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.

As vigas mistas de aço e concreto têm sido empregadas cada vez mais como uma solução em problemas de engenharia, o que pode ser verificado em estruturas de pontes e viadutos. Também em estruturas de edifícios onde se procure maior leveza ou vencer maiores vãos, esse tipo de solução é empregada. Efetivamente uma viga mista permite empregar os materiais que a compõe de modo ótimo. Quando se fala em vigas mistas a protensão externa é uma solução que pode ser empregada como reforço estrutural, ou para aumentar a capacidade de carga da estrutura. A mesma também pode ser considerada desde a etapa de projeto com o objetivo de se obter uma estrutura mais leve. Verifica-se uma carência de material de referência quanto ao dimensionamento de vigas mistas submetidas à protensão externa. Nesse contexto, o trabalho proposto busca estudar esse assunto através da implementação de um algoritmo para consideração da protensão externa num código computacional existente. Esse trabalho segue a linha dos trabalhos que têm sido desenvolvidos no CEMACOM associados com esse tema. Basicamente foram implementados dois tipos de elementos para simulação dos cabos de protensão e um elemento de contato para simular o escorregamento entre os cabos de protensão e os desviadores intermediários. Vários exemplos são apresentados e os resultados obtidos comprovam o funcionamento adequado do código implementado. / Nowadays the composite steel and concrete beams have been increasingly used as a solution in engineering problems; this fact can be verified on bridges and viaducts structures. Also in building structures where the engineers look for greater lightness or gain larger spans, this type of solution is employed. Effectively a composite beam allows you to use the materials that compose in the optimal mode. When a composite beam externally prestressed is used as a structural solution could be for reinforcement, or to increase the load capacity of the structure. The same can also be seen from the design step in order to obtain a lighter structure. There is a lack of reference material in the design of composite beams subjected to external prestressing. In this context, the proposed work aims to study this issue by implementing an algorithm for consideration of external prestressing in an existing computational code. This dissertation follows the line of works that has been developed in the CEMACOM associated with this theme. Basically were implemented two types of elements for simulation of prestressing tendons and a contact element to simulate the slip between the prestressing tendons and intermediate deviators. Several examples are presented and the results demonstrate the proper functioning of the implemented code.

O objetivo deste trabalho é calcular as vibrações forçadas de uma viga longa e fina descrita pela equação de Euler-Bernoulli com a influência de uma força axial e da carga f(t, x ). Os cálculos simbólicos são realizados utilizando a base espectral clássica, obtida a partir das raízes da equação característica , e a base dinâmica, caracterizada pelas condições iniciais impulsivas. São apresentados resultados simulados da função de Green com diversas condições de contorno e das vibrações forçadas em vigas apoiadas em uma extremidade livre, fixa, deslizante e apoiada na outra, sujeitas a ação de cargas do tipo pontuais e oscilatórias. / The objective of this work isto calculate the forced vibrations of a long and fine beam described by the equation of Euler-Bernoulli with the influence of an axial force and of the load f(t,x). The symbolic calculations are accomplished using the classical spectral basis, obtained starting from the roots of the characteristic equation, and the dynamical ba.sis, characterized by the impulsive initial conditions. Simulations for the Green function and forced vibrations are presented for a beam supported at one end and free, fastened, sliding and supported at the other end and subject to the action of punctual and oscillatory loads.

