Orientador: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Resumo: Este trabalho trata do desenvolvimento, análise e validação das equações do movimento de vigas flexíveis girantes formulada pelo método dos Elementos Finitos. A modelagem da viga é feita através do modelo proposto de viga de Euler-Bernoulli e a deformação é representada pelo tensor de deformação de Green-Lagrange. As equações globais para os modos longitudinal, lag e flap são obtidas pelo método de energia de Lagrange e a discretização é feita pelo método dos Elementos Finitos. São propostos modelos de viga elementar com dois e três graus de liberdade por nó e sua validação é feita, num primeiro momento, pela comparação das frequências naturais e posteriormente pela resposta, em regime transiente, dos deslocamentos da viga, através da comparação dos resultados obtidos com os dados disponíveis na literatura, sendo que a influência do acoplamento entre os modos longitudinal e lag é investigada para a dinâmica em regime transiente. O trabalho termina comentando as potencialidades da proposta apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e apontamentos para o desenvolvimento de trabalhos futuros. / Abstract: This work deals with the development, analysis and validation of the motion equations of the flexible rotating beams formulated by the Finite Element method. The beam modeling is done through the proposed Euler-Bernoulli beam model and the deformation is represented by the Green-Lagrange deformation tensor. The global equations for the longitudinal, lag and flap modes are obtained by the Lagrange energy method and the discretization is done by the Finite Element method. A discrete beam model with two and three degrees of freedom per node is proposed and its validation is done, firstly, by comparing the natural frequencies and later by the transient response of the beam displacements, by comparing the results obtained with the data available in the literature, and the influence of the coupling between the longitudinal and lag modes is investigated for the transient dynamics. This work is concluded presenting the potentialities of the design methodology proposed and future developments to be implemented. / Mestre

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica / La presente investigación corresponde a un estudio numérico del sistema viga-conexión DBT sometido a carga monotónica, con el objetivo de comparar los resultados numéricos, con los teóricos establecidos en el FEMA 350. La elección de los sistemas vigas conexión, se logró mediante un proceso de prueba y error de 4 estructuras destinadas al uso habitacional que fueron modeladas como marcos sismorresistentes en 2D sometidas a la combinación de cargas gravitacionales y dinámicas de diseño hasta cumplir con las disposiciones establecidas en la NCh 433 Of 2009. La primera parte corresponde a una revisión bibliográfica. Con esta se ha construido un marco teórico que permite entender el comportamiento del sistema viga -conexión. Una vez determinados los posibles modos de falla que controlan el comportamiento de los sistemas, se ha diseñado una serie de 24 especímenes con 4 posibles modos de falla teóricos. Esta serie, denominada DBT será estudiada en esta investigación de forma numérica mediante la construcción de modelos de elementos finitos y luego los resultados serán correlaciones con aquellos determinados de manera teórica. La segunda parte es la construcción de un modelo computacional de elementos finitos con el software ANSYS en su versión 15. Corresponde a un modelo 3D, este considera las no linealidades de los materiales y discontinuidades geométricas. La primera y segunda validación se realizó comparando la curva de comportamiento de la conexión aislada y el sistema viga-conexión con los estudios realizados previo a esta tesis. La tercera parte es el estudio de la respuesta monotónica del sistema mediante el modelo de elementos finitos para cada modo de falla considerado. De esta manera se ha podido comparar con los modos de falla teóricos en la etapa de diseño. Se determinó que existe una buena correlación entre los valores de momento numéricos y teóricos y que la rotulación plástica de la viga, es el mecanismo que disipa la mayor cantidad de energía. Además, la degradación de rigidez en la conexión, es producto de un estado inicial y de término del desplazamiento del perno a corte, hasta que entra en contacto con la perforación del alma, que gracias a la relajación que otorga el aplastamiento del ala de la viga, es que los pernos sometidos a corte y tracción no fallan, que la rigidez para el modo de falla por apalancamiento y fractura del área neta, están de mejor manera representadas teóricamente por la estipulada en el AISC 2010 y FEMA 350 (2000), respectivamente. En futuras investigaciones, se debe completar el modelo, someterlos a una mayor rotación para gatillar la fractura del área neta de la T stub.

