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[en] INFLUENCE OF VISCOELASTICITY AND SHEAR ON THE DYNAMIC STABILITY OF BEAMS AND TUBES / [pt] INFLUÊNCIA DA VISCOELASTICIDADE E DO CISALHAMENTO NA ESTABILIDADE DINÂMICA DE VIGAS E TUBOS

OSCAR FABRICIO ZULETA INCH 12 August 2014 (has links)
[pt] As estruturas com cargas não conservativas podem perder a estabilidade por divergência, quando a amplitude da resposta estática se incrementa monotonamente, ou por flutter, através de oscilações com amplitudes exponencialmente crescentes. Neste trabalho estudam-se vários aspectos sobre o efeito do amortecimento e da deformação cisalhante na estabilidade dinâmica de vigas e tubos. Um programa computacional que permite obter cargas críticas e respostas no domínio do tempo é implementado, formulando as equações através do método dos elementos finitos. Comparam-se os resultados de vigas de Euler-Bernoulli e vigas de Timoshenko, considerando várias alternativas para a aplicação do amortecimento proporcional e viscoelástico. Tubos são modelados com elementos tridimensionais enriquecidos com modos adicionais incompatíveis. O amortecimento viscoelástico é introduzido na relação constitutiva do material, atuando sobre as deformações desviadoras. As cargas críticas dinâmicas são calculadas a partir do problema de autovalor característico, obtido aplicando a transformada de Laplace às equações de conservação de momentum. Nas análises dinâmicas um método implícito é utilizado para a integração do tempo e um algoritmo de segunda ordem na integração das relações constitutivas viscoelásticas. Os resultados mostram que para algumas formas de amortecimento, as respostas obtidas considerando a deformação cisalhante mudam qualitativamente o comportamento da carga crítica dinâmica, incluindo alguns paradoxos, conforme o amortecimento é incrementado. / [en] Structures with non-conservative loads can lose stability either by divergence, when static response amplitude increases monotonically, or by flutter, through oscillations with exponentially increasing amplitudes. Several aspects concerning the influence of damping and shear on the dynamic stability of beams and tubes are studied. A special-purpose computer program has been developed, enabling critical loads and time history responses to be obtained applying the finite element method to formulation of the equations. Results of Euler-Bernoulli and Timoshenko beams are compared for a number of alternative formulations of proportional and viscoelastic damping. Tubes are modeled with tridimensional elements implemented with additional incompatible modes. Viscoelastic damping is introduced in the constitutive relations of the material, acting on deviatoric strains. Flutter loads are calculated through the characteristic eigenvalue problem obtained applying the Laplace’s transform to the momentum equation. In the dynamic analysis an implicit method is used for time integration and a second order algorithm is used in the integration of viscoelastic constitutive relations. The results show that, for some types of damping, the responses obtained taking into account shear strains change qualitatively the behavior of the flutter load, including certain paradoxical phenomena, as damping is increased.
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[en] LOW-DIMENSIONAL REDUCED ORDER MODELS FOR THE NONLINEAR DYNAMIC ANALYSIS OF BEAMS AND PLANE FRAMES / [pt] MODELOS DISCRETIZADOS DE DIMENSÃO REDUZIDA PARA ANÁLISE DINÂMICA NÃO-LINEAR DE VIGAS E PÓRTICOS PLANOS

ELVIDIO GAVASSONI NETO 15 February 2008 (has links)
[pt] Um dos resultados fundamentais na mecânica clássica é que, para sistemas lineares com n graus de liberdade, existem n modos de vibração ortogonais e que as freqüências naturais são independentes da amplitude de vibração. Além disso, qualquer movimento da estrutura pode ser obtido como uma combinação linear desses modos. No caso de sistemas não-lineares, isto não mais se verifica e a relação entre freqüência, amplitude e os modos de vibração precisa ser determinada. A obtenção dessas informações para estruturas se dá em geral pelo uso de programas de análise não-linear baseados em uma formulação em elementos finitos. Contudo, isto é um procedimento custoso computacionalmente. Uma abordagem mais viável é o uso de modelos discretos compatíveis de baixa dimensão, por meio dos quais as freqüências e os modos não- lineares são obtidos. Neste trabalho é proposto um procedimento para a derivação de modelos de redução de dimensão para vigas e pórticos planos esbeltos. As equações diferenciais de movimento são obtidas a partir da aplicação das técnicas variacionais a um funcional não-linear de energia. A obtenção do modelo se dá através do emprego dos métodos de Ritz ou Galerkin para a redução espacial e do balanço harmônico para redução no tempo. Os modos lineares são utilizados como uma primeira aproximação para os modos não-lineares. As relações freqüência-amplitude são satisfatoriamente obtidas para vibrações livre e forçada (não-amortecida e amortecida). Entretanto, essas curvas apresentam, em geral, no regime não-linear, pontos limites, sendo obtidas, portanto, com uso do método do controle de comprimento de arco. Uma correção para o modo- linear é obtida com uso dos métodos dos elementos finitos e da perturbação. Um estudo paramétrico e das condições de contorno é apresentado para vigas. O comportamento não-linear de pórticos