O objetivo deste trabalho é a obtenção dos modos normais e das freqüências naturais de vigas com condições de contorno não-clássicas, descritas pelo modelo estrutural de Euler-Bernoulli. Para a obtenção dos modos são consideradas duas bases, a base espectral clássica e a base dinâmica associada à resposta impulso do modelo. O deslocamento de uma viga sob ação de uma força periódica é obtido através da análise modal e apresentado de maneira gráfica para as diversas condições de contorno. / The objective of this work is the obtention of the normal modes and natural frequencies of beams with non-classical boundary conditions described by t he structural Euler-Bernoulli model. For this, two basis are considered, a classical spectral basis and the dynamical basis associated with the impulse response of the model. The displacement of a beam under the action of a periodic force is obtained through modal analysis and presented graphically for such various boundary conditions.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, 2008. / Submitted by Kelly Marques (pereira.kelly@gmail.com) on 2009-10-21T17:24:55Z No. of bitstreams: 1 2008_Airton Mauro de Lara Santos.pdf: 729182 bytes, checksum: 85dd5fe8b4b289a97433d412060b9282 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2009-11-23T11:49:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_Airton Mauro de Lara Santos.pdf: 729182 bytes, checksum: 85dd5fe8b4b289a97433d412060b9282 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-23T11:49:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_Airton Mauro de Lara Santos.pdf: 729182 bytes, checksum: 85dd5fe8b4b289a97433d412060b9282 (MD5) Previous issue date: 2008 / Os produtos engenheirados de madeiras (PEM) vêem se expandindo globalmente, estes são produzidos a partir da junção de mais de um composto de madeira, utilizando a melhor propriedade de cada um desses elementos, dando qualidade e eficiência as estruturas. As vigas em “I” pré-fabricadas de madeira, que usam painéis estruturais para o material da alma e a madeira serrada de pequena dimensão ou compostos estruturais de madeira - structural composite lumber (SCL) para os flanges, são consideradas a segunda geração dos PEM. Este produto substitui a utilização de grandes volumes de madeira serrada em aplicações de assoalho e telhado, para os edifícios residenciais e comerciais. Os objetivos do presente trabalho foram de estimar para as vigas em “I” por meio de modelos teóricos a rigidez a flexão (EI), módulo de ruptura (fM) e flecha (δ), e comparar estes valores com os valores obtidos experimentalmente por meio de ensaios de flexão estática; e comparar as vigas em “I” produzidas com diferentes compostos. Foram produzidos dois tipos de vigas em “I” uma com os flanges de painéis de lâminas paralelas (LVL) e alma de compensado e outra com os flanges de LVL e a alma de chapas de fibras orientadas (OSB). A alma e os flanges foram ensaiados para que suas propriedades fossem utilizadas nos modelos teóricos. Depois de realizados os ensaios de flexão estática os valores experimentais foram comparados por análise da variância com os valores teóricos. Para as vigas em “I” com alma de compensado somente para o fM não foi observada diferença significativa entre os valores experimentais e teóricos, para as demais variáveis EM e δ observou diferenças significativas. Para as vigas em “I” com a alma de OSB todas as variáveis estudadas, EM, fM e δ, não apresentaram diferenças significativas entre os valores teóricos e experimentais. As vigas em “I” com a alma de OSB apresentaram valores médios de EM e fM, 14.923e 28,7 MPa, superiores aos valores médios 10.115 e 20,0 MPa para EM e fM das vigas em “I” com alma de compensado. Para as vigas em “I” com alma de OSB foi possível estimar de forma confiável os valores de EM, fM e δ, validando assim os modelos teóricos utilizados, já para as vigas com alma de compensado os modelos não puderam ser validados, por apresentarem diferenças significativas entre os valores teóricos e experimentais. As vigas em “I” com alma de OSB apresentaram melhores propriedades mecânicas do que as vigas em “I” com alma de compensado, além de valores de δ inferiores. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The engineered wood products (EWPs) are products that have expanded globally. They are produced from the junction of more than one wood composite, using the best property of each one, providing qualified and efficient structures. The wood I-joists are produced using structural panels on the web and lumber or structural wood composite lumber (SCL) on the flanges. They are considered as the second generation of EWPs. This product replaces the use of large quantity of timber in floor and roof applications for both residential and commercial buildings. The aims of the study were to estimate theoretically the bending stiffness (EI), modulus of rupture (fM) and deflection (δ), and compare it with the values obtained experimentally. Further study was done to evaluate the effect of web type on these variables. Two types of I-joist were produced: oriented