Mecánica para ingenieros. 4. Fuerzas en elementos estructurales tipo viga

Este estudo foi conduzido com o objetivo de verificar o comportamento de vigas laminadas coladas produzidas com madeira comercial de Finus taeda L., classificadas mecanicamente, correlacionando-se as propriedades de resistência e de rigidez das tábuas com as propriedades das vigas no teste de flexão estática. A análise foi realizada através de equações de regressão e de relações matemáticas por diagramas representativos de tal comportamento na prática. Na fase inicial, foram testados corpos de prova livres de defeitos, sendo os resultados utilizados como subsídio para a determinação dos limites das classes de esforços e para a caracterização das propriedades mecânicas da madeira. A classificação da madeira foi baseada nas classes de resistência estabelecidas pelas especificações do Comitê Europeu de Normatização-CEN. As vigas laminadas foram construídas, com dimensões nominais de 13 x 23 x 400 cm., sendo confeccionados oito grupos de vigas, com média de trê repetições em cada grupo e submetidas ao teste mecânico destrutivo em flexão estática. Os resultados experimentais obtidos foram analisados estatisticamente, pela correlação dos valores de rigidez, determinados nas vigas, formadas pelos oito tratamentos, com tábuas selecionadas e posicionadas de acordo com os critérios estabelecidos pela citada norma, de classificação e de distribuição. O objetivo final deste estudo foi verificar os modelos de análise de regressão simples que pudessem estimar o valor do módulo de elasticidade de uma viga, em função de parâmetros determinados para a madeira, na classificação não destrutiva (NDT). Na avaliação da influência dos valores dos módulos de elasticidade das tábuas na propriedade de rigidez das vigas, o modelo linear y a + bx apresentou ajuste adequado à correlação das variáveis, demonstrando aumento nos valores do módulo de elasticidade das vigas com o aumento nos valores de rigidez das tábuas. Das equações desenvolvidas para estimar a rigidez das vigas, apresentou melhor adequação, a equação envolvendo análise agrupada de todas as classes estudadas, MOEVÍga. = 34782 + 0,550* MOFbuas. Nos resultados obtidos, em termos de rigidez, os valores do módulo de elasticidade apresentaram níveis próximos, comparáveis aos valores requeridos para vigas laminadas produzidas com madeiras de pinus europeus. Na classificação das tábuas individuais, a variável MOE5 medida em dois pontos médios centrais, apresentou os melhores coeficientes de correlação.

O objetivo deste trabalho é a decomposição da resposta forçada de um sistema distribuído de quarta ordeM no tempo, representado pela equação de Timoshenko para vigas. O modelo em estudo considera os efeitos da inércia rotativa e do cisalhamento. E introduzida uma base dinâmica para a obtenção dos modos de vibração, considerando-se determinadas condições iniciais e de contorno. Desenvolvese uma metodologia parasa obtenção da resposta dinâmica. A resposta forçada e caracterizada como uma decomposição da resposta permanente e da resposta livre, que, por sua vez, é induzida pela resposta permanente. Realiza-se o cálculo da resposta forçada para entradas do tipo concentrado e dinâmico. Realizam-se simulações para os modos, para a resposta impulso e para vibrações forçadas em vigas com extremidades apoiada e livre, extremidades fixa e livre e extremidades livre deslizante sujeitas a cargas concentradas e com dinâmica. A análise da resposta freqüência é ilustrada com uma viga fixa-livre. / The goal of this work is the decomposition of the forced response of a fourth order time distributed system, described by Timoshenko model for beams.The model in study considers the effects of rotary inertia and shear deformation. A dynamic basis is introduced for obtaining the vibration modes and for considering initial and boundary conditions. It is developed a methodology for obtaining the dynamidal response. The forced response is characterized as a composition of the permanent and free responses. The free response is induced for the permanent response. The computation of the forced response is done for concentrated and dynamical inputs. Sirnulations were done for cornputing the modes, the impulse response and forced vibrations for supported-free, fixed-free and free-sliding beams under concentrated loads and loads mlth dynamics. Frequency response analysis is illustrated with a fixed-free beam.