Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-01Bitstream added on 2014-12-02T11:21:17Z : No. of bitstreams: 1 000792446.pdf: 3597835 bytes, checksum: f7a2a579969065c50aa537117aca958a (MD5) / O uso do método dos elementos finitos é bem difundido por meio de softwares comerciais, porém o procedimento matemático muitas vezes passa despercebido pelos usuários. Os softwares utilizam o método principalmente em análises de estruturas sólidas, transferência de calor, fluidos e eletromagnetismo. Tais softwares são caros e muitas vezes não acessíveis a estudantes ou profissionais da área. Para usuários que precisam realizar uma análise de elementos estruturais como treliças e pórticos a aquisição deste tipo de software é inviável economicamente. Este trabalho desenvolveu uma rotina em Visual Basic for Aplication do Excel utilizando o referido método, capaz de realizar análises estruturais em treliças planas e espaciais, vigas planas e pórticos planos, tornando acessível a aqueles que querem analisar tais estruturas ou que querem conhecer melhor o método. O Microsot Excel está presente na maioria dos computadores com o sistema operacional Microsoft Windows o que o viabiliza sua portabilidade entre computadores sem grandes dificuldades. A validação dos resultados foi feita por comparação dos resultados obtidos no software ANSYS / The use of the finite element method is well diffused through commercial software, but the mathematical procedure often goes unnoticed by users. The software uses the method in the analysis of solid structures, heat transfer fluids and electromagnetism. Such software is expensive frequently not accessible to students or professionals. For people who want to do an analysis of structural elements such as truss and frames to purchase this kind of software is uneconomical. This work developed a routine in Visual Basic for Aplication of Micrsoft Excel using the finite element method, able to do analysis in space trusses, plane beams and plane frames, turning accessible one who want analyze such structures or those who want to know well the method. The Microsoft Excel has features matrix operations and various mathematical operations and any other operation or manipulation of data required it has programming in Visual Basic for Aplication. Excel is being on most computers with Microsoft Windows operating system enables what its portability between computers without bigger difficulties. For this a review of the finite element method and Excel features have been realized. Validation of results was done by comparing results obtained in ANSYS software

[pt] O objetivo desse trabalho é apresentar uma metodologia para obtenção do traçado ótimo de cabos aderentes em vigas de concreto protendido, levando em consideração a variação das perdas por atrito ao longo dos cabos. Para atingi-lo, a formulação proposta considera os efeitos das perdas por atrito sobre as tensões e estabelece o valor custo mínimo da protensão como objetivo da otimização. As demais perdas de protensão são consideradas constantes ao longo da viga, embora a formulação proposta permita a inclusão de sua avaliação pontual em trabalhos futuros. A opção por essa forma de trabalho se deu por se considerar que as perdas por atrito são as que mais influenciam o traçado do cabo. A formulação permite também que se modele vários cabos de protensão, procurando reproduzir melhor a situação real de projeto.Foi implementado um sistema computacional para otimização do traçado dos cabos,utilizando o algoritmo de otimização LINGO. Os exemplos testados atestam a validade da formulação proposta A formulação proposta neste trabalho pretende ser uma ferramenta de auxílio ao projetista na fase de anteprojeto, pois não há automatização de todo o processo, nem são consideradas todas as situações de projeto. Convém ressaltar que, ainda que trabalhos futuros ampliem o conjunto das restrições do problema, aumentando o leque das condições de projeto consideradas, a interferência do projetista será sempre necessária e decisiva para obtenção de um projeto eficiente. / [en] The objective of this work is to present a methodology for cable optimization in prestressed concrete beams, considering the variation of the friction loss of prestress along the cables. The proposed formulation considers the effect of the friction loss of prestress on the stresses and establishes the lower cost of the prestress as the aim of the optimization. Other losses of prestress are considered to be constant along the cables, although the formulation allows us to