strand board (OSB) webbed I-joist and plywood webbed I-joist. For plywood webbed I-joist the results pointed out that no significant difference between the experimental and theoretical fM values were observed. However, for EM and δ significant differences were identified. On the other hand, for OSB webbed I-joist significant differences between theoretical and experimental values of the evaluated variables were not identified. The I-joist with the web of OSB showed mean values of EM and fM, 14,923 and 28.7 MPa, above the average values 10,115 and 20.0 MPa for EM and fM the I-joist with web of offset. For I-joist with web of OSB was possible to estimate reliable data of EM, fM and δ, thus validating the theoretical models used. For the plywood webbed I-joits the models could not be validated, due to significant differences between the experimental and theoretical values. The OSB webbed I-joist presented better mechanical properties than the plywood webbed I-joist and also lower values δ.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-05-19T19:46:33Z No. of bitstreams: 1 2009_MarianaMartinoCaldeira.pdf: 2415377 bytes, checksum: a63534ac9e52e6c463101674985c96dc (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-05-21T16:35:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_MarianaMartinoCaldeira.pdf: 2415377 bytes, checksum: a63534ac9e52e6c463101674985c96dc (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-21T16:35:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_MarianaMartinoCaldeira.pdf: 2415377 bytes, checksum: a63534ac9e52e6c463101674985c96dc (MD5) Previous issue date: 2009 / Existe atualmente um grande interesse da comunidade científica nas pesquisas baseadas em métodos numérico-computacionais para a identificação de danos em estruturas como forma de se obter algoritmos confiáveis para auxiliar na inspeção e no diagnóstico estrutural via exames não-destrutivos. A tarefa de inspeção estrutural é uma etapa primordial para a adequada manutenção que deve ser dada às estruturas, principalmente às infra-estruturas, tais como pontes, tubulações de petróleo e viadutos, entre outras. Os métodos numérico-computacionais destacam-se por suas peculiaridades de menor custo financeiro e tempo de execução quando comparados aos custos elevados de diagnósticos gerados por exames não-destrutivos convencionais, como raio-x ou ultra-som, para citar alguns. Entretanto, o problema de detecção de danos estruturais revela-se um problema inverso, mal-postulado, e que tem características de não-unicidade de solução e instabilidade numérica, entre outras dificuldades. Esta pesquisa aborda um aspecto do Problema Inverso de identificação de danos em estruturas que é a análise de assinaturas. Estas assinaturas são aqui analisadas e escritas em termos de características de rigidez, deslocamentos às cargas estáticas e modos de vibrar das estruturas. Neste trabalho, o desempenho destas assinaturas é amplamente explorado com o auxílio gráfico e dos Programas Microsoft Excel e MATLAB 7.0 para as operações matriciais. Para se estudar o desempenho destas assinaturas, e a possibilidade de se localizar danos, estruturas simples, como vigas e pórticos são utilizadas nas aplicações reportadas neste trabalho. Os procedimentos numéricos estudados neste trabalho revelam algumas assinaturas com potencial eficaz na localização de danos em estruturas aporticadas planas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Currently, there is a great interest in the scientific community in the researches on numerical and computational methods to identify damages in structures. Such research seeks reliable algorithms to assist in the structural inspection and diagnosis usually done through non-destructive examinations. The structural inspection is essential for the appropriate maintenance of structures, especially for infrastructure such as bridges, oil pipelines and viaducts, among others. Numerical and computational methods are cheap and fast compared to high cost and time consuming non-destructive examination such as Xrays or ultrasound, just to name a few. However, the problem of detecting damages in structures is an inverse problem, ill-posed problem, with characteristics such as nonuniqueness of solution and numerical instability, among other difficulties. This research is concerned with one aspect of the inverse problem of identifying damage in structures which is the examination of structural signatures. These signatures are here analyzed and written in terms of structures’ stiffness, displacement response to static loads and vibration modes. In this work, the performance of these signatures is largely investigated with the aid of graphic analysis and Microsoft Excel and MATLAB 7.0 programs for matrix operations. To study the performance of these signatures, and the ability to locate damage, simple structures such as beams and frames are used in the applications reported in this research. The numerical procedures studied in this research show that some structural signatures have efficient potential for damage determination in planar frames.