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T23:37:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:11:57Z : No. of bitstreams: 1 180922.pdf: 1793087 bytes, checksum: 5b3273153c5c57ede6142ba5fb11a34a (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T10:57:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:03:45Z : No. of bitstreams: 1 152842.pdf: 12357907 bytes, checksum: 627e97901f16ce9a87f300e8ceac9049 (MD5) / Neste trabalho estuda-se o comportamento de vigas de concreto armado reforçadas com polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC), designado fita de fibra de carbono. Esse reforço das vigas dá-se mediante a técnica de colagem, com adesivo epoxídico, no banzo tracionado das peças. Pretende-se, também, verificar a possibilidade de utilização da fita de fibra de carbono inserida no concreto fresco, como parte da armadura. Inicialmente, elaborou-se uma revisão bibliográfica dos principais materiais e procedimentos utilizados em reparo e reforço de elementos estruturais de concreto armado. Apresentam-se os mais recentes estudos experimentais referentes a reforço de vigas de concreto armado, realizados por outros pesquisadores. Na seqüência, apresenta-se um estudo experimental de nove vigas de concreto armado de seção transversal "T", de tamanho real, para avaliar o comportamento das peças segundo as técnicas propostas. Dividiram-se os ensaios em cinco grupos. No primeiro com duas vigas de referência, utiliza-se apenas a armadura convencional. O segundo apresenta uma viga que difere das vigas de referência apenas pela colocação de uma fita de fibra de carbono inserida no concreto fresco sobre a armadura convencional (segunda camada). O terceiro grupo é composto por uma viga reforçada com duas fitas de fibra de carbono. O quarto grupo possui duas vigas reforçadas com uma fita de fibra de carbono. Estas vigas foram reforçados antes da aplicação de carregamento, viga monolítica. O quinto grupo foi formado por três vigas ensaiadas em duas etapas: na primeira etapa, foram aplicados níveis de carga diferentes para cada viga e, após a retirada das cargas, foram executados os reforços e, novamente, submeteram-se as vigas a um carregamento progressivo, até que fosse atingida a ruína. Os resultados experimentais e numéricos obtidos, indicam a viabilidade técnica dos procedimentos de reforços propostos, representando um ganho significativo da capacidade de carga e da rigidez à flexão das peças.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:27:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279703.pdf: 6308966 bytes, checksum: 22aded60c72c93f27de38500f8c75e0f (MD5) / A Floresta Amazônica é uma das maiores fornecedoras de madeira nativa tropical no mercado mundial. No entanto, tendo em vista um novo cenário comercial e ambiental que vem sendo delineando para o planeta, assim como, pelas pressões mundiais visando à preservação da Floresta Amazônica, a floresta plantada com espécies nativas de rápido crescimento na região norte do Brasil, vem se mostrando uma alternativa economicamente viável. Dentre as diversas espécies, o paricá (Schizolobium amazonicum Huber ex. Ducke) encontra-se entre as pioneiras. Neste trabalho, foram analisadas as propriedades anatômicas, físicas e mecânicas desta madeira proveniente de floresta plantada e, também, a sua resistência ao ataque de cupins de madeira seca. Foram avaliadas as possibilidades de uso do ultrassom como ferramenta de classificação mecânica para essa espécie, bem como o emprego dessa madeira em vigas de madeira laminada colada. O material de pesquisa foi obtido de árvores com idades de crescimento de 6, 10, 19 e 28 anos, oriundas do Estado do Pará. O estudo da anatomia revelou que as dimensões das fibras da madeira se estabilizam em torno dos 10 anos de idade. Os ensaios de caracterização física e mecânica resultaram na determinação dessa madeira como pertencente à classe C-20 de resistência para todas as idades estudadas e densidade média de 311 kg/m³. O paricá demonstrou-se altamente suscetível ao ataque de cupins de madeira seca. A classificação por ultrassom apresentou igualdade de classes entre as idades, com valor médio de resistência à compressão paralela às fibras de 30 MPa. Sugere-se uma alteração na constante da equação de determinação da velocidade de propagação para que os valores dessa espécie sejam mais próximos ao da classificação destrutiva. Os resultados dos ensaios de flexão de vigas de madeira laminada colada de paricá revelam uma resistência característica à tensão longitudinal de 33 MPa e módulo de elasticidade médio de ruptura de 16.697 MPa. Com base nesses resultados, que atendem aos atuais requisitos normativos brasileiros, indica-se o uso da madeira de paricá em elementos estruturais e em vigas de madeira laminada colada. Procura-se com esta pesquisa estimular o uso desta espécie em outros produtos para a construção civil, agregando valor a esta matéria prima e, também, contribuir para reduzir a pressão de exploração da floresta nativa na