em L é também analisado. Para esses pórticos é estudada a influência de cargas axiais e da geometria. Os resultados são comparados com soluções analíticas encontradas na literatura. / [en] One of the fundamental results in classical mechanics is that linear systems with n degrees of freedom have n orthogonal vibration modes and n natural frequencies which are independent of the vibration amplitude. Any motion of the system can be obtained as a linear combination of these modes. This does not hold for nonlinear systems in which case amplitude dependent vibrations modes and frequencies must be obtained. One way of obtaining these informations for arbitrary structures is to use a nonlinear finite element software. However, this is a cumbersome and time consuming procedure. A better approach is to derive a consistent low dimensional model from which the nonlinear frequencies and mode shapes can be derived. In this work a procedure for the derivation of low dimensional models for slender beams and portal frames is proposed. The differential equations of motion are derived from the application of variational techniques to a nonlinear energy functional. The linear vibration modes are used as a first approximation for the nonlinear modes. The Galerkin and Ritz methods are used in the model for the spatial reduction and the harmonic balance method for the reduction in time domain. This allows the analysis of the free and forced (damped or undamped) vibrations of the structure in non- linear regime. However nonlinear resonance curves usually presents limit points. To obtain these curves, a methodology for the solution of non-linear equations based on an arc-length procedure is derived. Based on the finite element methods and using the basic ideas of the perturbation theory, a correction for the nonlinear vibration modes is derived. The influence of boundary conditions, geometric, and force parameters on the beam response is analyzed. The behavior of L frames is studied. For this kind of frame, the influence of axial loading and geometric parameters on the response is studied. The results are compared with analytical solutions found in the literature.
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Análise crítica do controle construtivo de pavimentos com a viga de Benkelman: aplicação ao caso da ampliação do Aeroporto Internacional Tom Jobim no Rio de Janeiro. / Critical analysis on the control of pavement construction using Benkelman beam: application to the case of the expansion of Tom Jobim International Airport in Rio de Janeiro.

Vellasco, Bruno Quilici 30 July 2018 (has links)
Há algumas décadas a viga de Benkelman vem sendo utilizada como um meio de controlar a qualidade das camadas de pavimento recém executadas, ao aferir as deflexões máximas na superfície dos materiais. Apesar disto, não existe qualquer referência que auxilie na determinação das deflexões admissíveis, uma vez que nenhuma norma técnica trata sobre os valores aceitáveis para a liberação das camadas. Neste contexto, as responsáveis pela definição dos parâmetros de controle passam a ser as projetistas, que muitas vezes não possuem conhecimento suficiente sobre os materiais de pavimentação para cumprir esta tarefa. O resultado disto são valores de controle sem fundamentos e inconsistentes, que são incapazes de representar de forma fidedigna as condições de campo, gerando uma série de dificuldades em obra. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo fazer uma reflexão crítica sobre o modo como as deflexões de controle são definidas pelas projetistas, analisando as considerações de projeto que podem levar a resultados incoerentes em campo e propondo diretrizes para o aperfeiçoamento desta prática. Para isto, foi feita uma revisão bibliográfica sobre os principais fatores que podem afetar os valores de módulos de resiliência dos materiais e, consequentemente, as medidas de deflexões. Complementarmente, foram revisados valores de módulos de resiliências obtidos em laboratório e retroanalisados em pista. Em seguida, foi estudado o caso da obra de ampliação do Aeroporto Internacional Tom Jobim no Rio de Janeiro, em que resultados insatisfatórios de deflexões obtidas em campo levaram a uma revisão dos parâmetros de controle, revelando os principais equívocos cometidos pela projetista e os pontos críticos do processo de determinação dos valores de controle. Com base nisto, foi feita uma análise crítica das deflexões revisadas, mostrando como a variação de alguns critérios e parâmetros pode afetar os resultados e o que isto representa em termos práticos para o controle deflectométrico. Por fim, foi realizado um refinamento dos valores de deflexões de controle definidos pela projetista. / For decades, the Benkelman beam has been used to assure the quality of pavement construction by measuring the maximum deflections on top of the materials. Nevertheless, there are neither technical standards nor any references that determine a range of acceptable values for deflection. In this context, the definition of these parameters of control is the responsibility of the designers, who mostly do not have the expertise to complete the task. Consequently, the control values tend to be inconsistent and unable to represent in a reliable way the site conditions, creating a number of constraints/shortcomings. Hence, the objective of this dissertation is to undertake a critical analysis on the way the