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Advanced inelastic analysis of steel structures at elevated temperatures by SCM/RPHM coupling.
(2018) Barros, Rafael Cesário; Maximiano, Dalilah Pires; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Lemes, Igor José Mendes; Rocha, Paulo Anderson Santana
When exposed to high temperatures, the structural members and frames have their bearing capacity compromised because the physical characteristics and material resistance used in the structures deteriorate during exposure to fire, resulting in a considerable loss of strength and stiffness. In this context, the present work carries out a whole thermomechanical analysis of steel members and frames using the Finite Element Method (FEM) inelastic formulation based on the Refined Plastic Hinge Method (RPHM) coupled with the Strain Compatibility Method (SCM). The use of SCM allows for a more realistic analysis against the design codes prescriptions. So even under high temperatures, SCM is used for both evaluation of bearing capacity and stiffness parameters. To do this, the steel behavior used in the structure numerical modeling must be described in a consistent manner through its constitutive relationship. A comparison of the results obtained here with the numerical and experimental results available in the literature suggest the effectiveness of coupling SCM/RPHM and that such a methodology can provide reliable analyses of steel members and frames subjected to high temperatures.
An efficient inelastic approach using SCM/RPHM coupling to study reinforced concrete beams, columns and frames under fire conditions.
(2020) Pires, Dalilah; Barros, Rafael Cesário; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Lemes, Igor José Mendes; Rocha, Paulo Anderson Santana
This work has as its main objective the study of the behavior of reinforced concrete beams, columns and structural frames in a fire situation. To do so an efficient numerical formulation was developed, implemented and evaluated. When exposed to high temperatures, the characteristics of the materials deteriorate, resulting in a considerable loss of strength and stiffness of the structure. The CS-ASA (Computational System for Advanced Structural Analysis) was used to achieve the objective. This computer system was expanded for advanced analysis of structures in fire conditions, taking advantage of the existing features and adding new ones. Two new computational modules were created: CS-ASA/FA (Fire Analysis) and CS-ASA/FSA (Structural Fire Analysis). The first one was used to determine the temperature field in the structural elements’ cross-section through thermal analysis by the Finite Element Method (FEM) in permanent and transient regimes. The second was created to perform the second-order inelastic analysis of structures under fire using the FEM formulations based on the Refined Plastic Hinge Method (RPHM) and the Strain Compatibility Method (SCM) coupling, which can be considered a unique feature of the present study. The use of SCM allows for a more realistic analysis against the design codes prescriptions. Consequently, even under high temperatures, SCM is used for evaluation of both bearing capacity and stiffness parameters. The results of the nonlinear analysis in a fire situation for eight structural elements and systems with different geometries, boundary, heating and loading conditions are in good agreement with the numerical and experimental results found in the literature.
Análise da influência do parâmetro delta no custo de pilares mistos revestidos.
(2022) Oliveira, Paulo Edgar Fernandes Rodrigues de; Fernandes, Walliston dos Santos; Machado, Roberta Maria; Fernandes, Walliston dos Santos; Rocha, Paulo Anderson Santana; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Souza, Flávio Teixeira de; Monteiro, Anelize Borges
São recorrentes no meio acadêmico pesquisas sobre técnicas e processos construtivos mais eficientes, objetivando a busca por estruturas de menor custo e com processo executivo mais industrializado. Neste aspecto da evolução da construção civil, as estruturas mistas são interessantes elementos a serem estudados, sendo os pilares mistos constituídos por aço e concreto armado que trabalham de forma conjunta a suportar principalmente os esforços verticais de compressão. Nesse contexto, o presente estudo analisa, dentre as diversas premissas que condicionam o cálculo de pilares mistos revestidos, o fator de contribuição do aço, ou também chamado de parâmetro delta, que é obtido pela razão entre a força axial resistente de cálculo do perfil de aço e a força axial resistente da seção transversal mista. A análise direciona-se na relação do parâmetro delta e o custo total da seção transversal de pilares revestidos sujeitos a carga axial de compressão, onde foram arbitrados parâmetros fixos e variáveis para as seções mistas. Definiram-se cinco seções transversais para pilares totalmente revestidos. Para os pilares parcialmente revestidos, o próprio perfil é o limitante geométrico da seção transversal mista. Sendo assim, foram analisados 367 perfis soldados e laminados, descritos no Apêndice A, conforme as premissas presentes no roteiro de cálculo definido pela NBR 8800 (ABNT, 2008). Optou-se por desenvolver um código em linguagem Python® para auxílio e otimização do tempo na análise das inúmeras condicionantes de cálculo, além de proporcionar que tal verificação abrangesse o grande número de perfis propostos. Os resultados obtidos demonstraram para os pilares totalmente revestidos uma evidente influência do parâmetro delta no custo final do elemento misto, principalmente quando submetidos a cargas de menor intensidade, expondo uma variação de custo de até 136,57%, a depender do perfil de aço escolhido e sua respectiva área da seção transversal, sendo tal insumo governante no custo-benefício do pilar. Para pilares parcialmente revestidos o mesmo não pode ser afirmado, haja vista que o valor obtido para o parâmetro delta não corresponde necessariamente ao aumento ou não do custo da seção mista.
