Com a crescente utilização de vigas mistas de aço e concreto em obras civis e devido à insuficiência de estudos relativos ao seu comportamento estrutural, investigações aprofundadas são necessárias para suprir as carências e aperfeiçoar o tema. Um fenômeno familiar na literatura de estruturas mistas é a distribuição não uniforme de tensões ao longo da largura da laje de concreto, denominado shear lag na literatura inglesa. Na análise e projeto de estruturas compostas, deflexões, tensões e resistência são tipicamente obtidas utilizando-se o conceito de largura efetiva, na qual o efeito shear lag é contabilizado indiretamente, substituindo a largura real da laje, por uma largura apropriadamente reduzida. Sem dispor de análises numéricas exatas para o dimensionamento prático, é necessário que códigos normativos forneçam métodos simplificados para a avaliação da largura efetiva minimizando perdas de precisão. Diante disso, no presente trabalho, procedimentos numéricos para a avaliação da largura efetiva, encontrados na literatura técnica, foram estudados e implementados ao modelo matemático em elementos finitos disponível no CEMACOM/PPGEC/UFRGS, capaz de representar com confiabilidade estruturas mistas. Comprovando-se a eficácia do modelo numérico em captar o efeito do shear lag, a resposta de uma viga mista biengastada, representando um vão intermediário de uma ponte contínua, submetida a um carregamento em longo prazo, e considerando-se os fenômenos reológicos do concreto de fluência e retração, além do comportamento não-linear devido a fissuração, é obtida e comparada à fórmulas estipuladas nas principais normas de projeto e em metodologias desenvolvidas por pesquisadores. Falhas potenciais nos códigos de projeto atuais foram evidenciadas, necessitando-se de adicionais estudos paramétricos experimentais e numéricos para a comprovação dos resultados. / With the increasing use of steel-concrete composite beams in bridges and buildings more investigations related to this topic are necessary to fill the needs and improve the subject. A familiar phenomenon in the literature of composite structures is the non-uniform distribution of stresses along the width of the concrete slab, called shear lag. In the analysis and design of composite beams, deflections, stresses, and strengths are typically obtained by utilizing the concept of effective width, in which shear lag effects are accounted for indirectly, by replacing the actual slab width by an appropriately reduced width. Without having exact numerical analysis for design, it is necessary that the design codes provide simplified methods for evaluating this effective width, minimizing losses of accuracy. In this work, numerical procedures for the evaluation of effective width, found in the specialized literature, were studied and implemented in the mathematical finite element model available in CEMACOM/PPGEC/UFRGS. This computational code is capable of representing the behavior of steel-concrete composite beams and is capable of capturing the shear lag effect. The response of a single span composite beam with fixed ends, representing an intermediate span of a continuous girder bridge, subject to long-term loading, and considering both rheological phenomena of concrete, such as creep and shrinkage, besides the non-linear behavior due to cracking, is obtained and compared to the stipulated formulas in the main code provisions and in the developed methodologies by some researchers. Potential failures in the current design codes were evidenced, requiring additional experimental and numerical parametric studies to prove the results.

As vigas mistas de aço e concreto, por empregarem cada um desses materiais dentro de suas melhores características mecânicas, são uma boa solução estrutural para vários problemas de engenharia. Em função da geometria, carregamento e restrições de deslocamentos essas vigas apresentam vários modos de falhas que precisam ser verificados no seu dimensionamento. Nesse contexto, esse trabalho tem como objetivo estudar o comportamento das vigas mistas em situações onde a aplicação da não linearidade geométrica pode a priori ser importante. Em vigas simplesmente apoiadas, com a linha neutra localizada no perfil de aço e em vigas contínuas na região de momentos negativos, o perfil de aço está sujeito à compressão. Nessas situações os modos de falha de flambagem local, flambagem lateral por torção e flambagem distorcional (no caso de perfis I enrijecidos) podem ocorrer principalmente quando o perfil de aço é do tipo não compacto. Em vigas mistas com aberturas no perfil de aço, por exemplo, para passagem de tubulações, também há modos de falhas adicionais que devem ser investigados. O trabalho em questão foi conduzido empregando-se o código desenvolvido no CEMACOM com pequenas alterações para a priori permitir analisar problemas com pequenas não linearidades geométricas. Em paralelo empregou-se o software ANSYS customizado para analisar problemas com não linearidades geométricas significativas. Vários exemplos foram analisados empregando-se ambos os softwares e os resultados obtidos mostram o bom funcionamento do ANSYS customizado e do script para modelar vigas mistas. Por outro lado, algumas vigas analisadas demonstraram a carência de alguns recursos do programa desenvolvido no CEMACOM. / The steel - concrete composite beams are a good structural solution to various engineering problems. The main advantage of steel - concrete