Neste trabalho, estudamos a modelagem de um sistema de N vigas interconectadas entre si, onde um de seus extremos está engastado e o outro está submetido a um mecanismo dissipativo do tipo friccional. Mostramos a boa colocação do modelo, usando a teoria de semigrupos; e usando o método de energia, provamos que o sistema é exponencialmente estável. Finalmente, através dos métodos numéricos, confirmamos estas propriedades para o correspondente modelo discreto. Fazemos a modelagem numérica e obtemos gráficos que mostram a evolução da solução do modelo. / In this work, we study the modell of a system of N beams interconnected with each other, where one of its ends is clamped and the other is submitted to a dissipative mechanism of frictional type. We show that model is well posed, using the semigroup theory, and using energy method, we prove that the system is exponentially stable. Finally, through numerical methods, we con_rm these properties for the corresponding discrete model. We obtain the numerical modeling and graphics showing the evolution of the modell solution.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-07-27T15:50:24Z No. of bitstreams: 1 118078.pdf: 1059960 bytes, checksum: b80012a6f7a9a85bff1eb2c0d6549f51 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-27T15:50:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 118078.pdf: 1059960 bytes, checksum: b80012a6f7a9a85bff1eb2c0d6549f51 (MD5) Previous issue date: 1970-07 / O problema abordado neste trabalho é o da determinação e análise das equações que regem o fenômeno de vibrações transversais de vigas sandwich submetidas a cargas axiais de compressão, bem como a análise das cargas críticas de instabilidade pelo processo dinâmico. Foram estudados os casos correspondentes a diversas condições de contorno, e obtidas as respectivas equações de frequência. São apresentados, também, gráficos e tabelas, através dos quais se pode verificar o comportamento das frequências naturais de vibração e da carga de instabilidade, em função da variação da rigidez ao cisalhamento das vigas sandwich. / The problem undertaken is this work is to determine and analyze the equations of lateral vibrations of sandwich beams with an axial compressive load, as well as the analysis of the instability loads by a dynamic method. Some cases, corresponding to several boundary conditions, were studied and the respective frequency equations were established. The behavior of the natural frequencies with the variation of the compressive load is plotted for several values of the shear stiffness of the sandwich beams. Numerical tables give the results for each case of boundary conditions.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-07-27T16:09:24Z No. of bitstreams: 1 132610.pdf: 3206140 bytes, checksum: 270e317b67a9035d167ab17d2707f536 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-27T16:09:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 132610.pdf: 3206140 bytes, checksum: 270e317b67a9035d167ab17d2707f536 (MD5) Previous issue date: 1973-04 / O objetivo do presente trabalho é estudar o comportamento dinâmico de placas quando solicitadas por cargas móveis ou por impulsos (função do tempo) definidos matematicamente. Inicialmente apresenta-se uma formulação variacional da dinâmica das placas delgadas e aplica-se a esta formulação o método dos elementos finitos. A seguir são apresentados três tipos de elementos (triangular com 9 graus de liberdade, retangular com 12 graus de liberdade e retangular com 16 graus de liberdade ) e são obtidos resultados numéricos para os casos de vibrações livres e forçadas. É apresentado um programa automático que permite determinar as propriedades vibratórias de uma placa, assim como a resposta a cargas fixas e a cargas móveis (concentradas e distribuídas). O programa foi desenvolvido num computador IBM 1130 com 32 K de memória interna. / The main purpose of the present work is to study the dynamic behavior of plates under specified time-varying loads and moving forces. Initially a brief exposition of the variational formulation concerning the dynamics of thin plates is presented and the finite element method is applied to this formulation. Three types of elements are presented (triangular with 9 degrees of freedon, retangular with 12 degrees of freedon and retangular with 16 degrees of freedon). Numerical results are obtained for free and forced vibrations. An automatic program has also been formulated to allow the determination of the vibration properties of a plate and also the response to time-varying loads and to moving forces (concentrated or distributed). This program was developed for an IBM 1130, 32 K, internal memory.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-07-27T16:18:00Z No. of bitstreams: 1 133675.pdf: 1178137 bytes, checksum: 8949ee9e5bbd974c790632e00b21411d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-27T16:18:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 133675.pdf: 1178137 bytes, checksum: 8949ee9e5bbd974c790632e00b21411d (MD5) Previous issue date: 1973-10 / O método dos Elementos Finitos é usado no presente trabalho visando uma análise estática e dinâmica de vigas sandwich submetidas a cargas axiais, bem como para a determinação das cargas críticas de instabilidade. Os elementos desenvolvidos são, também, aplicáveis a vigas onde deformações, devido ao esforço cortante, são significantes. Programas foram desenvolvidos para ambas as análises, estática e dinâmica. É feita a análise estática de uma viga sandwich em balanço e obtida a sua resposta a uma carga transversal dinâmica. É analisada, também, a convergência dos resultados e comparado o uso de ambas as matrizes de massa, consistente e diagonal. / In view of the static and dynamic analysis of sandwich beams submitted to axial loads as well as for the determination of instability critical loads the Finite Element Method has been used in the present work. The developed elements are also applied to beams where the shear strain has been taken into account. Programs have been developed both to the static and the dynamic analysis. The static analysis of a Cantilever sandwich beam has been done and for dynamical transversal load its response was obtained. The convergency of the results has been also analysed and compared the use of both consistent and diagonal mass matrices.