Análise e projeto de estruturas de concreto armado com seções genéricas sujeitas à torção.
(2019) Souza, Laís Ferreira das Graças; Rocha, Paulo Anderson Santana; Rocha, Paulo Anderson Santana; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Galvão, Alexandre da Silva
O presente trabalho tem como objetivo principal a realização da análise e projeto de estruturas de concreto armado submetidas à torção. Como exemplo, podem ser citadas as grelhas, as vigasbalcão, as vigas de marquises e os elementos que compõem os tabuleiros de pontes (longarinas e transversinas). Dessa forma, implementou-se um código computacional destinado à análise linear elástica de grelhas com seções transversais regulares e não regulares (genéricas). Assim sendo, para a obtenção das áreas e momentos de inércia, as seções foram discretizadas ao longo do domínio com o auxílio de elementos finitos bidimensionais, a saber: o CST (Constant Strain Triangle) ou triangular com três nós. Para a determinação dos perímetros das seções, utilizouse o Polinômio de Interpolação de Lagrange, uma vez que as funções que representam esses contornos são desconhecidas e estas informações foram inseridas na expressão correspondente ao Método de Gauss-Legendre (Quadratura de Gauss). Em seguida, para a definição da posição da linha neutra das seções regulares e genéricas, empregou-se o Método da Iteração Linear. Após verificar a eficiência do programa computacional desenvolvido em linguagem FORTRAN 90, realizou-se o projeto completo da viga principal de seção genérica de uma grelha hiperestática sujeita à torção de equilíbrio. Por fim, ressalta-se que a mesma foi dimensionada ao momento de torção, momento fletor e esforço cortante.
Análise e projeto de estruturas de concreto usando o modelo de bielas e tirantes via MEF : aplicação em blocos de fundação, consolos curtos, vigas-parede e sapatas rígidas.
(2019) Lima, Miguel Angelo Araújo; Rocha, Paulo Anderson Santana; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Silva, Kátia Inácio da
Neste trabalho tem-se como objetivo realizar análises elásticolineares a partir de um programa computacional destinado à implementação numérica do Modelo de Bielas e Tirantes, utilizando-se uma formulação baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF). Com este modelo é possível analisar o comportamento de elementos estruturais como blocos de fundação, consolos curtos e sapatas rígidas e realizar o dimensionamento das armaduras de aço, representar os valores de tensões, deformações e deslocamentos na região de uma viga representada como o Modelo de Bielas desenvolvido por Montoya et al. [1], além de modelar numericamente via MEF uma viga-parede com uma grande abertura, desenvolvida por Schlaich et al. [2]. Com o fim de validar as implementações numéricas, os resultados foram comparados com modelagens numéricas realizadas com o auxílio do software ANSYS 17 e com expressões normativas.
Análise inelástica de segunda ordem de arcos metálicos.
