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Influência das vibrações do cabo na instabilidade aeroelástica de uma viga simples estaiada. / Influence of cable vibrations on the aero-elastic instability of a cable-stayed beam.Nelson Antonio Martins Peres 09 August 2005 (has links)
Esse trabalho consiste na determinação das velocidades críticas do vento e das amplitudes das vibrações numa estrutura composta por uma viga engastada suspensa por um estai (cabo), submetida aos efeitos de vento e chuva. Foi considerada a deformação no cabo devido ao carregamento do peso próprio e o acoplamento não-linear das vibrações do cabo e da viga. Três modos de vibração são de especial interesse, chamados de primeiro modo global (flexão da viga e vibração no cabo), primeiro modo local (vibração no cabo, com flexão na viga desprezável) e primeiro modo à torção. O modelo foi reduzido a três graus de liberdade. A modelagem dos carregamentos aerodinâmicos aplicados na viga foi feita segundo procedimentos tradicionais. O carregamento aerodinâmico aplicado ao cabo sob efeito de chuva e vento também foi levado em consideração. Para a redução do modelo matemático, os coeficientes de rigidez e de amortecimento equivalente são definidos e dependem parametricamente da velocidade do vento. Os termos não-lineares são devidos ao acoplamento das vibrações do cabo e da viga à flexão (no plano do cabo) e também aos efeitos aeroelásticos no cabo. Os seguintes regimes instáveis são avaliados: o efeito de galope (galloping) no cabo, o drapejamento (flutter) unimodal na torção e o drapejamento (flutter) do modo de flexão da viga em conjunto com vibrações transversais do cabo. / This paper is concerned with determining wind critical velocities and post-critical vibration amplitudes in a cable-stayed beam, under wind-rain condition. It is considered the cable sag due to the dead load plus the non-linear coupling between the vibration of both the cable and the beam. Three modes are of special interest, namely the first global mode (beam bending & cable vibration), the first local mode (cable vibration & negligible beam bending) and the first torsion mode. A reduced mathematical model, with three degrees of freedom, is also developed. With regard to the modelling of the aerodynamic loads applied to the beam, it can be performed after extension of classical guidelines. The aerodynamic loads applied to the cable under rain are also taken into account. For the reduced mathematical model, equivalent damping and stiffness coefficients will be defined, which depend parametrically on the wind velocity. Non-linear terms appear due to the coupling between the cable and the beam bending vibrations, and also to the aero-elastic non-linear effects on the cable. Different unstable regimes are surveyed such as the cable galloping, the unimodal flutter in torsion and the unimodal flutter with beam bending and cable vibrations coupled.
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Cálculo de esforços e deslocamentos em estruturas de pisos de edifícios, considerando-se a influência das tensões cisalhantes / Determination of displacements and internal forces in reinforced concrete building floor structures, considering the shear stress influence.Rodrigo de Azevedo Neves 19 April 2000 (has links)
Neste trabalho analisam-se grelhas de concreto armado, adaptando-se modelos não-lineares baseados na teoria mecânica do dano contínuo, com a incorporação da distorção da seção transversal ao estado de deformações. Discutem-se os modelos do CEB-158 (1985), da NBR-6118, para o concreto armado e modelos elastoplásticos para as barras da armadura longitudinal. Estuda-se a teoria de vigas de Timoshenko, onde são incorporadas as distorções da seção transversal à matriz de rigidez do elemento finito de viga. Discute-se o modelo de dano de MAZARS(1984), mostrando a sua formulação e parâmetros. Dedica-se especial atenção também à análise não-linear de grelhas de concreto armado, enfatizando-se as técnicas de solução dos sistemas de equações não-lineares. Por fim, faz-se uma revisão sobre o modelo da treliça clássica de Mörsch, tomando-a como base para a formulação de um modelo de resistência de esforços cortantes em uma seção transversal de concreto armado. / In this work, Reinforced concrete grids are analysed, assuming non-linear models based on the damage theory, and also incorporating into shear deformations. The proposed CEB-158 and the NBR-6118 models for reinforced concrete members are discussed, as well as the elastoplastic model assumed for the reinforcement. The Timoshenko's beam theory is studied and adopted to modify the beam stiffness matrix to take into account the shear deformation. The MAZARS' damage model is discussed, presenting the main aspects and parameters. Particular attention has been given to the reinforced concrete grid, pointing out the usual non-linear system solution techniques. Finally, the Mörsch truss model is revised and adopted to formulated an algorithm to deal with reinforced concrete beam elements, dividing the shear forces into two parts: the concrete and the reinforcement resultants.