Se resolverá una edificación multifamiliar completamente a nivel estructural. La presencia de vigas de un peralte mayor de la losa aligerada es poco estética en ambientes sociales, pero es de gran importancia a nivel estructural y la solución de ingeniería de este caso. Asimismo, se debe llegar a una compatibilización de todas especialidades comprendidas en el proyecto y, es por ello que el uso de vigas preesforzadas en edificaciones multifamiliares será de gran ayuda en la presente estructuración. Finalmente, se hará una comparación en cuanto a diseño y cálculo de una estructura con vigas peraltadas de concreto armado en su totalidad y, por otro lado, la combinación de vigas peraltadas y el uso de vigas postensadas. La resolución compete al diseño y cálculo estructural de una edificación multifamiliar de un semisótano, cuatro pisos y una azotea. La arquitectura propuesta tiene diversos ambientes sociales, los cuales se resolverán con las técnicas estructurales reglamentarias. Se cuenta con la presencia del EMS (Estudio de Mecánica de Suelos) proporcionado por el ingeniero especialista donde se brinda la capacidad portante (Kg/cm2) del terreno a cimentar y la profundidad de desplante Df (mts) donde debe ser la profundidad mínima del nivel de fondo de cimentación. / Tesis

As vigas mistas de aço-concreto vêm ganhando espaço no mundo e no Brasil. Sua grande vantagem é o aproveitamento das melhores propriedades que cada material apresenta. O aço possui excelente resposta para esforços tanto de tração como os de compressão e o concreto para esforços de compressão. As vigas mistas envolvem basicamente o perfil de aço, a laje de concreto, os conectores e as armaduras. Na interface destes materiais ocorrem fenômenos que merecem destaque, como grau de interação, cisalhamento na superfície de contato e separação vertical. Os procedimentos normalmente empregados em projetos de estruturas convencionais de concreto armado e de aço fornecem muitas respostas para questões semelhantes nas estruturas mistas, porém, no geral, não abordam a questão mais relevante que é a ligação entre o aço e o concreto. Na vizinhança dos conectores de cisalhamento, a laje da viga mista de aço e concreto está sujeita a uma combinação de cisalhamento longitudinal e momento fletor transversal, por isso a interface é a região que necessita de uma análise cuidadosa. Esses aspectos são os objetos principais da pesquisa. Adicionalmente são discutidos os procedimentos de projetos adotados pelas normas brasileira (NBR 8800-86), americana (AISC) e européia (EUROCODE 4): nas regiões de ligações entre os materiais por meio de conectores em perfis de aço sob lajes de concreto, no controle da fissuração em seções solicitadas por momentos negativos e nas armaduras transversais de costura. / The use of composite steel-concrete beams is increasing in Brazil and in the world, because this is to take advantage of the best properties of each material. Steel has an excellent response to compression and tension and concrete has to compression. Composite beams include basically the steel beam, concrete slab, connectors and reinforcement. Some phenomena in the interface of these materials must be considered, like the degree of interaction, shear in contact surface and uplift. The procedures normally taken in design of conventional structures of reinforced concrete and steel structures supply many answers to similar questions in composite structures, but, in general, they do not approach the most relevant question which is the bond between steel and concrete. The slab of composite steel-concrete beam is affected by a combination of longitudinal shear and transverse flexure, in the neighborhood of the shear connector. The analysis of the behavior of the slab and the reinforcement are main aspect of the work. In addition, some design procedures adopted by Brazilian Standard (NBR 8800-86), American Standard (AISC-2005) and European standard (EUROCODE 4) are discussed, in especial the related to connects, the crack control in sections with hogging moment and in transverse reinforcement.