acceptable deflections are determined by the designers, evaluating the project assumptions that can lead to incoherent results on site and proposing guidelines for the improvement of this practice. For this, the main factors that can affect the elasticity of the materials and its deflections were reviewed, in addition to typical values of resilient modulus obtained in laboratory and from backanalysis. Next, the case of the Rio de Janeiro International Airport expansion project was studied. On that occasion, the deflections measured on site during the construction of the pavements were constantly greater than the control values indicated in the project. A revision of the parameters was undertaken by the designer to identify the reasons for the discrepancies and thus, unveiling the critical points of the process. Based on that, a critical analysis on the revised deflections was carried out, showing how the variation of some criteria and parameters can affect the results and what this represents in practical terms for the deflectometric control. Finally, a refinement of the acceptable deflections defined by the designer was proposed.
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Análise teórica e experimental de conectores de cisalhamento e vigas mistas constituídas por perfis de aço formados a frio e laje de vigotas pré-moldadas / Theoretical and experimental analysis of shear connectors and composite beams constituted of cold-formed steel beams and floor system with lattice girder beams

David, Daniela Lemes 17 August 2007 (has links)
No Brasil, a pequena gama disponível de perfis laminados e o custo relativamente elevado dos perfis soldados, têm impulsionado o emprego dos perfis formados a frio nos edifícios de pequeno porte, em associação com as tradicionais lajes de vigotas pré-moldadas, constituindo um sistema misto cujo comportamento estrutural ainda é pouco conhecido. Embora haja similaridades com as clássicas vigas mistas em perfis laminados e soldados e laje maciça, é fundamental investigar o comportamento estrutural das vigas mistas em perfis formados a frio, uma vez que (i) os conectores de cisalhamento devem apresentar compatibilidade estrutural e construtiva com as vigas as quais serão concectados, (ii) pela reduzida capacidade de rotação das vigas de aço, comprometendo os modelos de cálculo que admitem, por hipótese, a plastificação total da seção mista para a determinação do momento fletor resistente e (iii) pela dificuldade de posicionamento da armadura transversal (armadura de costura). Neste trabalho foi desenvolvido um estudo teórico e experimental sobre conectores em perfil U formado a frio e vigas mistas constituídas por perfis formados a frio e laje de vigotas pré-moldadas. O estudo dos conectores, por meio de ensaios de cisalhamento direto, permitiu a avaliação da influência da altura e espessura na resistência e rigidez, e ainda permitiu ajustar a expressão da norma americana AISC:2005, estabelecida para cálculo da resistência de conectores em perfil U laminado, aos perfis formados a frio. Da análise das vigas mistas simplesmente apoiadas, por meio de simulações numéricas e ensaios experimentais, verificou-se a influencia da: armadura de costura, do posicionamento dos conectores em relação às vigotas treliçadas e do deslizamento na interface e suas implicações principalmente na determinação do deslocamento vertical. Os resultados indicaram que se deve adotar um momento fletor resistente inferior ao momento de plastificação total da seção mista, e que a posição e taxa de armadura transversal interferem no panorama de fissuração da laje, mas têm pequena influência na resistência da viga mista. / In Brazil, the lack of hot-rolled members and high cost of welded steel beams have increased the use of composite beams made of cold-formed steel beams and floor system with lattice girder beams, whose structural behavior is not perfectly understood. Although this system is similar to the one composed of hot-rolled steel beams and concrete slabs, it is important to study its structural behavior due to some reasons: (i) the shear connectors must have structural and constructive compatibility with the beams they are connected, (ii) the small rotations of the steel beams jeopardize the concept of total yielding of composite section, which is currently used to evaluate the resistant moment, (iii) the complexity in placing the conventional shear reinforcement. This work presents an experimental and theoretical analysis on channel cold-formed connectors and composite beams made of cold-formed steel beams and concrete slabs with lattice girder beams. The push out tests of shear connectors evaluated the influence of their height and thickness on strength and stiffness of the system, and made possible to adjust the empiric expression of AISC:2005, originally developed for hot-rolled channel connectors, to fit the behavior of cold-formed connectors. Additionally, the influence of transverse reinforcement, relative position of connectors to lattice girder beams and interface slippage on vertical displacements were evaluated through numerical and experimental analysis. The results showed that the resistant moment is smaller than the calculated considering total yielding of the cross section. Besides this, the position and amount of transverse reinforcement amount have strong influence on crack configuration but not on the strength of the system.