(2019) Deus, Lidiane Rodrigues Reis Maia de; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Rocha, Paulo Anderson Santana; Cardoso, Rharã de Almeida; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
Os arcos são estruturas utilizadas desde o Egito Antigo como forma de vencer grandes vãos, já que, em alguns elementos estruturais, a curvatura introduz ganhos de resistência. Por apresentar comportamento fortemente não linear, é interessante que as formulações numéricas utilizadas na modelagem das estruturas arqueadas levem em consideração as várias fontes de não linearidades, tais como as geométricas e do material. Este trabalho se insere no contexto da análise inelástica de segunda ordem (AISO) de arcos metálicos. São estudados arcos com as mais diversas características, desde os muito abatidos até os muito pouco abatidos, diversas seções transversais, condições de apoio e carregamentos, incluindo a carga térmica. Para a realização da AISO, utiliza-se a formulação do Referencial Corrotacional (RCR) para introduzir os efeitos geométricos não lineares. O comportamento inelástico do material é modelado via acoplamento do Método da Rótula Plástica Refinado com o Método da Compatibilidade de Deformações (MRPR/MCD), e para a solução do problema estático não linear utiliza-se uma estratégia incremental-iterativa baseada no método de Newton-Raphson Modificado. Nos exemplos simulados, foram analisadas as trajetórias de equilíbrio, a influência da razão de abatimento, tipos de apoio, condições de carregamento, curvas de resistência dos arcos, dentre outros fatores pouco explorados na literatura em geral, como a utilização de seções tubulares e o índice de plastificação das seções. Os resultados obtidos com a metodologia numérica empregada apresentam boa concordância com outros resultados numéricos da literatura.
Análise inelástica de segunda ordem de estruturas metálicas com ligações semi-rígidas.
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2006) Rocha, Paulo Anderson Santana; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
Procura-se neste trabalho desenvolver e implementar computacionalmente um elemento finito híbrido não-linear que incorpore os efeitos de segunda ordem, da inelasticidade o aço e da semi-rigidez da conexão entre os membros metálicos. Esse elemento híbrido é formado pelo elemento padrão de viga-coluna com pares de molas em série em suas extremidades. Em uma das molas é utilizado o parâmetro Ss que avalia o efeito da inelasticidade do aço, seguindo o método da rótula plástica; a outra mola tem o papel de definir a flexibilidade (ou rigidez) da conexão entre os membros através do parâmetro Sc. Chega-se, dessa forma, na matriz de rigidez desse elemento incluindo todos esses efeitos não-lineares. Além do modelo linear para modelar o comportamento da ligação semi-rígida, com a definição do parâmetro S c , foram utilizadas neste trabalho três funções não-lineares para descrever a resposta (curva momento-rotação) das ligações, a saber: exponencial, exponencial modificada e Richard-Abbott. O fato de estarem entre as funções mais conhecidas, possuírem boa eficiência computacional, primeiras derivadas sempre positivas e boa precisão, está entre as razões que motivaram suas escolhas. O emprego aqui do método da rótula plástica baseia-se no conceito da “seção montada” para correção do parâmetro S s , em que duas formulações são usadas: a elasto-plástica e a plástica-refinada. Essa última utiliza uma curva de interação M-P que varia de acordo com as dimensões de cada perfil, e considera as tensões residuais e equações desacopladas de rigidez para simular os efeitos de segunda ordem. Com essa formulação é possível acompanhar a degradação da resistência da seção metálica ao longo do processo de carregamento da estrutura. A formulação elasto-plástica é obtida através da simplificação da plástica-refinada. Baseando-se na teoria apresentada e nos exemplos numéricos estudados no final da dissertação, pode-se concluir que esses efeitos não-lineares (segunda ordem, inelasticidade do aço e flexibilidade da conexão) podem exercer grande influência no comportamento (flambagem e capacidade de carga) dos sistemas estruturados em aço
Análise não–linear geométrica de sistemas aporticados planos com elementos de rigidez variável : aplicações em estruturas de aço e de concreto armado.