região amazônica. / The Amazon forest is one of the largest suppliers of tropical native timber to the world market. However, considering a new trade and environment scenario that has been delineated for planet, as well as the worldwide pressures in order to preserve the Amazon rainforest, the forest planted with native species of rapid growth in northern Brazil, have proving a viable economical alternative. Among the many species, the paricá (Schizolobium amazonicum Huber ex. Ducke) is one between the pioneers. In this study, it was analyzed the anatomical, physical and mechanical properties of this timber from planted forests, and also their resistance to attack by dry wood termites. It#s evaluated the potential use of ultrasound as a tool for mechanical grading for this species and the use of this wood in glued laminated timber beams. The research material was obtained from trees with growth age of 6, 10, 19 and 28 years from the Pará State. The anatomical study revealed that the dimensions of the wood fibers are stabilized around 10 years of age. The physical and mechanical tests were resulted in the determination of wood as belonging to class C-20 resistance to all ages studied and average density of 311 kg/m³. However, the attack by dry wood termites on paricá shows to be highly susceptible. The classification by ultrasound showed equal classes between the ages, with the compression strength parallel to the fibers an average value of 30 MPa. It is suggested to modify the constant of the equation that determine the wave speed propagation in order to approach values from destructive classification. The bending tests results from glued laminated paricá timber beams shows a characteristic resistance to longitudinal tension of 33 MPa and the average rupture modules of elasticity of 16.697 MPa. Based on this results, which are in according to Brazilian regulatory requirements, indicates the use of paricá timber on structural elements and for glued laminated timber beams. Search in this research to stimulate the use of this species in others products for the building industry, adding value to this raw material and also to help for reduce the exploitation of native forests in the Amazon region.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2012-10-22T16:11:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247962.pdf: 1578125 bytes, checksum: 4d9c86ae18bbfd155b68e3dc653fd011 (MD5) / Esta dissertação estuda a aplicação do sistema de monocordoalhas engraxadas em vigas isostáticas e hiperestáticas de estruturas de edifícios, de acordo com as recomendações da norma NBR6118:2003. Os objetivos gerais resumem-se em apresentar, discutir e sugerir critérios de projeto para dimensionamento e verificação dessas vigas e, em seguida, aplicar esses critérios a alguns exemplos de cálculo. A parte inicial da pesquisa traz uma revisão dos conceitos de graus de protensão, com ênfase especial em protensão parcial, assim como a consideração simplificada das perdas como uma força constante ao longo do cabo. Além disso, discutem-se, em detalhes, a representação da protensão por carregamentos externos equivalentes e o método das cargas balanceadas. Apresenta-se uma proposta para a verificação da capacidade resistente de seções no ELU por meio de um processo iterativo em planilha eletrônica. As definições da NBR6118:2003 para verificação dos estados limites de serviço de abertura de fissuras ELS-W e de deformação excessiva ELS-DEF são analisadas e, a seguir, comparadas com as recomendações do eurocódigo EN1992:2004 e da norma americana ACI318:2002. A segunda parte inicia com a presentação detalhada dos procedimentos de verificação aos ELU e aos ELS de uma viga biapoiada de concreto armado que possui flecha além da permitida. Posteriormente, a essa mesma viga são acrescentadas cordoalhas engraxadas para resolver o problema da deformação. Um segundo exemplo de aplicação analisa a importante influência de pilares e lajes na distribuição dos esforços de protensão na estrutura. O último exemplo mostra as diferenças entre os esforços isostáticos e hiperestáticos obtidos com os modelos de viga contínua e de pórtico plano e sua influência nos estados limites últimos e de serviço da viga em estudo. Em se admitindo perdas constantes e se utilizando o método dos carregamentos equivalentes com modelos elásticos, dimensionar e verificar vigas contínuas com protensão parcial torna-se relativamente simples. This dissertation studies the application of the unbonded strand systems in isostatic and hiperstatic beams of building structures, in accordance with the recommendations of the NBR6118:2003 code. The main objectives are summarized in presenting, commenting and suggesting project criteria