined by an analytical procedure as well as numerical modeling considering both a bi-dimensional linear analysis and a three-dimensional elasto-plastic analysis. In the study, permanent and variable actions have been considered as well as the prescriptions of the Brazilian code, being the results compared to the numerical analysis. It has been verified that for mixed and isolated steel-joist trusses, the diagonal and amounts have presented small values for internal forces and regions next to the support have reached the yielding limit. Despite of that, the mixed action for the mixed trusses has been observed. Besides, the load resistance force design has been verified for both the analytical and numerical analysis, being the bigger displacements computed with the numerical modeling / Mestre

O trabalho analisa as forças atuantes no contraventamento de treliças triangulares de coberturas de madeira por meio de modelos numéricos computacionais. Os modelos foram confeccionados no sistema de análise estrutural Strap e consideram o funcionamento do contraventamento na estrutura tridimensional. Os valores máximos das forças obtidas nos modelos tridimensionais foram comparados aos valores mínimos indicados pelo método de estimativa da NBR 7190 (1997), este, baseado na instabilidade lateral do elemento contraventado. Os valores dos modelos tridimensionais também foram comparados aos métodos do Eurocode 5, da norma sul-africana SABS 0163 e aos valores propostos por Underwood (2000), por apresentarem formulação semelhante ao da NBR 7190 (1997). Os modelos representam galpões usuais na prática, com dimensões variando de 12 a 24 metros de vão; 24 a 96 metros de comprimento; 3, 4 e 6 metros de altura do pilar. Foram analisados para os tipos de treliça Howe e Pratt, para as classes de madeira C30 e C50 e para os tipos de telhas fibrocimento, metálicas e cerâmicas, materiais mais utilizados no Brasil. Os resultados mostram que as forças atuantes no contraventamento dos modelos tridimensionais são superiores aos valores obtidos pelo método da NBR 7190 (1997) e que valores obtidos pelos métodos propostos pelo Eurocode 5 e por Underwood (2000) apresentam-se mais seguros diante do funcionamento global da estrutura. / This work analyzes the forces acting on the bracing bars of triangular timber trusses by computational numerical models. The models are produced in the system of structural analysis Strap and consider the operation of bracing in the three-dimensional structure. The maximum forces obtained in the three-dimensional models are compared to the minimum values indicated by the estimation method of the NBR 7190 (1997), which is based on the lateral instability of the braced element. The values of three-dimensional models are also compared to the methods of Eurocode 5, the South African standard SABS 0163 and the values proposed by Underwood (2000). The models represent sheds with usual dimensions ranging from 12 to 24 meters wide, 24 to 96 feet long, and pillar 3, 4 and 6 meters tall. Are analyzed the Pratt and Howe types of truss, the timber classes C30 and C50 and the types of tiles: cement, metal and ceramics, materials most used in Brazil. The results show that the forces acting on the bracing of the three-dimensional models are greater than those obtained by the NBR 7190 (1997) and values obtained by methods proposed by the Eurocode 5 and Underwood (2000) provides more insurance on the overall functioning structure.

A norma brasileira para projeto de estruturas de madeira foi revisada recentemente para considerar critérios de dimensionamento baseados no método dos estados limites. Com isto ocorreu uma alteração fundamental no processo de dimensionamento de elementos estruturais de madeira. O objetivo deste trabalho é identificar os aspectos pertinentes do processo de dimensionamento de estruturas treliçadas industrializadas de madeira para telhados, e desenvolver um software para determinar as solicitações de cálculo e verificação dos estados limites últimos e de utilização de elementos estruturais (barras de tesouras, ligações entre barras de tesouras por conectores metálicos com dentes estampados (CDE), terças e caibros) baseadas na norma NBR 7190 - Projeto de Estruturas de Madeira da Associação Brasileira de Normas Técnicas (1997). / The brazilian code for design of timber structures were recently revised to consider the concepts of limit states design. There was a fundamental alteration in the process for design of wooden structures. The aim of this study is the identification of the pertinent aspects of the design process for industrialized trussed timber structures for roofing, and the development of a software for structural analysis and design of structural members (truss members, metal plate connected joints, purlins and rafters) based on the standard NBR 7190 - Projeto de Estruturas de Madeira - Associação Brasileira de Normas Técnicas (1997).