composite beams is to employ each of these materials within their best mechanical characteristics, which results in a more efficient stiffness/ weight ratio. Due to the geometry, loading and displacement constraints, these beams present several failure modes that need to be verified in their design. In simply supported beams, the steel profile is subjected to compression when the neutral line is located in the steel profile. In continuous beams, the steel profile is subject to compression in the hogging moment region. In these situations, local buckling, lateral - torsional buckling, and distortional buckling failure modes (in the case of I stiffened profiles) may occur. Local buckling becomes important when the steel profile is of the non-compact type. In several practical situations it is also common to use composite beams with openings in the steel profile, for example, for passage of pipes. This solution also introduces failure modes that must be investigated. A priori these problems require the use of a nonlinear geometric analysis to be studied. The work in question was conducted using the code developed in CEMACOM with small changes to a priori allow analyzing problems with small geometric nonlinearities. In parallel, the customized ANSYS software was used to analyze problems with significant geometric nonlinearities. Several examples were analyzed using both software and the results obtained show the proper functioning of the customized ANSYS and the script to model mixed beams. On the other hand, some analyzed beams demonstrated the lack of some resources of the program developed in CEMACOM.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-07-27T17:02:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Determinação do momento crítico de flambagem lateral com distorção em vigas mistas contínuas de aço e concreto com perfis de alma senoidal.pdf: 9284566 bytes, checksum: e957b385d314e7f881f9d416a404996b (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2015-08-11T16:28:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Determinação do momento crítico de flambagem lateral com distorção em vigas mistas contínuas de aço e concreto com perfis de alma senoidal.pdf: 9284566 bytes, checksum: e957b385d314e7f881f9d416a404996b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-11T16:28:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Determinação do momento crítico de flambagem lateral com distorção em vigas mistas contínuas de aço e concreto com perfis de alma senoidal.pdf: 9284566 bytes, checksum: e957b385d314e7f881f9d416a404996b (MD5) Previous issue date: 2014 / As vigas mistas de aço e concreto estão sendo largamente utilizadas em construções de edifícios e pontes. Ao se combinar o aço com o concreto obtêm-se estruturas mais econômicas, uma vez que se tira proveito das melhores características de cada material. Nas regiões de momento negativo de uma viga mista contínua, a mesa inferior e parte da alma estão comprimidas, se a alma do perfil não tiver rigidez suficiente para evitar a flexão lateral, ela distorcerá gerando um deslocamento lateral e um giro na mesa comprimida, caracterizando um modo de flambagem denominado flambagem lateral com distorção (FLD). O procedimento de verificação à FLD da EN 1994-1-1:2004 originou o método de cálculo da ABNT NBR 8800:2008, entretanto a EN 1994-1-1:2004 não fornece expressão para o cálculo do momento crítico elástico, enquanto a ABNT NBR 8800:2008 prescreve uma formulação proposta por Roik, Hanswille e Kina (1990) desenvolvida para vigas mistas com perfis de alma plana. Embora as normas prescrevam um método de verificação à FLD para vigas mistas com perfis de alma plana, poucos estudos têm sido feitos sobre esse estado-limite. Além disso, tanto a ABNT NBR 8800:2008 quanto as normas internacionais não abordam perfis de alma senoidal. Neste trabalho, foram implementadas análises de flambagem elástica, com auxílio do software ANSYS 14.0 (2011), em modelos de elementos finitos que retratem o comportamento à FLD de vigas mistas de aço e concreto com perfis de alma plana e senoidal. Os modelos numéricos foram constituídos pelo perfil de aço, por uma mola rotacional que restringe parcialmente o giro da mesa superior e uma restrição ao deslocamento lateral, ao longo de todo o comprimento da viga. Os resultados numéricos são comparados com os obtidos pelas formulações de Roik, Hanswille e Kina (1990) e de Hanswille (2002), adaptadas para levar em consideração a corrugação da alma do perfil de aço. Para avaliação das formulações supracitadas e da consistência da modelagem numérica adotada, o momento crítico elástico foi determinado para vigas mistas com perfis de aço de alma plana. Como resultado, um método para o cálculo do momento crítico elástico de vigas mistas de alma senoidal é proposto. / The composite steel-concrete beams have been widely used in the constructions of buildings and bridges. The interaction between the steel and concrete leads to economic structures, because it is possible to take out the best of what each material can offer. In the negative moment region of continuous composite beams, the bottom flange and part of the web are compression. If the web of the steel profile doesn’t have enough stiffness to avoid the lateral flexural, the flange will displaced laterally. This instability is known as distortional lateral buckling. The procedure for verification the distortional lateral buckling of EN 1994-1-1:2004 originated