(2016) Ribeiro, Iara Souza; Araújo, Francisco Célio de; Araújo, Francisco Célio de; Rocha, Paulo Anderson Santana; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Greco, Marcelo
O presente trabalho consiste no estudo do comportamento não–linear geométrico de sistemas estruturais aporticados planos. Busca–se esclarecer aspectos pertinentes aos procedimentos normativos à luz de análises numéricas não–lineares com consideração de grandes deslocamentos, utilizando–se, para tanto, o esquema incremental–iterativo de Newton– Raphson com controle de carga, com atualização da matriz de rigidez a cada iteração e a abordagem corrotacional. Neste contexto, foi desenvolvida uma formulação capaz de modelar elementos com seções transversais de formas geométricas arbitrárias e variando genericamente ao longo do elemento. A validação da base computacional implementada foi feita através da comparação de análises estruturais realizadas pelo software SAP2000 (2013) e, quando pertinente, pelo TQS (2016). As aplicações focam em questões relacionadas ao projeto de estruturas em concreto armado e aço, e na avaliação da estabilidade global da estrutura.
Análise numérica avançada de estruturas de aço e de concreto armado em situação de incêndio.
(2018) Maximiano, Dalilah Pires; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Rocha, Paulo Anderson Santana; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Ribeiro, José Carlos Lopes; Oliveira, Tiago Ancelmo de Carvalho Pires de; Souza, Erivelto Luís de
Esta tese tem como objetivo principal o estudo do comportamento de vigas, colunas e pórticos de aço e de concreto armado em situação de incêndio. Para isso, formulações numéricas avançadas foram desenvolvidas, implementadas e avaliadas. Quando expostos a temperaturas elevadas, as características dos materiais se deterioram, acarretando a perda da sua capacidade resistente e da sua rigidez. Para alcançar o objetivo, o CS-ASA (Computational System for Advanced Structural Analysis) é utilizado. Esse sistema computacional foi expandido para a análise avançada de estruturas em situação de incêndio aproveitando as funcionalidades já existentes e acrescentando novas. Dois novos módulos foram criados: CS-ASA/FA (Fire Analysis) e CS-ASA/FSA (Fire Structural Analysis). O primeiro tem o intuito de se determinar o campo de temperatura na seção transversal dos elementos estruturais através da análise térmica via Método dos Elementos Finitos (MEF). O segundo foi criado para realizar a análise inelástica de segunda ordem de estruturas sob fogo utilizando formulações do MEF baseadas no acoplamento do Método da Rótula Plástica Refinado (MRPR) ao Método da Compatibilidade de Deformações (MCD), o que se torna um diferencial do estudo realizado. O uso do MCD possibilita análises mais realistas ante as prescrições normativas. Dessa forma, ele é utilizado tanto para a avaliação dos limites de resistência da seção transversal, quanto para a determinação das rigidezes axial e à flexão dos elementos analisados sob altas temperaturas. Os resultados das análises não lineares em situação de incêndio obtidos neste trabalho para quatorze elementos e sistemas estruturais (de aço e de concreto armado), apresentando diferentes geometrias, condições de contorno, aquecimento e carregamento, foram comparados com as soluções numéricas e experimentais disponíveis na literatura e se mostraram satisfatórios.
Análise numérica de sólidos axissimétricos via MEF : aplicação em elementos de concreto, de aço e mistos de aço e concreto.
(2017) Ferreira, Tiago José; Silva, Kátia Inácio da; Rocha, Paulo Anderson Santana; Silva, Kátia Inácio da; Rocha, Paulo Anderson Santana; Alvarenga, Arthur Ribeiro de
No presente trabalho tem–se como objetivo analisar o comportamento de estruturas axissimétricas submetidas a carregamentos axissimétricos, com a hipótese de relação linear– elástica do material. Para isso implementou–se computacionalmente uma formulação matemática baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF), utilizando–se a linguagem de programação Fortran 90/95 (CHAPMAN, 2003), a qual possibilita a obtenção dos valores de tensões, deformações e deslocamentos da estrutura axissimétrica. Para discretizar a estrutura foram utilizados elementos finitos triangulares com três nós, denominados de CST (Constant Strain Triangle), e como a formulação do MEF adotada neste trabalho possibilita avaliar as tensões apenas no centroide dos elementos, utilizou–se uma interpolação via polinômio de Lagrange para determinar as tensões nos nós dos elementos ou em qualquer outro ponto da estrutura. Com o intuito de verificar as respostas obtidas a partir do programa computacional implementado realizaram–se comparações com resultados da literatura e/ou de modelagens feitas com o auxílio do software ANSYS 12.1. Este trabalho pode contribuir de forma eficiente para o cálculo de tensões, deformações e deslocamentos em estruturas tais como: tubulações de água e gás, minerodutos, estacas de aço e/ou concreto, risers flexíveis, pilares de concreto e/ou aço, reservatórios, tubulões de concreto, entre outros.