O valor do momento crítico à flambagem lateral de vigas em regime elástico-linear é geralmente obtido na literatura técnica por meio de teorias aproximadas e definido apenas para alguns casos usuais. Entretanto, a utilização de modernas técnicas computacionais permite que o estudo da flambagem lateral não fique restrito apenas a esses casos. O objetivo deste trabalho é determinar o valor do momento crítico de vigas de aço em regime elástico-linear para diversos casos de carregamento e de vinculação, por meio de uma Teoria Não-Linear Geometricamente Exata. Estes resultados são comparados aos obtidos com o emprego de expressões baseadas em teorias aproximadas, em particular as normas de projeto NBR8800:1986, prAISC-LRFD:2003, prEN1993-1-1:2002 Stage 54 e prEN1999-1-1:2004 Stage 54. Com o emprego do programa de elementos finitos PEFSYS, realiza-se, para vigas tipo I bissimétricas, uma análise paramétrica que incorpora a faixa usual de utilização destas vigas em projetos usuais de edifícios. Estuda-se a influência da restrição ao empenamento e à rotação no plano ortogonal ao da flexão para quatro condições de vinculo nas extremidades da viga. Consideram-se ainda alguns casos adicionais, como carga aplicada fora do centro de torção e vínculos ao longo do vão, para mostrar o potencial do método de análise utilizado. / The elastic lateral buckling moment is generally obtained in technical literature by means of approximated theories, and defined just for some common cases. However, the use of recent computational techniques allows that lateral-torsional buckling’s study doesn’t remain restricted to this few cases. The intend of this work is to establish accurate values for the elastic critical moment of steel beams in several cases of loading and end-restraint, using a Geometrically Exact Nonlinear Theory. This results are compared with the ones derived from approximate theories, in particular, Brazilian code NBR8800:1986, American Specification prAISC-LRFD:2003, and European Prestandards prEN1993-1-1:2002 Stage 54 and prEN1999-1-1:2004 Stage 54. A parametrical analysis is performed for doubly-symmetric I-beams using the finite element program PEFSYS for usual range in conventional structures. The influence of warping and lateral rotation restraints is studied for four idealized support conditions. Some other cases, like transverse load applied above and below shear center and presence of bracings along the span, are accounted of to corroborate the validity and the powerful of this procedure.

Este trabalho procura desenvolver um novo modelo para análise estrutural de chapeamentos reforçados, que propõe ligar dois elementos estruturais de diferentes formulações, a saber: - Elementos de viga, analisados utilizando-se o método da rigidez, baseado na teoria linear de vigas, sendo, portanto, dentro das hipóteses inerentes à teoria , um método exato. Para tanto, desenvolve-se um novo elemento chamado viga excêntrica; - elementos de placa, analisados utilizando-se o método dos elementos finitos, podendo trabalhar com cargas em flexão e cargas no próprio plano acarretando um comportamento de membrana. O novo elemento de viga excêntrica é introduzido no programa SAP-VI (1) (podendo no entanto utilizar-se de outros programas), sendo realizados testes de interação com os elementos finitos de placa existentes no programa (2). O novo modelo revelou-se economicamente viável quando da sua utilização em chapeamentos reforçados, evitando-se a divisão em elementos finitos dos enrijecedores, que têm seu próprio comportamento dentro da teoria simples de vigas. / This work develops a new model for structural analysis of stiffened plating, involving two elements of different formulation, that is: - beam elements, analysed by the matrix method, based in the linear theory of beams, being then, with the hypothesis inherent to that theory, an exact method. For this purpose, it is developed a new element called \"eccentric beam\"; - plate elements, analysed by the finit element technique, working in bending and with loads in it\'s own plane, occasioning a membrane effect. The \"eccentric beam\" element is introduced in the SAP-IV (1) program (we might, however, use other programs). Tests were then carried out to assess the proper interaction of plate elements (2) and \"eccentric beam\". It was demonstrated that the new model is advantangeous when used in stiffened plating, avoinding the division in finite elements of the stiffeners.