include the correct evaluation in future works. The formulation allows to project more than one cable, so as to reproduce better the real project situation. It was implemented a computational system to the cables optimizations, using the LINGO optimizer. The examples tested prove the validity of the proposed formulation. The formulation proposed in this work aim to be an auxiliary tool to the structural designer in the preliminary project phase because the process is not completely automated and it is not considered the entire project situation. It s important to notice that even if the future woks enlarge the problem restriction set, enlarging the set of the project considerations; the interference of the structural designer will be always important and decisive to obtain an efficient design.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2017-12-13T12:08:49Z No. of bitstreams: 1 117985.pdf: 1929554 bytes, checksum: 164995815eb6bb36224243717f052d8e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-13T12:08:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 117985.pdf: 1929554 bytes, checksum: 164995815eb6bb36224243717f052d8e (MD5) Previous issue date: 1968-04 / Estudo de sistemas de um grau de liberdade com variação de massa linear com o tempo, considerando que ela se dê ou não na velocidade do movimento. Indicação para caso mais geral. Estudo de vibrações longitudinais de barras com massa uniformemente variável, linear com o tempo e com uma variação “step” ao longo de seu eixo dependente do tempo; solução proposta. Estudo analítico de uma viga com massa variada num certo trecho sem alteração da inércia. Indicação da solução numérica. Discussão das dificuldades encontradas.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-25T15:57:15Z No. of bitstreams: 1 134622.pdf: 1445335 bytes, checksum: b22ad436df834572908b27ae48a75ff5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-25T15:57:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 134622.pdf: 1445335 bytes, checksum: b22ad436df834572908b27ae48a75ff5 (MD5) Previous issue date: 1974-03 / CAPES / Verificação experimental da teoria existente sobre vibração paramétrica de uma viga sujeita a uma carga axial de compressão P, menor que a carga crítica de flambagem, e por um momento torçor periódico aplicado em uma de suas extremidades, da forma T = T₀ + T₁ cos Ω t, sendo os parâmetros T₀ , T₁ e Ω independentes entre si. As regiões de instabilidade elastodinâmica, levantadas experimentalmente para diversos valores da carga de compressão, e com as condições de vínculo bi-engastada à flexão e engastada à torção, são comparadas com os resultados teóricos. / Experimental investigation of parametric resonance of a bar subjected to an axial compressive force P, smaller than the buckling load and to an oscillating torque of the type T = T₀ + T₁1 cos Ω t, , where T₀, T₁ e Ω are independent pameters. The regions of elastodynamic instability are determined experimentally for a bar fixed in flexure at both ends and fixed-free in torsion, for various values of the axial compression. The results are compared with those of an existing theory.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:27:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 8476720 bytes, checksum: 892e5742556745d24795bf18ea2e9348 (MD5) Previous issue date: 2010-08-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of graphs and tables for steel-concrete composite beams initial design can provide a quick insight for engineers and architects on the results that can be achieved with this structural solution. In this work it is presented: a methodology for the construction of initial design graphs for composite beams, the results of the implementation of this methodology and an evaluation of the influence of the parameters that are related to the design of composite beams. A graph for initial design represents the result of the composite beam verification, including its ultimate capacity and maximum deflection under service conditions. Various parameters influence the resistance capacity and the behavior of steel and concrete composite beams. In this dissertation, these parameters are grouped as structural system parameters and design parameters. A calculation algorithm developed in Mathcad®, according ABNT NBR8800:2008 for the verification of composite beams, allows the construction of several curves that permits the user to indentify the steel profile that better fits a project situation. Graphs for initial design of composite beams formed with a hot-rolled I