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Contribuição ao estudo da instabilidade lateral de vigas pré-moldadas / On the lateral stability of precast concrete beams

Lima, Maria Cristina Vidigal de 26 February 2002 (has links)
A verificação da estabilidade lateral de vigas pré-moldadas merece maior atenção em vigas longas e delgadas, especialmente durante as fases transitórias, como o içamento e o transporte, e também quando se leva em conta a deformabilidade das ligações temporárias. Apresenta-se nesta tese, um estado da arte sobre o problema da instabilidade lateral em vigas pré-moldadas, a fim de situar este trabalho no contexto técnico atual, bem como estudos anteriores relacionados à torção pura e quando associada a outras solicitações. Alguns modelos numéricos foram implementados computacionalmente a fim de simular o comportamento não-linear físico de vigas de concreto armado e protendido sob ação conjunta de torção, flexão bi-lateral e força axial. O modelo adequado a situações onde a torção é predominante sobre a flexão baseia-se na analogia ao comportamento de treliça espacial e na extensão da teoria dos campos diagonais comprimidos. Os resultados numéricos obtidos foram satisfatoriamente comparados aos experimentais disponíveis na literatura técnica. Nos casos onde a flexão é predominate, utilizou-se um modelo numérico que permite calcular a rigidez à torção após a fissuração por flexão da viga, sendo este o recomendado para as análises das fases transitórias de içamento por cabos. Duas vigas longas e esbeltas de concreto armado, sob tombamento lateral gradual e ação única do peso-próprio, foram moldadas e ensaiadas no laboratório. Os resultados experimentais obtidos serviram para validar o modelo numérico. No ensaio, a utilização de estações totais para medidas de deslocamentos mostrou ser uma boa alternativa, comparando-se bem aos resultados numéricos calculados. As medidas experimentais das deformações no concreto e nas armaduras concordaram satisfatoriamente com as respostas numéricas. Na aplicação à elementos estruturais com protensão, o comportamento numérico obtido para uma viga protendida de ponte de seção I, sob tombamento lateral gradual, comparou-se satisfatoriamente com a resposta experimental. Enfim, a medida da segurança do içamento de uma viga protendida de ponte e de uma tesoura protendida de cobertura foi calculada numericamente, considerando apoios deformáveis à torção. Os resultados numéricos mostram a importância de se escolher adequadamente o comprimento dos balanços, bem como a inclinação dos cabos de suspensão, garantindo a estabilidade da viga / The lateral stability of long and slender precast concrete beams requires great attention. In particular, it is important to ensure the stability of these members during transitory phases like tilting and transport, and also when the deformability of temporary supports is taken into account. The state of the art of the problem of lateral stability in precast concrete beams is presented in order to place this work in the current technical context. Previous studies of the problem of pure torsion and combined loading are reviewed. Numerical models considering the physical non-linear behavior of reinforced and prestressed concrete beams subjected to combined torsion, bi-axial bending and axial loads were implemented. The appropriate model when torsion dominates over bending is based on the space truss model and an extension of the diagonal compression field theory. The numerical results obtained compared satisfactorily with the experimental ones available in the technical literature. In bending dominated cases, a numerical model that evaluates the torsional stiffness in a cracked state due to bending is recommended for the analyses of temporary phases such as tilting. Two slender reinforced concrete beam models were built and tested under controlled gradual tilting