Análise numérica do comportamento não linear de estruturas mistas de aço e concreto.
(2017) Lemes, Igor José Mendes; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Rocha, Paulo Anderson Santana
O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma formulação numérica adequada para análise de estruturas mistas de aço e concreto considerando os efeitos da não linearidade geométrica e da inelasticidade dos materiais. Para tal, foi desenvolvida uma metodologia baseada no Método da Rótula Plástica Refinado (MRPR), sendo os coeficientes de rigidez obtidos por meio da homogeneização da seção transversal. A avaliação da capacidade resistente dos elementos estruturais é feita no contexto do Método da Compatibilidade de Deformações (MCD). Os problemas oriundos da consideração das fontes de não linearidade (global e local) são resolvidos por meio do método iterativo de Newton- -Raphson acoplado a estratégias de continuação. Os resultados obtidos são comparados com aqueles fornecidos em análises experimentais e/ ou numéricas presentes na literatura, sendo verificada boa precisão nas análises de seções transversais mistas, pilares isolados mistos e pórticos simples mistos.
Análise termomecânica de estruturas de aço via acoplamento MCD/MRPR.
(2016) Barros, Rafael Cesário; Pires, Dalilah; Lemes, Igor José Mendes; Rocha, Paulo Anderson Santana; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
Quando expostos à temperatura elevada, os elementos estruturais têm sua capacidade resistente comprometida, pois as características físicas e de resistência dos materiais empregados nas estruturas se deterioram com o aumento de temperatura. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo apresentar um novo módulo computacional, denominado aqui CS-ASA/FSA, capaz de realizar a análise numérica de estruturas de aço sujeitas à temperaturas elevadas. Esse módulo utiliza o Método dos Elementos Finitos (MEF) e a análise inelástica é baseada no Método da Rótula Plástica Refinado (MRPR) acoplado ao Método da Compatibilidade de Deformações (MCD). Esse último método foi adotado para avaliar tanto a capacidade resistente da seção transversal, quanto as rigidezes axial e à flexão de estruturas de aço sob elevadas temperaturas. A construção da relação momentocurvatura se torna essencial para tal avaliação. Por fim, os resultados obtidos são comparados aos numéricos e experimentais encontrados na literatura.
Aplicação de um elemento finito híbrido não linear na modelagem de estruturas metálicas.
(2012) Santos, Marcelo Nascimento dos; Rocha, Paulo Anderson Santana; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
Nesse trabalho, um elemento finito híbrido, que incorpora em sua formulação os efeitos não lineares de segunda ordem, da inelasticidade do aço e da semirrigidez da ligação, é utilizado para modelar e analisar sistemas estruturais reticulados planos em aço. Trata-se do elemento finito clássico de pórtico plano que apresenta, em suas extremidades, pares de molas dispostas em série. Uma das molas é representada pelo parâmetro Sc, que define o grau de rigidez da ligação entre as barras; a outra mola é representada pelo parâmetro Ss, que avalia a plastificação da seção. A matriz de rigidez desse elemento incorpora todos os efeitos não lineares supracitados. O presente trabalho faz uma averiguação da eficiência computacional do elemento híbrido na simulação isolada e combinada desses efeitos não lineares. Problemas clássicos de equilíbrio e estabilidade são inicialmente modelados e, em seguida, a atenção é voltada para a análise de sistemas estruturais com ligações flexíveis. Por fim, o referido elemento é utilizado em análises inelásticas de pórticos planos baseadas no método da rótula plástica refinado. Através dessas análises, é possível verificar e validar o emprego do elemento híbrido na modelagem numérica de diversos problemas estruturais não lineares na engenharia civil.