produced in Brazil are presented. Besides constituting a tool of great utility for initial design of composite beams, the graphs also allows a general view of the influence of the parameters that are involved with composite beams. / O uso de ábacos e tabelas de pré-dimensionamento para vigas mistas de aço e concreto pode proporcionar a engenheiros e arquitetos uma rápida visão sobre os resultados que podem ser alcançados com o uso desta solução construtiva. Nesse trabalho apresenta-se: a metodologia para a geração de ábacos para o pré-dimensionamento de vigas mistas, os resultados da implementação desta metodologia e uma avaliação da influência dos parâmetros relacionados ao dimensionamento das vigas mistas. Um ábaco para pré-dimensionamento representa o resultado do processo de verificação da capacidade resistente última e do comportamento em serviço, normalmente representado pelo estado-limite de deslocamento excessivo. Diversos fatores influênciam o comportamento das vigas mistas de aço e concreto. Nesse trabalho, tais fatores foram agrupados como parâmetros do sistema estrutural e parâmetros de dimensionamento. Um algoritmo de cálculo desenvolvido em ambiente Mathcad®, baseado nas prescrições da ABNT NBR 8800:2008 para o dimensionamento de vigas mistas, possibilitou a geração de um conjunto de curvas que permite ao usuário identificar o perfil que melhor atende a uma determinada situação de projeto. São apresentados ábacos de pré-dimensionamento de vigas mistas formadas por perfis I laminados de abas paralelas produzidos no Brasil. Além de se constituírem numa ferramenta de grande utilidade para o pré-dimensionamento de vigas mistas, os ábacos também permitem uma visão geral sobre a influência da variação dos parâmetros envolvidos no dimensionamento de vigas mistas.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3306173 bytes, checksum: 78f6502185ffad0df1f3c37bb1c66aad (MD5) Previous issue date: 2011-07-15 / Alveolar beams are usually made from rolled shapes cut in half in a zigzag way, displaced and welded again to obtain profiles with greater height and same weight. This work presents the results of a non-linear numerical analysis performed with alveolar steel beams using the software ABAQUS. The main focus of this work was to study the formation of plastic hinges. The experimental test results obtained by Toprac e Cooke (1959) were used to validate the numerical models. The results of numerical analysis were also used in the validation of analytical models presented in this work. In design of alveolar steel beams few studies in literature presented consistent analytical models as Delesques (1968.1969) and Cimadevila (2000). But these works were proposed for a single castellation standard. In this work analytical models have been adapted for various types of holes. Considerations were also made as to the total yielding of the cross section of the webpost, which allowed a closer approximation to the results of numerical models. The study represents a contribution to the establishment of criteria for design of alveolar steel beams according to the standards of design and calculation of structures. / Vigas alveolares são normalmente obtidas a partir de perfis laminados cortados ao meio em zigue-zague, deslocadas e soldadas novamente de forma a obter perfis com maior altura e mesmo peso. Neste trabalho são apresentados os resultados de uma análise numérica não-linear realizada com vigas alveolares de aço utilizando o programa ABAQUS. O enfoque principal do trabalho foi o estudo da formação de rótulas plásticas. A validação dos modelos numéricos foi realizada com resultados experimentais obtidos por Toprac e Cooke (1959). Os resultados da análise numérica também foram utilizados na validação de modelos analíticos apresentados nesse trabalho. Poucos trabalhos na literatura apresentaram modelos analíticos tão consistentes como os de Delesques (1968, 1969) e Cimadevila (2000) para o dimensionamento de vigas alveolares. Porém esses trabalhos foram propostos para apenas um único padrão de castelação. Neste trabalho os modelos analíticos foram adaptados para diversos tipos de aberturas. Também foram feitas considerações quanto à plastificação total da seção transversal do montante de alma, o que permitiu uma aproximação maior com os resultados dos modelos numéricos. O estudo representa uma contribuição para o estabelecimento de critérios de dimensionamento de vigas alveolares de acordo com as normas vigentes de projeto e cálculo de estruturas metálicas.