the calculation method of ABNT NBR 8800:2008. But the EN 1994-1-1:2004 do not offer the expression to determine the elastic critical moment while the ABNT NBR 8800:2008 prescribes a formulation proposed by Roik, Hanswille e Kina (1990) developed for composite beams with plane web profiles. Even though the standards prescribe the verification of distortional lateral buckling for the composite beams with plane web profiles, few studies have been made about this limit state. Moreover, the ABNT NBR 8800:2008 and international standards do not approach about sinusoidal-web profiles. In this paper, was implemented elastic buckling analysis in finite element models using the software ANSYS 14.0 (2011). These models describe the behavior of distortional lateral buckling of composite beams with plane web and sinusoidalweb profiles. The numeric models were composed by steel profile, rotational spring and lateral restraint, both applied along the beam span to restrain the steel top flange. The numerical results are compared with the formulation of Roik, Hanswille e Kina (1990) and Hanswille (2002), adapted to consider the corrugation of the sinusoidal-web profile. To evaluate the formulations and consistency of the numerical model, the elastic critical moment was determined for composite beams with plane web profile. Finally, a procedure for determining elastic critical moment of composite beams with sinusoidal-web profile is proposed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:30:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 105509.pdf: 3498498 bytes, checksum: 7883fc3efa975746a88e4cefc44f91e2 (MD5) Previous issue date: 1996 / Análise dos conceitos que regem a propagação de potência em componentes estruturais tipo barras e vigas, essenciais na identificação de fontes de energia e dos principais caminhos de propagação. É apresentada uma formulação baseada nos conceitos de reciprocidade, que permite a determinação do fluxo de potência em componentes acoplados considerando a união como rígida e flexível. Os resultados analíticos são comparados aos obtidos experimentalmente através do método da intensidade estrutural.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:09:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 104620.pdf: 19527114 bytes, checksum: 31d185869e6b6e89df94b769eb0b2b5c (MD5) Previous issue date: 1996 / Análise da aplicação do Método do Fluxo de Potência usando funções de mobilidade em estruturas compostas por vigas, em forma de grelha. O objetivo é qualificar os principais tipos de ondas na transmissão de energia e obter a resposta dinâmica da estrutura. Calculou-se o fluxo de potência entre duas vigas unidas em L, considerando todos os tipos possíveis de acoplamento de ondas. Para a determinação da resposta, foi utilizado o Método da Mobilidade, onde a estrutura é separada em subestruturas menores e para cada uma são montadas equações de movimento. São determinados os esforços nas uniões e a resposta é determinada a partir destes esforços. As subestruturas utilizadas foram vigas dispostas em L ou em T. As vantagens são a obtenção determinística da resposta, para freqüências discretas e a necessidade de se determinar os esforços apenas nas uniões. Resultados analíticos para algumas configurações de vigas, são comparados com os obtidos numericamente, pelo Método de Elementos Finitos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, 1997 / Made available in DSpace on 2016-01-08T22:26:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 108714.pdf: 14850722 bytes, checksum: 87c879d522f41c53f9aaf3920e4ce367 (MD5) Previous issue date: 1997 / Este trabalho busca conhecer o comportamento dinâmico de estruturas tipo placas reforçadas por vigas, através de três parâmetros fundamentais da Análise Estatística Energética, que são: a energia vibratória, a densidade modal e os fatores de acoplamento. Para calcular esses parâmetros, é necessário obter as médias espaciais de espectros de velocidade e de mobilidade. Essas curvas de resposta em freqüência são obtidas utilizando-se o Método de Elementos Finitos. Como forma de avaliação, os resultados numéricos são confrontados com resultados experimentais, obtidos em modelos de tamanho reduzido, e de resultados analíticos conhecidos, de placas sem reforços. Dessa forma, no cálculo dos fatores de acoplamento, são analisadas três configurações diferentes para o posicionamento relativo das vigas de reforço, além do caso de placas sem vigas de reforço. Para a densidade modal, são analisadas uma placa sem reforços, uma com reforços e uma estrutura de grande porte. A comparação entre resultados obtidos de placas com reforços e de placas sem reforços visa avaliar as diferenças de comportamento dinâmico entre as mesmas de forma a avaliar a possibilidade de simplificação das primeiras pelas últimas. De forma geral, a concordância entre os valores numéricos e os experimentais é boa. A variação no posicionamento das vigas mostra ter grande influência nos fatores de acoplamento, enquanto que a densidade modal mostrou-se pouco sensível a essa variação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:53:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 222480.pdf: 2330597 bytes, checksum: 8a3afefb03ded064d7f6e0f6ba13a443 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:03:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319283.pdf: 1737159 bytes, checksum: a8035ed3d32a8f2b3ebce4b0269c68c7 