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Análise numérica de ligação entre vigas de aço e pilar misto preenchido com concreto / Numerical analysis connection between steel beam to column filled with concreteDanielle Airão Barros 08 April 2011 (has links)
Este trabalho abordou o estudo de ligação viga de aço e pilar misto preenchido com concreto a partir da aplicação de modelos numérico para representar o comportamento de duas tipologias de ligação: uma ligação parafusada com aderência entre os parafusos passantes e o núcleo de concreto e uma ligação soldada, validadas com base em resultados experimentais existentes. Os resultados obtidos nessa etapa foram considerados satisfatórios, dentro da proposta de modelagem, apesar das simplificações adotadas. Após a validação do modelo numérico foi desenvolvido um estudo paramétrico dos modelos de ligação para entender a influência de alguns parâmetros no comportamento global da estrutura, que foram: resistência à compressão do concreto e espessura do perfil tubular e perfil da viga, com posterior discussão da relação momento-rotação das duas tipologias de ligação estudadas. A mudança do perfil da viga foi o parâmetro que mais influenciou no comportamento global da ligação parafusada; enquanto que, para a ligação soldada, as variações de todos os parâmetros influenciaram no comportamento da ligação, com destaque para a variação do perfil da viga. / This research studied connections typology between steel beams to column filled with concrete from the application of numerical models that reproduce the behavior of two connections: bolted beam-column connection and welded beam-column connection, which were calibrated using existing experimental results. At this stage, the results were considered satisfactory, within the proposed model, despite the adopted simplifications. After the calibration, a parametric study was developed with the aim of verifying the influence of some parameters on the overall behavior of the structure, such as the concrete compression strength, the thickness of the tube wall and the beam properties, with discussions of bending moment-rotation of the studied connections. The beam properties were the parameters that most influenced on the overall behavior of the bolted beam-column connection, while, for the welded connection, all parameters influenced on the overall behavior of the connection, specially the beam properties.
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Estudo teórico-experimental do comportamento de nós de pórtico de concreto armado submetidos a ações cíclicas / Theoretical and experimental study of reinforced concrete frame joints behavior under cyclic loadGerson Moacyr Sisniegas Alva 07 July 2004 (has links)
Este trabalho consiste em um estudo do comportamento de nós de pórtico de ligações viga-pilar de concreto armado submetidos a ações cíclicas. O trabalho é composto por duas etapas: uma de investigação experimental e outra de cunho teórico. A etapa experimental teve como base os ensaios realizados em cinco modelos físicos de ligações viga-pilar. Os resultados desses ensaios permitiram a observação de diversos aspectos do comportamento estrutural dos nós de pórtico frente às ações cíclicas e a avaliação da influência de algumas variáveis. Neste trabalho, as variáveis escolhidas foram a variação do carregamento aplicado e o detalhamento da armadura transversal na região do nó. Os principais efeitos das ações cíclicas sobre as cinco ligações ensaiadas foram: aumento generalizado dos deslocamentos globais, perda de resistência e de rigidez dos elementos estruturais, propagação e aumento da abertura das fissuras inicialmente formadas, tendência de uniformização das deformações dos estribos do nó ao longo dos ciclos e maior deterioração do nó de pórtico em relação aos elementos viga e pilar. Na etapa teórica, foram empregados essencialmente dois tipos de modelos: i) modelos derivados das idealizações dos modelos clássicos de biela e tirante. ii) modelos simplificados que empregam conceitos da Mecânica do Dano e da Fratura, para a avaliação dos efeitos de perda de rigidez (dano) e das deformações permanentes (plasticidade) na resposta global da ligação viga-pilar. Por fim, foram feitas comparações entre os resultados experimentais e teóricos, chegando-se a importantes conclusões sobre o comportamento mecânico do nó frente às cargas cíclicas e sobre a eficiência dos modelos teóricos em simular a resposta do nó de pórtico e da ligação como um todo. As comparações mostraram que, dentro de certos limites, os modelos teóricos fornecem