Construction of the interaction curve of concrete–encased composite columns based on the deformation domains of reinforced concrete sections.
(2015) Rocha, Paulo Anderson Santana; Silva, Kátia Inácio da
Neste trabalho se propõe uma metodologia para a obtenção da curva de interação para seções mistas de aço e concreto, sujeitas à flexão com-posta normal, com base nos domínios de deformação de estruturas de concreto armado definidos pela ABNT NBR 6118 [1]. Para isso, foram desenvolvidas expressões para o esforço normal, o momento fletor e para as deformações do concreto, das armaduras e dos elementos que compõem o perfil metálico em cada domínio de deformação. Com base nessas expressões criou–se um programa computacional denominado MDCOMP (2014). Neste trabalho utilizaram–se como valores limites das deformações do perfil metálico nos trechos comprimidos e tracionados, os mesmos estabelecidos pela ABNT NBR 6118 [1] para as deformações das armaduras de aço. Para verificar as implementações numéricas realizadas, as curvas de interação e os esforços máximos de plastificação da seção obtidos com o programa MDCOMP (2014) foram comparados com os determinados a partir das recomendações do EUROCODE 4 [2], da ABNT NBR 8800 [3] ou com respostas da literatura.
Determinação da capacidade resistente de elementos estruturaismistos através do método da rótula plástica refinado.
(2017) Lemes, Igor José Mendes; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Rocha, Paulo Anderson Santana; https://doi.org/10.1016/j.rimni.2015.10.003
Dimensionamento à punção de lajes lisas apoiadas em pilares de seção transversal elíptica e semi-elíptica.
(2018) Faria, Jhonatan Willian Souza; Rocha, Paulo Anderson Santana; Rocha, Paulo Anderson Santana; Martins, Jaime Florêncio; Galvão, Alexandre da Silva
O presente trabalho tem como principal objetivo realizar de forma automática o dimensionamento à punção de duas lajes lisas de concreto armado, sendo a primeira apoiada em um pilar com seção transversal elíptica e a segunda laje apoiada em um pilar com seção transversal semi-elíptica. Inicialmente compararam-se as respostas dos parâmetros relevantes para a realização do projeto das lajes com os resultados obtidos a partir do software AutoCAD. Lembrando que nesta pesquisa os resultados foram determinados através de alguns métodos numéricos e com o auxílio de soluções analíticas. Posteriormente, construiu-se a curva de interação de um pilar de concreto armado de seção transversal semi-elíptica. Para a obtenção da curva utilizou-se a Regra dos Trapézios e as equações de compatibilidade de deformações e de equilíbrio correspondentes a cada domínio de deformação tomando por base a ABNT NBR 6118 (2014). Vale ressaltar que no presente trabalho propõem-se duas equações: uma para calcular o centroide de cada região comprimida e outra para calcular a área de cada parcela comprimida da seção semi-elíptica. Após as intervenções no código computacional, realizou-se o dimensionamento das lajes lisas à punção seguindo as prescrições normativas da ABNT NBR 6118 (2014) e para isso utilizou-se a linguagem computacional FORTRAN 90.
Estudo do desempenho de vigas em situação de incêndio a partir do modelo de fibras.
(2017) Rocha, Paulo Anderson Santana; Silva, Kátia Inácio da
Neste trabalho apresenta-se a análise numérica de vigas de concreto armado de seção retangular e T e de vigas mistas de aço e concreto submetidas a altas temperaturas. Para a obtenção dos resultados numéricos, os quais se referem às relações momento x curvatura para diferentes temperaturas, bem como os valores máximos atingidos para os momentos fletores, utilizou-se o método ou modelo de fibras, sendo as relações constitutivas dos materiais (concreto e aço) definidas a partir das considerações do EUROCODE 2 parte 1.2 e da ABNT NBR 15200. A partir dos resultados obtidos, os quais são comparados com as respostas de expressões analíticas definidas pela ABNT NBR 6118 e pela ABNT NBR 8800, é possível se identificar a resistência residual da estrutura à medida que o tempo de exposição ao fogo aumenta e também demonstrar a redução efetiva de sua rigidez.