Apresenta-se neste trabalho um processo de busca da solução de mínimo peso, para estruturas de aço treliçadas planas utilizando-se seções formadas por perfis comerciais comuns, dimensionadas segundo a norma brasileira para projeto e execução de estruturas de aço de edifícios. Como base do processo de otimização foi utilizado o método do gradiente inteiro, alterando-se alguns critérios, no sentido de melhorar o desempenho e levar em conta a relação não linear entre as características geométricas dos perfis. São abordados os conceitos matemáticos básicos envolvidos no processo de otimização, os de análise de estruturas treliçadas planas, bem como a formulação para o dimensionamento de barras sujeitas a tração ou compressão. São apresentadas ainda as listagens dos programas envolvidos no processo e também exemplos de aplicação para demonstrar a eficácia dos procedimentos utilizados. / This work presents a process to find a least weight solution for two-dimensional trusses composed of available steel sections, according to brazilian code for design and constructions or steel buildings structures. The optimization process is based on the method of integer gradient directions. Some modifications were introduced in order to improve the algorithm and take into account the non-linear relationship between geometric characteristics for steel cross-section. It is also presented the basic concepts of mathematics optimization to design two-dimensional trusses, as well as the formulation for designing members in tension or compression. The program listing used in this process is also presented, as well as some examples, to demostrate the efficacy of the process.

Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento de treliças espaciais formadas por elementos tubulares de seção circular, com ênfase no desempenho das tipologias de ligação utilizadas no Brasil. Foram ensaiadas experimentalmente 9 treliças espaciais com vãos de 7,5 x 15,0m e uma de 7,5m x 7,5m com altura de 1,5m, variando-se o tipo de ligação entre barras, com o objetivo de caracterizar e comparar o comportamento dos sistemas de ligações mais comuns (nó típico – extremidade estampada, nó de aço e nó com chapa de ponteira).A análise teórica, via elementos finitos, tem como objetivo aferir a validade dos modelos numéricos normalmente utilizados e refiná-los incluindo as características do comportamento estrutural observadas em ensaio. A análise numérica segue duas abordagens: análise global da estrutura incluindo os efeitos não-lineares, excentricidade na ligação e variação de seção nas extremidades das barras; com isso o comportamento das treliças ensaiadas foi representado de forma satisfatória. A análise do comportamento do nó típico, modelado tridimensionalmente com elementos de casca, possibilitou analisar a interação entre as barras na região nodal por meio de elementos de contato. Com esta modelagem, apesar das simplificações, foi possível reproduzir o modo de colapso observado experimentalmente. / This paper presents a study of the behavior of tubular circular section space trusses with the main emphasis placed on the performance of the various truss typologies used in Brazil. Nine space trusses with plan dimensions of 7.5m x 15.0m and one with plan dimensions of 7.5mx7.5m and height of 1.5m were tested. The joint type was varied with the objective to characterize and compare the behavior of the more common types of connection systems (typical node – stamped end, steel node, and end plate node). The theoretical analysis employing finite elements was adopted mainly to ascertain the validity of various numerical models commonly employed and hence refining them by including the some basic characteristics of the observed structural behavior.The numerical analysis employed was based on two methodologies: a global structural analysis that takes into account the effects of non-linearity, eccentricities at connection, and the variation of the end bars cross section. In this manner the actual behavior of the tested trusses was well represented. The analysis of the behavior of a typical node, modeled using tri-dimensional finite shell elements made it possible to analyze the interaction between bars that converge at the nodal region by applying contact elements. Despite it simplicity, predicted results of the collapse mode obtained by using the proposed model, very well reproduce the experimental observation.