for sizing and verifying these beams, and, after that, applying these criteria to some examples of calculation. The initial part of the research brings a revision of the prestressing degrees concepts, with special emphasis in partial prestressing, as well as the simplified consideration of the losses as a constant force throughout the tendon. Moreover, the representation of the post-tensioning by external equivalent loads and the method of balanced loads are discribed in details. It´s presented a proposal for verification of the resistant capacity of sections in the ultimate limit state ULS through an iterative process in electronic spread sheet. The definitions of BR6118:2003 for serviceability limit states SLS verifications, as control of crack width and control of deformation, are analyzed and, afterward, compared with the recommendations of eurocode EN1992:2004 and American code ACI318:2002. The second part initiates with the detailed presentation of the procedures for ULS and SLS verification of a reinforced concrete, single supported beam which presents deflection beyond the allowed value. Later, it is added to that same beam unbonded strands to solve the deflection problem. The second example of application analyzes the important influence of columns and slabs in the distribution of the post-tensioning efforts in the structure. The last example shows the differences between the isostatics and hiperstatics efforts gotten with the continuous beam and plane frame models, and its influence in the ultimate and serviceability limit states of the beam in study. If constant losses are admitted and if the method of equivalent loads are used with elastic models, to size and to verify continuous beams with partial prestressing becomes a relatively simple task.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2007 / Made available in DSpace on 2012-10-23T15:29:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 271866.pdf: 17952802 bytes, checksum: e6d913a077b495f4f5e6d3e934994309 (MD5) / Este trabalho de dissertação tem o objetivo de contribuir para a melhor compreensão do funcionamento de um tipo de ligação viga-pilar típica e um modelo de pórtico muito usado nas estruturas pré-fabricadas de concreto para galpões. Para isso foi desenvolvido um trabalho experimental com ensaio em escala real do pórtico e consequentemente sua ligação viga-pilar com chumbadores. Os ensaios contemplaram a aplicação de cargas verticais no pórtico visando simular esforços causados pelo vento e cargas gravitacionais. Para isso instrumentou-se interna e externamente a estrutura e desta forma foram medidos dados que serviram para uma melhor caracterização dos mecanismos de deformabilidade e resistência à flexão da ligação. Esses parâmetros foram determinados também por meio de métodos analíticos propostos para complemento da avaliação do experimento, posterior comparação de resultados e verificação de discrepâncias entre resultados analíticos e experimentais. Adicionalmente ao estudo da ligação, também foram analisados, com auxilio dos dados medidos, o comportamento da estrutura como um todo em serviço e seu modo de ruptura. Assim, pode-se levar em conta a interação entre todas as partes da superestrutura ensaiada. Por fim, a partir dos resultados encontrados foram feitas observações que resultaram em algumas recomendações de cunho teórico-prático para o projeto de estruturas desse tipo e para trabalhos de pesquisa futuros. / This Msc. Thesis consists in a study whose objective is to contribute with more knowledge for a better utilization and application of a specific connection used in many precast concrete structures. Some experimental tests were developed, in real scale, of precast concrete frame with steel bolts beam-column connections used in typical structures of sheds constructions. The experimental procedure contemplated a vertical load application on the frame to simulate wind and gravitational loads efforts. The structure was internal and external instrumented and the measured data served to characterize the mechanisms of deformation and resistance of the connection when submitted to a bend moment. These parameters were also determined by analytical methods for experiment evaluation complement, posterior comparison of results and verification of discrepancies. Additionally to the study of the connection, the behavior of the whole structure in service and its way of rupture had been analyzed with support of the measured data, considering, thus, the interaction of all the parts of the structure tested. Finally, from the joined results comments, some theoretic and practical recommendations for project and design of this type of structures and future research works are suggested.