resultados satisfatórios frente aos resultados experimentais / The present thesis studies the behavior of frame joints in reinforced concrete beam-column joints subjected to cyclic loads. The thesis is divided into two parts: an experimental study and a theoretical-based study. The experimental study is based on laboratory tests on five physical models of beam-column joints. The results of this experimental study permitted the observation of various aspects of the structural behavior of frame joint subjected to cyclic load and estimating the influence of certain variables the affect the behavior of such joints. In the present thesis, the variables studied are the applied load and reinforcement detailing at the joint location. The effects of cyclic loads on the tested joints were: an increase in the overall deformation, loss of strength and stiffness of structural elements, crack propagation and increase in crack width of previously formed cracks, a tendency towards a uniform strain distribution in the transverse reinforcement at the joint section and a more rapid deterioration of frame joints compared to beam/column joints. At the theoretical level, two types of models were used to study the behavior of the joint: i) a model derived from the idealization of the classical strut-tie model, and ii) a simplified damage and fracture mechanics-based model for estimating the effects of the loss of stiffness (damage) and permanent strains (plasticity) on the overall response of the beam column joint. To reach any conclusion on the mechanical behavior and the efficiency of existing theoretical models employed in the design of reinforced beam-column joints and other joints subjected to cyclic loading, a comparative study between the theoretical and experimental results was carried out. The results show that within certain limits, the theoretical models employed are in good agreement with experimental results
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Arranjos de armaduras para estruturas de concreto armado / Reinforcements arranges in reinforced concrete structuresEliane Fiorin 18 March 1998 (has links)
A disposição das armaduras nos elementos estruturais não influencia somente o comportamento do elemento estrutural, mas também a facilidade e viabilidade da sua execução na obra. O detalhamento do arranjo de armadura está diretamente ligado com a segurança da construção. Os textos que existem sobre técnica de armar se encontram dispersos, dificultando o acesso dos profissionais e estudantes de engenharia de estruturas. Este trabalho analisa os vários arranjos de armaduras propostos para lajes maciças e nervuradas, vigas e pilares procurando indicar o mais adequado de acordo com os critérios de economia, facilidade de execução e comportamento do elemento estrutural, quando possível. Para melhor ilustrar os arranjos de armaduras, é apresentado o dimensionamento de um edifício residencial de pequena altura, onde, podem ser observadas as rotinas de projeto adotadas, bem como os processos para o detalhamento das armaduras. Usaram-se o programa computacional elaborado por TQS Informática Ltda e também processo não computacional. Este programa para análise estrutural de edifícios apresenta boa interface com o usuário, proporcionando-lhe grande interesse e relativa facilidade de utilização. / The disposition of the reinforcement in the structural elements does not affect only the structural element behaviour, but also the facility and the viability of the building execution. The detailing of the reinforcement arrange is directly connected to the building safety. The existing texts about the technícs of reinforcing are spread in the literature of the structural engineering, making the access of the students and professionals to them difficult. The present work analyses the many different proposed arrangements of reinforcement for the slabs, joist floors, beams and columns, trying to indicate the most adequate one, according to the economic criteria, facility of execution, and the structural element behaviour, when possible. The design of a building of a short height is presented, as a way of better visualizing the reinforcement arrangements. In that example the adopted project routines could be observed, as well as the process of detailing the reinforcements. To reach this purpose, a software designed by TQS Informática Ltda was used, as well as a non-computer process. This software for the structural analysis of building presents a good interface with the users, providing them with great interest and relative facility of use.