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-07-28T16:48:43Z No. of bitstreams: 1 136330.pdf: 1067547 bytes, checksum: fccbe16068a54f31046a8f3b933b9678 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-28T16:48:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 136330.pdf: 1067547 bytes, checksum: fccbe16068a54f31046a8f3b933b9678 (MD5) Previous issue date: 1974-02 / Aplicou-se o Método dos Elementos Finitos à análise de vigas e placas assentes sobre o solo. Este é considerado como um meio elástico linear, homogêneo e isotrópico. São feitas algumas considerações sobre o real comportamento do solo, bem como sobre as maneiras usuais de se caracterizar esse comportamento no caso particular do problema em questão. Os efeitos devido a separações que porventura ocorram entre as superfícies de contato foram considerados. É apresentado um programa automático para o cálculo de placas retangulares (ou placas que possam ser discretizadas por meio de retângulos) e vigas sobre um meio elástico. / The Finite Element Method was applied to analyse beams and plates resting on soil considered as an isotropic, homogeneous and linear elastic medium. Some considerations about the actual behaviour of the soil and about the usual assumptions used to solve this and similar problems are discussed. The effects of eventual separation of contact surfaces are taken into account. A complete computer program for the calculation of rectangular plates and beams is presented. This program can also handle plates wich can be decomposed into rectangles.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-08-15T13:43:22Z No. of bitstreams: 1 136326.pdf: 2034983 bytes, checksum: 358b0099defd635b3dbc7a9082dfdeb2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-15T13:43:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 136326.pdf: 2034983 bytes, checksum: 358b0099defd635b3dbc7a9082dfdeb2 (MD5) Previous issue date: 1974-08 / Foram ensaiados vinte dentes em dez vigas de concreto leve sendo cinco armadas e cinco protendidas com fios aderentes. Foram usados cinco detalhes diferentes de armadura para o dente. Os dentes foram armados de forma a se estudar rupturas por escoamento da armadura e rupturas por esmagamento da biela de concreto. Estudou-se a influência da protensão no comportamento dos dentes e concluiu-se que ela não é importante. É apresentada uma comparação de rigidez dos dentes para os diversos detalhes de armadura. São feitas considerações sobre os métodos de cálculo da reação de apoio última. Muitos ensaios resultaram em rupturas de ancoragem da armadura longitudinal de tração e são feitas sugestões sobre o modo de garantir esta ancoragem. / Tests on twenty half-joints (tooth-shaped end of a beam) of ten ligthtweight concrete beams were carried out. Five were reinforced concrete beams and five prestressed concrete beams. Five different joint reinforcement details were tested. The joints were reinforced so that reinforcement yielding failures and failures by crushing of the concrete strut could be studied. The prestress influence on the half-joint behavior was studied and tests showed that it is not important. A comparison of the half-joint stiffness for the different reinforcement details is shown. Studies on the methods of calculating the ultimate bearing reaction are presented. Many tests resulted in bond failures of the beam tensile reinforcement. Reinforcement procedures are suggested.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-08-15T17:05:22Z No. of bitstreams: 1 137203.pdf: 3859577 bytes, checksum: 7415aafb4a2db5a380146229de96cf72 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-15T17:05:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 137203.pdf: 3859577 bytes, checksum: 7415aafb4a2db5a380146229de96cf72 (MD5) Previous issue date: 1974-11 / Neste trabalho estuda-se a flexão de vigas de concreto de agregado leve armado com aço comum, visando a verificação, para este tipo de concreto, da aplicabilidade das recomendações do Comité Européen du Betón - Federatión Internationale de la Precontrainte (CEB-FIP). Os 12 modelos ensaiados têm as mesmas dimensões, constituindo 6 pares de vigas diferindo apenas na percentagem geométrica de armadura. Os resultados dos ensaios são comparados com a análise teórica realizada a partir das recomendações do CEB-FIP. / The subject of this dissertation deals with the bending analysis of light. Our final aim is to compare the experimental results with the CEB-FIP standards for this type of concrete. Twelve specimens were tested. All the beams tested were casted with the same geometry and dimensions, only the geometrical percentage of the reinforcement was a varied for each pair of beams. The experimental results are compared with those obtained by theoretical analysis taking into account the CEB-FIP recommendations.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-08-16T14:19:24Z No. of bitstreams: 1 141342.pdf: 2369360 bytes, checksum: f523a43a0332dc6f364deef32d993d4f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T14:19:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 141342.pdf: 2369360 bytes, checksum: f523a43a0332dc6f364deef32d993d4f (MD5) Previous issue date: 1975-12 / A análise dinâmica de pontes é apresentada, sendo a ponte idealizada como uma viga elástica sob a ação de cargas concentradas móveis constantes. Dá-se ênfase especial à resposta dinâmica de vigas Gerber. A estrutura é discretizada em elementos finitos e a análise feita pelo método da superposição modal. O elemento empregado leva em consideração os efeitos da inércia de rotação e da deformação por cisalhamento. Um programa FORTRAN para o computador Burroughs B6700 é desenvolvido. Alguns exemplos de pontes rodoviárias e ferroviárias existentes são estudados. Os resultados são comparados com soluções analíticas e numéricas conhecidas e a eficiência do programa é analisada. / The dynamic analysis of bridges is presented, being the bridge idealized as an elastic beam under the action of moving constant forces. Special emphasis is given to the dynamic behavior of cantilever bridges. The structure is discretized in finite elements and the analysis is conducted by means of the modal superposition method. The element which is used takes into account the effects of rotary inertia and shear deformation. A FORTRAN program for the Burroughs B6700 computer is developed. Some example of existing highway and railway bridges are studied. The results are compared with known analytical and numerical solutions and the efficiency of the program is analysed.