Estudo numérico avançado de estruturas de aço, concreto e mistas.
(2018) Lemes, Igor José Mendes; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Rocha, Paulo Anderson Santana; Silva, Amilton Rodrigues da; Sousa Junior, João Batista Marques de; Horowitz, Bernardo
Este trabalho apresenta uma formulação numérica generalizada, baseada na plasticidade concentrada, aplicável na análise de estruturas de aço, de concreto e mistas de aço e concreto. São abordadas fontes de não linearidades, como: os efeitos de segunda ordem, a inelasticidade, as ligações semirrígidas e a interação parcial em vigas mistas. Um elemento finito corrotacional 2D foi utilizado e associado a funções de interpolação para evitar o enrijecimento espúrio da estrutura durante a análise. Associado a este elemento, o Método da Compatibilidade de Deformações (MCD) foi utilizado para inserir o comportamento dos materiais nos nós do modelo numérico, viabilizando a análise de elementos constituídos por concreto. As ligações semirrígidas foram tratadas por meio de pseudo-molas de comprimento nulo, inseridas nas extremidades do elemento, sendo sua rigidez rotacional obtida pela relação momento-rotação da ligação. Já a interação parcial foi simulada com um grau de liberdade adicional no problema local, via MCD. Fez-se o desmembramento da força axial, sendo parte absorvida pelo perfil e a outra parte pela laje. Verificou-se nos exemplos simulados que a formulação numérica proposta é estável com boa concordância com dados numéricos e experimentais da literatura e sem os problemas comumente relacionados aos métodos baseados na plasticidade concentrada. Por fim, o tratamento da interação parcial aliada à plasticidade na forma concentrada e as ligações semirrígidas se torna um diferencial do estudo realizado.
Estudo numérico comparativo de metodologias para a degradação da rigidez à flexão no contexto do método da rótula plástica refinado.
(2016) Lemes, Igor José Mendes; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Rocha, Paulo Anderson Santana
Implementação de um código computacional destinado à solução de sistemas de equações lineares e não lineares via métodos iterativos : aplicações em treliças metálicas.
(2019) Reis, Reinaldo Antonio dos; Rocha, Paulo Anderson Santana; Martins, Jaime Florêncio; Rocha, Paulo Anderson Santana; Galvão, Alexandre da Silva
O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para análise estática linear e não linear física de treliças metálicas via métodos iterativos. No contexto da Engenharia Estrutural, a solução dos sistemas lineares e não lineares definem a resposta da estrutura frente à um determinado carregamento. Para encontrar a solução de tais sistemas são utilizadas técnicas diretas e iterativas. Estruturas com comportamento elástico linear sempre geram equações lineares, nestes casos, utilizou-se o método direto de eliminação de Gauss e o método iterativo de Gauss-Seidel. As estruturas que têm comportamento plástico do material desde o início do carregamento foram analisadas via Teorema de Castigliano e aquelas que possuem comportamento plástico somente ápos o elemento atingir a tensão de escoamento foram modeladas usando um parâmetro para módulo de endurecimento. Nestes problemas, o método Newton-Raphson e o método de Potra-Pták foram implementados para solucionar tais sistemas de equações não lineares que surgem durante o processo de modelagem. Os exemplos apresentados são comparados com resultados da literatura e/ou resultados de softwares, demonstrando a consistência e precisão do programa desenvolvido. O método de Gauss-Seidel teve convergência alcançada para sistemas simples. A medida que se aumentava os graus de liberdade e sua complexidade os sistemas perdiam sua característica de diagonal dominante e não alcançaram a convergência. Nas análises não lineares o método iterativo de Potra-Pták mostrou-se bastante eficiente em termos do reduzido número de iterações necessárias para a convergência em comparação com o método de Newton-Raphson padrão e modificado