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Um procedimento de retroanálise para pavimentos flexíveis baseado na teoria do ponto inerte e em modelagem matemática / A backcalculation procedure for flexible pavements based on inertial point theory and in mathematical modelingJosé Miguel Belucio Pereira 07 May 2007 (has links)
Apresenta-se um processo de retroanálise de pavimentos flexíveis baseado na teoria do ponto inerte para a retroanálise do subleito, readaptado para bacias de deflexões teóricas obtidas com o carregamento para o ensaio com a viga Benkelman. Além da retroanálise do subleito, foi desenvolvido um modelo matemático fatorial para a obtenção do módulo resiliente equivalente das camadas presentes sobre o subleito, consideradas como uma única, denominada camada equivalente. Para a readaptação da teoria do ponto inerte e elaboração do modelo fatorial foram utilizados bancos de dados de bacias deflectométricas teóricas geradas pelo programa ELSYM5. Avaliou-se o erro na retroanálise do subleito e da camada equivalente para o processo proposto mediante comparações com outras metodologias semelhantes de retroanálise. A teoria do ponto inerte proporciona o desenvolvimento de um algoritmo simples, convergente e de resposta única para retroanálise de subleito de pavimentos flexíveis, minimizando a influência da experiência do engenheiro na resposta do problema. O procedimento de retroanálise elaborado nesta pesquisa caracteriza-se por simplicidade, sendo de uso adequado, entre outros, para avaliações em nível de rede. / A backcalculation procedure for flexible pavements is introduced based on inertial point theory for subgrade backcalculation readapted to theoretical deflection basins obtained with the load to Benkelman beam test. Beside subgrade backcalculation, it was developed a factorial mathematical model to obtain equivalent resilient modulus from the layers presents upon subgrade, considered as unique and denominated equivalent layer. To the readaptation of inertial point theory and preparing of factorial model were used theoretical deflection bowls data base generated by ELSYM5 program. The subgrade and equivalent layer modulus backcalculation were evaluated to the proposed process through others similar backcalculation methodologies. The inertial point theory provides the development of simple algorithms, convergent and with unique solution for flexible pavements subgrade backcalculation minimizing the influence of engineer experience in the problem answer. The backcalculation procedure developed in this research is characterized by simplicity being of suitable use at network evaluation level among others.
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Geração de energia através da vibração estrutural de dispositivos piezelétricos não lineares / Piezoelectric energy harvesting from nonlinear structural vibration signalsAndreza Tangerino Mineto 01 August 2013 (has links)
A conversão de energia vibracional do ambiente em energia elétrica através de dispositivos piezelétricos tem recebido crescente atenção na última década. Com intuito de melhorar o desempenho destes tipos de dispositivo, são discutidos os benefícios da introdução de não linearidades nestes sistemas. O dispositivo utilizado é uma viga cantilever tipo bimorph, parcialmente recoberta por material piezelétrico, com massas magnéticas concentradas na extremidade livre da viga que geram forças magnéticas não lineares. Nesse dispositivo, além da não linearidade proveniente dos magnetos, considera-se também a não linearidade inerente ao material piezelétrico. A solução das equações eletromecânicas acopladas, que descreve o movimento do conversor piezelétrico de energia, é encontrada numericamente resolvendo-se um conjunto de equações diferenciais ordinárias com condições iniciais dadas. A resposta em frequência do sistema é aproximada pelo método perturbativo das múltiplas escalas. A potência elétrica gerada é analisada variando-se alguns parâmetros, como intensidade da força de excitação, distância entre os magnetos da extremidade livre da viga e resistor de carga. A estabilidade do sistema também é investigada através de uma análise dinâmica, de onde se conclui a influência da distância entre os magnetos juntamente com a intensidade da força de excitação nesta estabilidade. Estes parâmetros também influenciam na faixa de frequência de operação do dispositivo. É observado que os efeitos não lineares presentes no dispositivo fazem com que este opere em uma ampla faixa de frequência. É realizado o estudo de incertezas em alguns parâmetros do conversor de energia piezelétrico, através de simulações de Monte Carlo, concluindo a influência destes na frequência natural e na potência elétrica gerada pelo dispositivo. Através de ensaios experimentais confirmam-se os benefícios da introdução de não linearidades nos geradores de energia piezelétricos. / Piezoelectric energy harvesting has received great attention over the last years. The main goal of this work is to discuss the potential advantages of introducing nonlinearities in the dynamics of a beam type piezoelectric vibration energy harvester. The device is essentially a cantilever beam partially covered by piezoelectric material with a magnet tip mass. Also, we consider the nonlinear constitutive piezoelectric equations. The electromechanically coupled equations are solved numerically, through the initial value problems for ordinary differential equations. The frequency response of the system is approximated using the method of multiple scales. The electrical power output is calculated by varying the amplitude of the base acceleration, the distance between the magnets and the load resistor. The stability of the system is also investigated. Stochastic variations are introduced in some key parameters and the propagation of these uncertainties is investigated through Monte Carlos simulations. From the numerical results it is found that the influence of the parameters investigated in the frequency range of operation of the device and the nonlinear effects present on the device energy harvester extend the useful frequency range of these. Moreover uncertainty parameters affect the natural frequency and the power output harvester. Through experimental tests it has been confirmed the benefits of introducing nonlinearities in piezoelectric energy harvesters.