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2509612 bytes, checksum: f63968d7b069e4d6a16ca4bafd49aa7b (MD5) Previous issue date: 2013-07-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The laminated composite beams are structural components which have aroused great interest in mechanical industry due to providing components of high strength-to-weight ratio, which make them particularly suitable to the automotive and aerospace industry. In recent decades the solutions of mathematical models for laminated beam have been established in a analytical or numerical forms. The latter have been built based on finite element method (FEM) philosophy. In this work a new solution based on Boundary Element Method (BEM) for both classical and for first order laminated beam theory for static loading is established. In addition, the BEM solution is extended to deal with harmonic loading under classic beams theory hypothesis. Discussions on mathematical steps to write down both integral equations and fundamental solutions for laminated beam problem are properly made. From the formulations here proposed, codes are implemented in C++, providing displacements and efforts at the boundary and domain of the beam. In addition, numerical results for typical cases are presented as well. / As vigas de compósitos laminados são componentes estruturais que têm despertado grande interesse na indústria mecânica, principalmente por prover componentes de alta razão resistência-peso, o que as tornam particularmente aplicável à indústria automobilística e aeronáutica. Nas últimas décadas as soluções dos modelos matemáticos de vigas laminadas têm sido estabelecidas na forma analítica ou numérica. Para o último caso, as soluções têm sido construídas na filosofia do método dos elementos finitos (MEF). Nesta dissertação uma nova solução baseada no Método dos Elementos de Contorno (MEC) para as teorias de vigas laminada clássica e de primeira ordem são estabelecidas para carregamentos estáticos. Além disso, a solução para o MEC é estendida para lidar com carregamento dinâmico harmônico sob a hipótese da Teoria Clássica de viga. Nas discussões sobre as etapas matemáticas são descritas as equações integrais e as soluções fundamentais para os problemas de vigas laminadas. A partir das formulações aqui propostas, códigos são implementados na linguagem C++, capaz de fornecer deslocamentos e esforços no contorno e no domínio da viga. Assim como, as frequências naturais. Além disso, os resultados numéricos, comparados com as soluções analíticas disponíveis na literatura, se mostraram de boa qualidade.

Orientador: Rogério de Oliveira Rodrigues / Banca: Jefferson Sidney Camacho / Banca: Rodrigo Piernas Andolfato / Resumo: A Engenharia de Estruturas é uma área de grande importância na construção civil, uma vez que sua essência é a otimização de projetos. Para atender essa necessidade, os métodos numéricos são excelentes ferramentas, que auxiliam os profissionais a obterem, com maior agilidade, projetos de alta qualidade, diminuindo custos e prazos. Além disso, a alvenaria estrutural é um sistema que satisfaz essa procura por projetos otimizados, devido à agilidade na construção, com projetos modulados, equipe e equipamentos especializados, que garantem rapidez e diminuição de custos. Nesse cenário, o presente trabalho aborda um procedimento numérico para análise do comportamento não-linear de dois modelos de vigas de alvenaria estrutural submetidos à flexão simples. Um formado somente por blocos canaleta de concreto, sobrepostos em duas fiadas; e outro, composto pela fiada inferior de blocos-canaleta e a superior, por blocos vazados, ambos os modelos grauteados. As vigas foram discretizadas com o elemento finito prismático regular linear, sendo que, para o bloco, a argamassa e o graute, se utilizou o Critério Mohr-Coulomb, para prever a ruptura e os redutores de rigidez baseados na diminuição do módulo de elasticidade. Ao final, foram comparados os resultados numéricos, obtidos com presença e ausência dos redutores de rigidez, com os observados em modelos experimentais desenvolvidos no Núcleo de Ensino e Pesquisa da Alvenaria Estrutural (NEPAE) da Faculdade de Engenharia, Campus de Ilha Solteira, UNESP. As análises numéricas realizadas produziram resultados satisfatórios para os dois modelos de vigas abordados, sendo também possível observar o aumento de rigidez da viga com blocos-canaleta e blocos vazados. / Abstract: The Structural Engineering is a very important area in civil construction, since its essence is the optimization of designs. To attend the