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho tem como objetivo a análise do fluxo de energia vibratória através de um tubo de polímero para uma carcaça típica de compressor hermético. Um material polimérico resistente à temperatura e à pressão de trabalho foi caracterizado, obtendo-se as propriedades mecânicas em função da frequência e da temperatura. Um modelo analítico de viga Timoshenko foi considerado na representação das vibrações em um tubo reto submetido a uma força axial, proporcionada pela pressão interna. Um modelo numérico em Elementos Finitos foi também desenvolvido para a análise dos efeitos da pressão interna e de curvaturas. Por fim, um comparativo foi realizado, referente ao fluxo de energia, com um tubo metálico convencional usado em compressores herméticos. <br> / Abstract : This work's objective is to analyze the vibratory power flow through a polymer tube to a typical compressor housing. Working temperature and pressure resistant polymer material was characterized, obtaining its mechanical properties with respect to temperature and frequency variation. Analytical Timoshenko?s beam model was considered in the representation of a straight tube submitted to an axial force, provided by internal pressure. It was also developed a numerical finite elements model to the internal pressure and curvature effects analisys. Lastly, one comparative power flow analysis between a conventional metallic tube and a polymer tube was performed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T04:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 242890.pdf: 3920255 bytes, checksum: e81f5317678790dddc294325d686278c (MD5) / Plataformas offshore de prospecção e produção de petróleo caracterizam-se por possuírem um grande número de máquinas e equipamentos de grande porte instalados diretamente sobre a estrutura principal. As vibrações geradas por estas máquinas propagam-se com relativa facilidade através da estrutura, atingindo as áreas de alojamentos e de recreação onde os níveis de ruído devem ser cuidadosamente controlados a fim de evitar o stress excessivo aos seus ocupantes, o que pode causar sérios problemas de segurança e produtividade. Estas máquinas são, na maioria das vezes, fixadas rigidamente aos pisos dos vários ambientes das plataformas, apoiadas sobre vigas de reforço, que por sua vez estão unidas à estrutura principal. As vibrações transmitem-se estruturalmente, principalmente as componentes de baixas freqüências que são pouco atenuadas pela estrutura e pelas reflexões nas descontinuidades. O objetivo principal deste trabalho consiste em analisar a influência da base de fixação de máquinas, denominadas skid, no fluxo de energia vibratória para a estrutura de plataformas, compostas basicamente de placas reforçadas por vigas. Neste estudo foi considerado um perfil típico de viga (tipo C) para a construção da base da máquina. A análise foi desenvolvida através de modelos de Elementos Finitos, considerando diversas formas de fixação da base à placa principal, que serve de apoio ao conjunto. Os efeitos das vigas de reforço da placa principal sobre a capacidade desta em absorver energia vibratória também foram analisados, bem como os efeitos de variação da geometria das vigas que formam a base.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-20T01:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 189597.pdf: 1129213 bytes, checksum: 656a4a4a14cbb01f44d5c8b25bd1bc17 (MD5) / O dimensionamento e detalhamento de vigas de concreto protendido é um processo iterativo demandando muito trabalho rotineiro de engenharia. Como conseqüência tem-se a introdução de simplificações com perda de precisão nos resultados. Programas computacionais para o projeto de elementos estruturais de concreto protendido ainda são poucos. Neste trabalho, foram desenvolvidos procedimentos e rotinas computacionais, para o dimensionamento aos Estados Limites de Serviço, de vigas simplesmente apoiadas de concreto protendido, pós-tracionadas. Pretende-se com a disponibilização desta ferramenta computacional estimular a utilização do concreto protendido, além de contribuir para a obtenção de soluções melhores em termos técnicos, econômico-financeiros, sociais e ambientais. Fornecendo o vão e o carregamento da viga, o nível de protensão desejado e as características dos materiais a serem utilizados na sua fabricação, o programa indicará o módulo de resistência mínimo que deve ter a seção transversal. Adotada uma seção transversal para a viga, o programa escolherá automaticamente os cabos de protensão, visando minimizar o consumo de aço. O lançamento dos cabos de protensão é feito de forma semi-automática, ou seja, com a participação do usuário. Com o traçado dos cabos definido serão calculadas as perdas de protensão e a seguir as tensões normais nas bordas das diversas seções, para que possam ser comparadas com as tensões limite. O aplicativo foi desenvolvido na linguagem de programação Visual Basic. As rotinas consideram os conhecimentos atuais da técnica do concreto protendido. São apresentados vários exemplos de vigas resolvidas com o programa desenvolvido. Os resultados, obtidos com o programa, foram comparados aos obtidos por outros autores. Estudou-se a utilização da região delimitada pelas curvas limite para fins de lançamento automático dos cabos de protensão. Com base nos gráficos da força de protensão após as perdas, feitos pelo aplicativo, foram obtidas conclusões importantes com relação às perdas de protensão.