A utilização de Polímeros Reforçados com Fibras (PRF) no reforço de estruturas de concreto armado começou a ser investigada na década de 70 e se consolidou como uma atraente alternativa para utilização em obras civis, principalmente em casos onde ambientes agressivos impedem a utilização de materiais susceptíveis à corrosão, como o aço. Com o passar dos anos, diferentes técnicas de reforço que utilizam sistemas PRF formados com fibras de carbono envolvidas em matriz epoxídica (PRFC) têm sido aplicadas a estruturas que necessitam aumentar recuperar sua capacidade resistente. Apesar dos bons resultados obtidos e das vantagens associadas a estas técnicas, estudos experimentais mostram que a ruptura das estruturas reforçadas freqüentemente acontece de forma prematura, sem o esgotamento da capacidade resistente do PRFC. Apesar dos inúmeros desenvolvimentos positivos referentes à utilização de PRFC em estruturas civis, considera-se que existem diversas possibilidades de avanço, ainda pouco exploradas, que podem favorecer uma utilização mais eficiente, segura e racional dos sistemas PRF. Sendo assim, o principal objetivo deste trabalho é estudar a potencialidade e eficiência de algumas alternativas de emprego da técnica de reforço por colagem de PRF, com análise dos efeitos de variação dos materiais e utilização da técnica de protensão. O programa experimental foi dividido em duas etapas: A primeira, com o objetivo de comparar o desempenho de vigas reforçadas à flexão com fibras carbono, vidro e aramida, foi analisada através de ensaios à flexão com carregamento estático. A segunda, com objetivo de analisar a eficiência da técnica de protensão de compósitos laminados, foi analisada através de ensaios à flexão com carregamento estático e cíclico. Os resultados experimentais foram também comparados com os dados obtidos através de um modelo analítico que considera um comportamento tri-linear para as curvas momento versus curvatura. Os dados obtidos possibilitaram a análise das qualidades e fraquezas dos sistemas de reforço estudados, permitindo que se indique a melhor solução de acordo com as condições as quais a estrutura está submetida. / The use of Fiber Reinforced Polymers (FRP) to post-strengthen concrete structures started to be investigated in the mid-1970s and today is recognized as an attractive technique to be used in civil structures, especially when aggressive environments prevent the use of materials that are susceptible to corrosion, such as steel. Different FPR post-strengthening techniques have been developed and applied in existing structures aiming to increase their load capacity. Most of the FRP systems used nowadays consist of carbon fibers embedded in epoxy matrices (CFRP). Regardless of the advantages and the good results shown by the CFRP poststrengthen technique, experimental studies show that, in most cases, the failure of poststrengthened structures is premature. It means that, in such cases, only a small part of the high strength offered by carbon fibers is used. Despite the positive developments regarding the use of FRP in civil structures, some new possibilities are being considered to provide a more efficient, safe and rational use of FRP systems. The main purpose of this thesis is to analyze the effects of the fiber type replacement and the composite prestressing in the performance of the FRP post strengthening technique. The experimental program was organized in two stages. The objective of the first stage is to compare the behavior of reinforced concrete beams post-strengthened with Carbon, Aramid and Glass Fiber Reinforced Polymers (CFRP, AFRP, GFRP) subjected to static loading tests. The objective of the second stage is to analyze the efficiency of the FRP post-tensioning technique applied to reinforced concrete slabs by means of cyclic and static loading tests. Experimental results were also compared to the ones obtained through an analytical model that considers a tri-linear behavior for moment versus curvature curves. These experimental results allow the analysis of the quality and shortcomings of post-strengthen systems studied and make possible the identification of the more suitable post-strengthening solution to each circumstance.

Este trabalho compõe-se de duas partes. A primeira parte propõe-se a apresentar um estudo e um programa computacional para a análise não linear geométrica de treliças planas com propriedades: viscoelásticas. Na segunda parte, tem-se o estudo e um programa sobre pórticos planos com propriedades viscoelásticas, usando o modelo reológico standard e o dado pelo CEB. Leva-se em consideração o efeito de temperatura e retração nesta análise. Estende-se o trabalho sobre pórtico para o estudo sobre vigas mistas, levando em consideração a mudança da linha neutra. A formulação está baseada no método dos elementos finitos para grandes deformações, particularizada para treliça e pórtico. É feita a descrição de ambos os programas e rodados diversos exemplos. / This dissertation tackles two problems in the field of viscoelastic analysis of structures. Firstly, we consider the nonlinear geometric analyis of viscoelastic plane trusses by numerical methods. In the second part, plane frames are studied, considerig the viscolelastic behaviour of concrete represented by general reological models and also by the CEB equations; temperature, shrinkage and support movements effect are considered. The computational program also analise composite continuous beams. The formulation is based on a expression of the virtual work theorem valid for finite deformations, and uses the finite element technique. The computation codes are described and several examples are analised