actual necessities, the numerical methods come to be excellent tools, which help professionals to obtain, with more agility, high quality designs, reducing the costs and deadlines. Besides, that structural masonry is a system that satisfies the searching for optimized projects, due to its agility in constructions, with modulated designs, specialized staff and equipments that warrant fast and low costs. In this scenario, this paper deals with numerical proceeding for analyzing the nonlinear behavior of two models of structural masonry beams subjected to bending. One, formed only for "U" blocks of concrete overlapping in two rows; and another, composed of channel blocks in the bottom row and the upper row made of hollow blocks, both models entirely grouted. The beams were discretized with linear regular prismatic finite element, and for the block, mortar and grout it was used the Mohr- Coulomb Criteria, to expect the rupture and reducers of rigidity based on the decreasing of strain modulus. In the end, the obtained numerical results with the presence and absence of reducers of rigidity were compared, with those observed in experimental models developed at the Structural Masonry Study and Research Center, Faculty of Engineering Ilha Solteira Campus, UNESP. The accomplished numerical analys produced satisfactory results for the two beam models, and it has been also possible to observe the increase of rigidity in the beam with channel and hollow blocks. / Mestre

Neste trabalho foi desenvolvida uma pesquisa experimental para avaliar a influência da adição de fibras de aço na resistência ao cisalhamento e modo de ruptura de vigas de concreto armado. Os efeitos da adição de fibras na resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e tenacidade também foram analisados. O programa experimental consistiu na moldagem de 12 vigas de concreto armado sem estribos na região dos esforços cortantes. Para todas as vigas foram moldados seis corpos de prova cilíndricos e para as vigas com fibras foram moldados três corpos de prova prismáticos para realização do ensaio ASTM C1609. Foram consideradas duas classes de resistência à compressão do concreto (20 MPa e 40 MPa), duas taxas de armadura longitudinal de tração (1,32 % e 1,55 %) e três teores de fibras em volume ( 0 %; 0,64 % e 0,77 %). As vigas foram ensaiadas à flexão em quatro pontos. Os resultados experimentais encontrados indicaram que o uso de fibras de aço com ganchos nas extremidades aumenta a resistência ao cisalhamento das vigas e altera o padrão de fissuração proporcionando uma ruptura mais avisada. Os resultados de força cortante última foram comparados com os valores teóricos estimados pelo ACI 318, ABNT NBR 6118 e com cinco modelos existentes na literatura cientifica desenvolvidos para estimar a resistência ao cisalhamento de vigas com fibras de aço. Enquanto o ACI 318 e a ABNT NBR 6118 subestimaram a resistência ao cisalhamento das vigas com fibras, o modelo de Kwak et al. (2002) que considera as propriedades mecânicas do concreto e as características das fibras apresentou resultados teóricos próximos aos resultados experimentais. Este resultado demonstrou a necessidade da utilização de outros parâmetros além da resistência à tração do concreto para prever a resistência ao cisalhamento de vigas de concreto com fibras. A influência da adição de fibras na resistência à compressão foi insignificante. A magnitude do efeito da adição de fibras na resistência à tração por compressão diametral e tenacidade foi dependente da classe de resistência do concreto. / In this work, an experimental research was developed to evaluate the influence of the addition of steel fibers on the shear strength and rupture mode of reinforced concrete beams. The effects of fiber addition on compressive strength, splitting tensile strength and toughness were also analyzed. The experimental program consisted of the cast of 12 reinforced concrete beams without stirrups in the region of the shear forces. Six cylindrical specimens were molded to all beams. For the beams with fibers, three prismatic specimens were casted to the ASTM C1609 test. Two classes of compressive strength of concrete (20 MPa and 40 MPa), two longitudinal tensile reinforcement ratio (1.32 % and 1.55 %) and three fiber contents in volume (0 % , 0.64 % And 0.77 %) were utilized. The four point bending tests were performed. The experimental results showed that the use of hooked steel fibers increases the shear strength of the beams and alters the cracking pattern providing some warning about the