conditions and self-weight action. These experimental results were used to validate the numerical model. Experimental results obtained using total stations for measuring displacements showed to be a good alternative, comparing well with those provided by the numerical model. The experimental measures of deformations in concrete and steel agreed well with the numerical calculations. Good agreement between numerical and experimental results was obtained for a prestressed concrete I-beam gradually tilted. Finally, a numerical analysis considering the flexibility of the supports of a prestressed concrete I-beam and a prestressed concrete truss with variable cross-section was carried out. The numerical results showed the importance of choosing the appropriate overhang length as well as the inclination of the suspension cables, in order to ensure the stability of the beam
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Sistemas de treliças modulares para pontes de madeira: uma boa alternativa para o Estado do Pará / Modular bridge timber trusses system: a good alternative to the Para State

Fernández, Bianca Oliveira 18 May 2010 (has links)
O Estado do Pará tem uma área de 1.253.164,49 \'KM POT.2\', possui uma malha hidrográfica abundante e aproximadamente 19.253,35 km de estradas vicinais, que são cortadas por muitos rios. Neste contexto, a construção de pontes com pequenos e médios vãos é imprescindível para a melhoria do transporte intermunicipal e interestadual. O sistema de treliças modulares para pontes, já estudado no Reino Unido, Brasil e implantado na África, como também na América Central, se adéqua bem ao estado, e é constituído por vigas treliçadas planas, que utilizam peças serradas de madeira com seções transversais comerciais na composição da superestrutura da ponte. Procurando-se implantar o sistema no Pará, esse trabalho tem por objetivo a adequação do projeto de uma ponte treliçada de Eucalipto citriodora em projetos com madeiras tropicais, como Maçaranduba, Jatobá e Ipê. Para esta finalidade o sistema modular treliçado foi estudado por meio de análise numérica e experimental, e avaliado para pontes de até 36 m, com superestrutura formada por vigas treliçadas de madeira com 1 m de altura e ligações parafusadas. Como resultado deste estudo foi elaborada uma tabela contendo o número de vigas treliçadas a serem utilizadas em uma largura de ponte de 3,80 m dependendo do tamanho do vão. O sistema proposto proporciona vantagens como redução de custos e maior rapidez de execução, além de posterior reaproveitamento dos módulos. / The Para state has an area of 1.253.164,49 \'KM POT.2\'; it has an abundant hydrography and nearly 19.253,35 Km of vicinal roads, that are cut by many rivers. In this context, the construction of bridges with small and medium spans is essential to the improvement of intercity and interstate transportation. The system of modular timber truss bridges, was already studied in the United Kingdom, Brazil and used in Africa, as well as in Central America, fits well to the state, and it is composed of beams plane trusses, using sawed pieces of wood with commercial cross sections in the composition of the superstructure of the bridge. With the purpose of installing the system in Para, the aim of this work is the adequacy of the design of a Eucalyptus citriodora\'s truss bridge on projects with tropical woods, as Maçaranduba, Jatoba and Ipe. For this purpose, the modular truss system was studied by numerical and experimental analysis, and evaluated for bridges with spans up to 36 m, with the superstructure using timber trusses beans with 1 m height and bolted connections. As result, was presented a table containing the number of beam trusses to be used in a bridge\'s wide depending on the size of the span. The proposed system provides advantages such as lower costs and faster execution, besides subsequent reuse of modules.