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AVALIAÇÃO DEFLECTOMÉTRICA E DE RIGIDEZ: ESTUDO DE CASO EM TRÊS TRECHOS MONITORADOS EM SANTA MARIA/RS / DEFLECTION EVALUATION AND RIGIDITY: A CASE STUDY IN THREE MONITORED SECTIONS IN SANTA MARIA/RSBueno, Lucas Dotto 08 July 2016 (has links)
Petróleo Brasileiro S/A / It is unusual practice, in national projects of new pavements and restorations, the consideration of viscoelastic behavior and non-linear elastic of materials that compound or will compound the layers of pavement. However, the linear elastic response is a simplification of the actual behavior of the pavements layers, since the materials used in the structure have dependent stiffness of the stress state (granular layers and subgrades) or temperature and load application time (asphalt concrete). Therefore, it was aimed to study the behavior of the pavements structures of three monitored sections in the city of Santa Maria/RS. For this, tests were performed with the equipment FWD applying four different loads in each stake that compounds the extension of the three sections. It was found from deflection basins and backcalculated resilient moduli the nonlinear elastic behavior of granular layers (base and sub-base) of the sections 1 and 2, with resilient modulus directly proportional to the increase of the confining pressure. The subgrades of both sections exhibited varied behavior and can be simplified by the linear elasticity without considerable loss. The same happened to the asphalt concrete of section 1. On the other hand, the coating of the section 2 resulted in resilient modules dependent of the increase of vertical surface tension in the center of the load plate. In relation to section 3, the results related only to deflection measures indicated mostly behavior near of linearity in all evaluated reading distances, except for that carried out under the load application. Sequentially to load pulses, also were determined deflections with the Benkelman beam, aiming to find a local correlation between the results obtained from different equipments. The deflections basins indicated higher values, measured with the beam, in relation to those determined by FWD. Consequently, the resilient modules were higher when determined from the backcalculation of the readings taken with FWD, in relation to Benkelman beam. In parallel, it was verified and quantified the influence of bounding conditions between the layers and correction, total or partial, of deflections basins, depending on the temperature, in backcalculated resilient moduli. It was found that the assignment of total bounding in the interfaces between the layers reduces considerably the backcalculated resilient moduli of granular materials. Regarding to the temperature correction, it is appropriate the determination of the rigidity of the granular materials and the subgrade by performing backcalculation without any adjustment in the field basins. Taking these values as a basis, it was considered appropriate to repeat the iterative procedure, with adjustment of the deflections depending on the temperature in the initial readings, thereby determining the new asphalt concrete resilient moduli. / Não é prática usual, em projetos nacionais de pavimentos novos e restaurações, a consideração do comportamento viscoelástico e elástico não linear dos materiais que constituem, ou que irão constituir as camadas do pavimento. Todavia, a resposta elástica linear é uma simplificação do comportamento real das camadas dos pavimentos, já que os materiais empregados na estrutura possuem rigidez dependente do estado de tensões (camadas granulares e subleitos) ou da temperatura e tempo de aplicação de carga (concretos asfálticos). Em vista disso, buscou-se estudar o comportamento das estruturas dos pavimentos de três trechos monitorados, na cidade de Santa Maria/RS. Para isso, foram realizados ensaios com o equipamento FWD, aplicando quatro diferentes carregamentos em cada estaca que compõe a extensão dos três trechos. Verificou-se, a partir das bacias deflectométricas e dos módulos de resiliência retroanalisados, o comportamento elástico não linear das camadas granulares (base e sub-base) dos Trechos 1 e 2, com módulo de resiliência diretamente