imminence of failure. The results of peak shear load were compared with the theoretical values estimated by the ACI 318, ABNT NBR 6118 and by five models published in the scientific literature developed to estimate the shear strength of beams with steel fibers. While the ACI 318 and ABNT NBR 6118 underestimated the shear strength of the beams with fibers, the Kwak et al. (2002) model that considered the mechanical properties of the concrete and the characteristics of the fibers presented theoretical results close to the experimental results of the beams. This result demonstrated the need for the use of parameters other than the tensile strength of concrete to predict the shear strength of concrete beams with fibers. The influence of the addition of fibers on the compressive strength was insignificant. The magnitude of the effect of the steel fibers on splitting tensile strength and toughness was dependent on the strength class of the concrete. / Dissertação (Mestrado)

O emprego de uma estrutura mista de aço – concreto (laje em concreto e vigas em perfis de aço) representa a priori uma solução mais eficiente para estruturas de pontes do que a consideração de uma estrutura toda em concreto ou toda em aço. No entanto para que isto ocorra na prática é necessário um dimensionamento criterioso desta estrutura, o que deve ser feito tendo como apoio softwares de simulação numérica. No CEMACOM tem sido desenvolvidos vários trabalhos nesse tema, os quais resultaram num código computacional com capacidade para simular vigas mistas submetidas a cargas de curta duração ou cargas de longa duração. Em contraponto, nesse trabalho a proposta é customizar um software comercial de elementos finitos (ANSYS) para realizar as mesmas tarefas. Depois do modelo construído tem se vantagens pois se dispõe da plataforma do ANSYS que permite analisar vários problemas associados ao assunto. Fez-se uma proposta de modelo numérico para se analisar vigas mistas no ANSYS. Tendo como ponto de partida os trabalhos de Lazzari (2015) e Lazzari et al. (2016) para a implementação do comportamento do concreto, fez-se algumas implementações numa rotina tipo usermat para fazer análises de cargas de curta duração. Os efeitos de longa duração, fluência e retração, foram implementados na rotina usermat tendo como base os trabalhos de Dias (2013) e Moreno (2016). O código customizado foi comparado contra resultados experimentais e numéricos que demonstraram o adequado funcionamento do mesmo. Finalmente o ANSYS customizado foi aplicado para modelar uma estrutura de ponte que havia sido previamente calculada por Schmitz (2014) empregando procedimentos de projeto normalizados. Os resultados obtidos são comparados contra o processo normalizado e são apresentadas as vantagens deste processo. / The use of composite steel and concrete structures (concrete deck and steel profile beams) represents a priori a more efficient solution for bridges structure than the consideration of a whole structure with concrete or whole with steel. However for this to occur in practice it is necessary a consistent design of this structure, and this should be done with the support of softwares of numerical simulations. In CEMACOM have been developed many works in this theme, which resulted on a computational code with the capacity for simulate composite beams submitted to loads with short duration or loads with long duration. In counterpoint, in this work the proposal was to customize a commercial software of finite elements (ANSYS) to do the same tasks. After the construction of the model it have advantages because it is able to use the ANSYS platform, which permit to analyze various problems associated with this subject. It was done a numerical model for analysis of composite beams in ANSYS. Considering as the start point the works of Lazzari (2015) and Lazzari et al. (2016) for the implementation of concrete behavior, some implementations were done in a routine of the type usermat to make analysis with loads with short duration. The effects of long duration, creep and shrinkage, were implemented on the usermat routine considering the jobs of Dias (2013) and Moreno (2016). The customized code was compared with experimental and numerical results that demonstrated a proper functioning. Finally, the customized ANSYS was applied to modeling a bridge structure, which was previously designed in Schmitz (2014) using standard proceedings. The obtained results are compared with the standard procedure and it is presented the advantages of this more complex proceeding.