No Brasil é comum a utilização de barras tubulares com extremidades estampadas na confecção das treliças metálicas espaciais, uma vez que representam uma significativa redução de custos, quando comparado a sistemas mais elaborados, devido a sua simplicidade de fabricação e montagem, entretanto trata-se aparentemente de um sistema precário do ponto de vista estrutural, merecendo estudos que estabeleçam critérios para uma utilização segura. Neste trabalho são apresentadas análises teóricas e experimentais destas estruturas, onde foi analisada a situação construtiva usual de treliça com nós típicos (extremidade das barras estampadas, sobrepostas e unidas por um único parafuso), e com nós de aço (sistema de conexão formado por uma peça com aletas de aço soldadas). Os resultados experimentais foram obtidos em ensaios de quatro protótipos que simulam um trecho de treliça espacial, constituídos por uma malha quadrada sobre quadrada, composta de nove módulos piramidais de 2,5 x 2,5 x 1,5 (m), totalizando uma estrutura com dimensões iguais a 7,5 x 7,5 x 1,5 (m), apoiada por colunas nos vértices, permitindo comparar a rigidez, o modo de falha e a resistência entre estes protótipos. A análise teórica dos protótipos foi feita admitindo-se os casos de linearidade e também de não linearidade física e geométrica, levando-se em consideração a variação de inércia das barras junto aos nós. / In Brazil the use of tubular bars with stamping extremities is common in space steel structures, as it means a significant reduction of cost, when caompared with more elaborete system, due to its simplicity of manufacture and assembly. However it is apparently an uncertain system from a structural point of view, which requires studies establishing safe utilization criteria. This paper presents theorical and experimental analysis of this structures. The usual constructive situation of space structure with \'nós típicos\' (bars with flattened ends, superposed and connected by a unique bolt), and \'nós de aço\' (connection system formed by a piece with steel fin welded) was studied. The experimental results were obtained in tests of four prototypes which simulated a section of space structure composed of a mesh squareon- square, with nine 2.5 x 2.5 x 1.5 (m) pyramidal modules, totaliing a structure with 7.5 x 7.5 x 1.5 (m) dimensions, supported by columns in their vertices, permiting to compare the stiffness, the failure manner and the resistance of this prototypes. The theorical analysis of prototypes was carried out by assuming the cases of linearity and physical and geometric non-linearity, taking into consideration the variation of stiffness of the bars next to the nodes.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-03-16T13:22:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoProgramaAnalise.pdf: 984668 bytes, checksum: a45d409eb9d0859a2bc7fc098e5fad8f (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-21T16:13:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoProgramaAnalise.pdf: 984668 bytes, checksum: a45d409eb9d0859a2bc7fc098e5fad8f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-21T16:13:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoProgramaAnalise.pdf: 984668 bytes, checksum: a45d409eb9d0859a2bc7fc098e5fad8f (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / Neste trabalho, realizou-se um estudo sobre a análise estrutural não linear física e geométrica de treliças planas com base na formulação co-rotacional. Para aplicação desta análise, elaborou-se um sistema computacional para fins didáticos. O presente trabalho apresenta as hipóteses simplificadoras fundamentais do problema e demonstrando todas as equações que governam o problema. Para considerar o comportamento não linear do material, foram utilizadas equações constitutivas de material hiperelástico, e as equações constitutivas do modelo de Menegotto e Pinto. Na fase de implementação computacional utilizou-se a linguagem de programação MatLab, com conceitos gerais de programação orientada a objeto. Para validar o programa, compararam-se os resultados obtidos através deste sistema com os disponíveis na literatura. Nestes testes de validação e exemplos, comprovou-se a eficácia e aplicabilidade dos algoritmos implementados para a análise, e a sua praticidade quanto ao uso, pois é possível utilizar o sistema computacional para ensino e análise não linear de treliças planas. / In this work, we carried out a study on the physical and geometrical non-linear structural analysis of plane trusses in co-rotational formulation. For the purposes of this analysis, it elaborated a computer system for teaching purposes. This paper presents the key simplifying assumptions of the problem and demonstrating all the equations governing the problem. To consider the nonlinear behavior of the material, constitutive equations of hyperelastic material were used, and the constitutive equations of Menegotto and Pinto model. Computational implementation phase we used the Matlab programming language, with general concepts of object-oriented programming. To validate the program, we compared the results obtained through this system to the available literature. In these validation tests and examples, it has proven efficacy and applicability of algorithms implemented in the analysis and its practicality in the use, it is possible to use the computer system for teaching and nonlinear analysis of plane trusses.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCRS.pdf: 3875450 bytes, checksum: 3f3c28482a3ab40c74c954fbe42e1b83 (MD5) Previous issue date: 2005-10-07 / This work presents the main recommendations for the design of precast slabs strips, comprising precast lattices and infill elements, strengthened by cast-in-situ concrete overlay. Based on Brazilian codes of practice for precast slabs, this work describes characteristics of materials, discusses the main design requirements and analytical models as well as verifications at the serviceability limit state. This work emphasises a methodology that considers the nonlinear behaviour the reinforced concrete, describing the proposed formulations to determine the moment of inertia based on a cracked section, using software that allows for the incremental loading technique. Using this method a better approximation for the real performance of the reinforced concrete structure is obtained. Finally, this work proposes a new type for precast slabs strips, without the lattice truss reinforcement, which may become an innovative technology for the precast sector in Brazil. / Este trabalho mostra as principais recomendações para a utilização das lajes nervuradas, compostas por nervuras pré-fabricadas, elementos inertes de enchimento e concreto lançado na própria obra. À luz das normas brasileiras correlatas, descreve as características dos materiais empregados neste sistema, aborda os principais critérios e modelos empregados em seu dimensionamento e verificações dos estados limites de serviço. Face às não-linearidades físicas do concreto, dá ênfase à metodologia empregada para se efetuar a análise não-linear, descrevendo as formulações propostas para a obtenção da inércia no estádio II, quando as peças já se encontram fissuradas, descrevendo ainda, a utilização da técnica do carregamento incremental, conseguida através do emprego de um sistema computacional existente no mercado, mostrando que, desta forma, os resultados obtidos para o comportamento estrutural dessas lajes são mais próximos da realidade. E, finalizando, propõe um novo tipo de concepção para estas lajes que poderá se constituir em uma inovação tecnológica para o setor.