proporcional ao incremento da tensão confinante. Os subleitos de dois trechos exibiram comportamento variado, podendo ser simplificados pela elasticidade linear, sem prejuízo considerável. O mesmo aconteceu para o concreto asfáltico do Trecho 1. Já o revestimento do Trecho 2 resultou em módulos resilientes dependentes do incremento da tensão vertical na superfície no centro da placa de carga. Em relação ao Trecho 3, os resultados, referentes apenas às medidas deflectométricas, indicaram comportamento majoritariamente próximo da linearidade em todas as distâncias de leitura avaliadas, com exceção daquela medida abaixo do centro da placa de carga. Sequencialmente aos pulsos de carga, foram determinadas também as deflexões com a viga Benkelman, objetivando encontrar uma correlação local entre os resultados obtidos a partir dos diferentes equipamentos. As bacias deflectométricas indicaram valores superiores, medidos com a viga, em relação àqueles determinados pelo FWD. Consequentemente, os módulos de resiliência foram maiores quando determinados a partir da retroanálise de leituras efetuadas com o FWD, em relação à viga Benkelman. Em paralelo, foi verificada e quantificada a influência das condições de aderência entre as camadas e da correção, total ou parcial, das bacias deflectométricas, em função da temperatura, nos módulos de resiliência retroanalisados. Constatou-se que a atribuição de aderência total nas interfaces entre as camadas reduz consideravelmente os módulos de resiliência retroanalisados dos materiais granulares. Em relação à correção de temperatura, verificou-se adequada a determinação da rigidez dos materiais granulares e subleito mediante a realização da retroanálise sem nenhum ajuste nas bacias de campo. Tomando estes valores como base, julgou-se pertinente a repetição do procedimento iterativo, com ajuste das deflexões em função da temperatura nas leituras iniciais, determinando assim o novo módulo de resiliência do revestimento.
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[en] VIBRATION OF SUBMARINE PIPELINES SUPPORTED BY AN ELASTIC DISCONTINUOUS FOUNDATION / [pt] VIBRAÇÃO DE DUTOS SUBMARINOS COM APOIO EM FUNDAÇÃO ELÁSTICA DESCONTÍNUAAIMEE EMANUEL CABRAL DE OLIVEIRA 06 March 2017 (has links)
[pt] Diversos acidentes envolvendo dutos submarinos já aconteceram no Brasil como o do Gasoduto PCR-01/Lubnor e o da plataforma P-55 de 2,3 km no campo de Roncador, na Bacia de Campos. Esses acidentes ocorrem em muitos casos devido à flambagem, à fadiga, ao intenso processo corrosivo, à deficiência de projeto, a falta de manutenção dos mesmos. Os dutos submarinos representam uma alta porcentagem no custo total de uma unidade de extração de petróleo. Sua importância se torna vital para a extração de petróleo em águas territoriais brasileiras. Seu projeto estrutural é uma atividade que pode ser dividida em várias etapas que devem ser seguidas à risca para garantir a conformidade do mesmo com as normas nacionais e internacionais sua operação em um dos mais inóspitos cenários da natureza: o fundo do mar. Nesta situação, o duto fica sujeito a carregamentos extremos, tanto estáticos quanto dinâmicos. Por este motivo, ele é constituído de uma estrutura de camadas bastante complexa. O objetivo deste trabalho é a avaliação das condições de operação de dutos submarinos sujeitos à ação de ondas e correntes marinhas. Um estudo paramétrico em elementos finitos é realizado para compreender a influência das condições de contorno, diferentes comprimentos de vão livre do duto submarino e variações do tipo de solo na resposta dinâmica do duto submarino. È desenvolvida também uma solução analítica para o problema. As soluções numérica, analítica e as recomendações da norma são confrontadas e tiradas conclusões sobre os principais fatores a serem considerados pelos engenheiros envolvidos na construção de estruturas deste tipo. / [en] Several accidents involving subsea pipelines have happened in Brazil as the pipeline PCR-01 / Lubnor and the P-55 platform 2.3 km in the Roncador field in the Campos Basin. These accidents occur in many cases due to buckling, fatigue, the intense corrosive process, design deficiency, lack of maintenance. The submarine pipelines represent a high percentage in