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Sobre o projeto de edifícios em estrutura mista aço-concreto / On the design of buildings with composite structures

Alva, Gerson Moacyr Sisniegas 27 April 2000 (has links)
Este trabalho apresenta uma abordagem abrangente das estruturas mistas aço-concreto, com ênfase em edifícios, e dos principais elementos que compõem esse sistema: as vigas mistas, simplesmente apoiadas e contínuas, as lajes mistas e os pilares mistos. São abordados os aspectos construtivos, o comportamento estrutural e os procedimentos para dimensionamento recomendados pelas principais normas aplicáveis, enfatizando a norma norte-americana do AISC e o EUROCODE 4. O projeto em situação de incêndio também é analisado, considerando o comportamento e o dimensionamento de elementos mistos frente à ação do fogo. No final, são desenvolvidos exemplos de dimensionamento, onde procura-se comparar e discutir os resultados obtidos pelas principais normas / This study consists of a broad analysis of composite structures, with particular emphasis on buildings, and the principal elements that make up this system, i.e., continuous and simply supported composite beams, composite slabs and composite columns. Several aspects of construction are broached, as well as structural behavior and the procedures for design recommended by the main codes, mainly the American AISC and the EUROCODE 4 codes. Fire design is also analyzed, considering the behavior and design of composite elements under fire conditions. The study concludes with some examples of design, comparing and discussing the results achieved by the principal codes
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Uma contribuição ao estudo de vigas mistas aço-concreto simplesmente apoiadas em temperatura ambiente e em situação de incêndio / A contribution to the study of simply-supported composite steel-concrete beams in ambient temperature and in fire situations

Kirchhof, Larissa Degliuomini 25 May 2004 (has links)
A utilização do elemento estrutural viga mista aço-concreto, que consiste da associação de vigas de aço (perfil do tipo I) com lajes de concreto (maciça ou com forma de aço incorporada), têm sido considerável nas obras de engenharia civil, tanto no contexto mundial como no Brasil. Parte da eficiência desse elemento estrutural está diretamente relacionada ao trabalho em conjunto de ambos os materiais, ou seja, do tipo de interação entre aço e concreto. Para um comportamento estrutural adequado das vigas mistas, essa interação é garantida por meio de elementos metálicos denominados conectores de cisalhamento, cujas principais funções consistem em transferir forças de cisalhamento longitudinais do concreto para o aço na interface entre laje e viga, bem como impedir a separação vertical entre laje de concreto e perfil metálico, movimento conhecido como uplift. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo principal uma pesquisa com base em referências bibliográficas sobre o assunto vigas mistas, bem como é proposta a elaboração de um modelo numérico tridimensional para viga mista, objetivando simular satisfatoriamente seu comportamento estrutural, em temperatura ambiente e em situação de incêndio, cujos resultados serão comparados com valores, obtidos numérica e experimentalmente, extraídos de trabalhos apresentados por outros pesquisadores. Para a modelagem numérica, utilizou-se o código de cálculo ABAQUS 6.3-1, elaborado com base nos métodos dos elementos finitos (MEF) / Composite steel-concrete beam have been commonly considered in steel-framed building used in civil engineering, not only in Brazil but also in the worldwide context. The efficiency of this structural element is directly related with the type of interaction between steel beam and concrete slab, which is assured using metallic elements called shear connectors, with the objective to transfer longitudinal shear forces from concrete slab to steel beam, in the interface, and avoid the vertical separation between concrete slab and steel beam (uplift). In this sense, the aim of the present work is to carry out a bibliographical review about composite steel-concrete beam, as well as propose a three dimensional non-linear procedure for modeling only full shear connection in composite beam. The three-dimensional numerical models constructed must be capable of predicting de response of composite beam, in ambient temperature an also in elevated temperatures (fire conditions). The computer program ABAQUS 6.3-1, based on finite element method, was used to analyze the numerical modeling. The accuracy of the three-dimensional numerical models are demonstrated by analyses of the results obtained with the models which are compared with the experimental results, obtained and presented by others researches
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Análise isogeométrica aplicada a elementos de vigas planas. / Isogeometric analysis applied to 2D beam elements.

Marchiori, Gianluca 21 February 2019 (has links)
A análise isogeométrica (AIG) de estruturas consiste em construir a geometria exata ou aproximada de um modelo computacional a partir de funções criadas por meio de tecnologias de Computer Aided Design (CAD), tais como B-Splines, NURBS (Non-Uniform Rational BSplines) e T-splines, e aplicar o conceito de análise isoparamétrica, ou seja, representar o espaço de solução para as variáveis independentes em termos das mesmas funções que representam a geometria. O presente trabalho visa o estudo da análise isogeométrica aplicada a vigas planas, com a utilização de B-Splines e NURBS para aproximação de deslocamentos. São desenvolvidos modelos isogeométricos de vigas planas baseados nas hipóteses de Bernoulli- Euler e Timoshenko, e alguns exemplos de aplicação são realizados a fim de comparar os resultados numéricos com soluções analíticas, mostrando boa concordância. Uma questão pertinente à AIG corresponde à imposição de vínculos em pontos do domínio em que as funções básicas não sejam interpolatórias ou os vínculos desejados não forem diretamente relacionados aos graus de liberdade do elemento, que é o caso do elemento de viga de Bernoulli-Euler, já que as rotações geralmente não são tidas como graus de liberdade mas há a necessidade de se prescrever condições de contorno/conexão nas mesmas para descrever problemas físicos. Essa questão é tratada no presente trabalho através dos Métodos de Lagrange e de penalidade. São realizados exemplos de aplicação construídos com elementos de viga de Bernoulli-Euler utilizando os métodos de Lagrange e de penalidade na imposição de vínculos e na conexão entre pontos de regiões de domínio. / Isogeometric analysis (IGA) consists on building the geometry of the computational model with functions created by Computer Aided Design (CAD) technologies, such as B-Splines, NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) and T-Splines. Then, isoparametric concept is employed, that is, the solution space is represented by means of the same functions used to describe the geometry. The aim of the present contribution is the study of isogeometric analysis applied to 2D beams with interpolation via B-splines and NURBS. Two-dimensional isogeometric beam formulations based on Bernoulli-Euler and Timoshenko assumptions are presented. Some examples of application are given and results are compared to analytical solutions, showing good agreement. An important issue about IGA corresponds to the imposition of constraints at points of domain in which the shape functions are not interpolatory, or the desired constraints are not directly related to the degrees of freedoms. This may occur for Bernoulli-Euler beams since rotations are not usually defined as degrees of freedom, but they need to be assessed for prescription of some boundary/connection conditions. This is done in present contribution by employing both Lagrange and penalty methods. Some examples of structures composed by 2D isogeometric Bernoulli-Euler beam elements are solved by using Lagrange and Penalty methods to impose constraints and to make the connection between domain regions.
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Reforço de vigas de concreto armado por meio de cabos externos protendidos / Strengthening of reinforced concrete beams by external prestressed tendons

Almeida, Tatiana Gesteira Martins de 25 April 2001 (has links)
As patologias apresentadas por algumas estruturas e a necessidade de aumento da capacidade de carga de outras fizeram com que diversas técnicas fossem desenvolvidas para o reforço de vigas de concreto armado. Uma delas é a incorporação e protensão de cabos externos. O grande diferencial desta técnica quando comparada às demais é o seu caráter ativo. Ou seja, por meio da protensão é possível aplicar forças de forma a diminuir o nível de tensões atuantes sobre a estrutura. Neste trabalho, é apresentado um amplo estado-da-arte sobre este tipo de reforço. São descritas algumas obras realizadas com esta técnica e relatados e analisados alguns ensaios em vigas protendidas com cabos externos. Diversos métodos de cálculo de vigas protendidas com cabos não aderentes são apresentados. É mostrado, também, um procedimento para previsão da forma de ruína de vigas protendidas com cabos externos. Foi feito um estudo experimental, ensaiando-se 3 vigas de concreto armado reforçadas por meio da protensão de cordoalhas engraxadas. Os resultados dos ensaios são analisados e comparados com previsões teóricas feitas a partir dos métodos de cálculo estudados e com resultados de ensaios em vigas reforçadas com outras técnicas. Do estudo realizado, foi possível comprovar os benefícios da protensão não só no que se refere à resistência ao momento fletor, mas também ao esforço cortante. / Many techniques for concrete beams strengthening have been developed along the years. Among them, prestressing of external tendons, which presents a major difference when compared to the others: controlled forces can be applied to reduce undesirable stresses in the structure. This work presents a state-of-the-art review on this technique. Some methods proposed to estimate the flexural capacity of beams prestressed with unbonded tendons are reviewed. It is also shown a procedure to predict the failure mode of the beams. Three reinforced concrete beams were strengthened by prestressing of external strands and tested. Results are analyzed and compared with both theoretical predictions and other test results of beams strengthened by alternative techniques. From the research, the benefits of prestressing on improving the flexural capacity and the shear strength of reinforced concrete beams could be confirmed.

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