the total cost of an oil extraction unit. Its importance becomes vital for the extraction of oil in Brazilian waters. Its structural design is an activity that can be divided into several steps that must be followed strictly to ensure its conformity with national and international standards operation in one of the harshest scenes of nature: the seabed. In this situation, the product is subject to extreme loads, both static and dynamic. For this reason, it consists of a complex layer structure. The objective of this study is the evaluation of the operating conditions of submarine pipelines subject to the action of waves and currents. A parametric study of finite element is performed to understand the influence of the boundary conditions, different span lengths of submarine pipeline and variations of soil type on the dynamic response of submarine pipeline. It is also developed an analytical solution to the problem. The numerical solutions, analytical and standard recommendations are compared and conclusions drawn on the main factors to be considered by the engineers involved in the construction of such structures.
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[pt] DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE PISO MISTO COM VIGA EM PERFIL ALVEOLAR ASSIMÉTRICO / [en] DEVELOPMENT OF A COMPOSITE FLOOR SYSTEM WITH ASYMMETRIC CASTELLATED STEEL BEAMCESAR AUGUSTO DE OLIVEIRA FERRANTE 05 May 2020 (has links)
[pt] Sistemas de piso misto, quando comparados a lajes de concreto armado, são uma solução estrutural mais eficiente e econômica. O comportamento geral desses elementos mistos depende da conexão de cisalhamento entre o aço e a laje de concreto. O sistema de piso misto pré-moldado com aberturas de alma apresenta uma solução eficiente e útil que ajuda a reduzir a altura do piso. Este trabalho relata os resultados de ensaios em escala real de vigas mistas e os ensaios de cisalhamento direto da ligação aço-concreto. Além dos ensaios experimentais, uma análise nãolinear em Elementos Finitos foi conduzida com o objetivo de recalcular os resultados dos ensaios com precisão suficiente usando um conjunto de parâmetros consistente. O sistema de piso misto é composto por uma viga de aço assimétrica parcialmente embutida no concreto, e o mecanismo de transferência de cisalhamento foi estabelecido através de uma inovadora conexão de cisalhamento por aderência, atrito e efeito pino (por armaduras transversais passando através de furos na alma). Os resultados dos ensaios indicaram uma ligação rígida produzida pela aderência e atrito da mesa do perfil embutida no concreto, bem como a possibilidade da viga mista de desenvolver sua capacidade resistente ao momento fletor. O modelo analítico proposto fornece uma maneira eficiente de analisar e projetar vigas mistas com mesa de compressão embutida no concreto da laje. / [en] Composite floor systems, when compared to reinforced concrete slabs, are a more cost-effective structural solution. The overall behaviour of these composite members depends on the shear connection between steel and the concrete encasement. The pre-cast composite flooring system with hollowcore section presents an efficient and useful solution that helps to reduc the flooring height. This thesis reports the results of full-scale tests in composite beams and the associated composite connection push-out tests. In addition to the tests, a nonlinear Finite Element analysis was conducted to recalculate the experimental results with sufficient precision using a consistent set of parameters. The system was composed of a partially encased asymmetric steel beam, and the shear transfer mechanism was established through an innovative shear connection by chemical bonding, friction, and dowel action (by transversal reinforcing bars passing through the web s holes). The tests results indicated that a rigid connection was produced by the chemical bonding and friction of the embedded flange profile in the concrete slab, as well as the composite beam s ability to develop its plastic bending moment capacity. The proposed analytical model provides an efficient way for analysing and designing a composite beam with encased compression flanges.
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