Navegando por Autor "Silveira, Ricardo Azoubel da Mota"
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Item 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 SantanaWhen 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.Item Advanced numerical study of composite steel-concrete structures at high temperature.(2021) Barros, Rafael Cesário; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Maximiano, Dalilah Pires; Lemes, Igor José MendesThe composite steel-concrete structures use has several advantages, such as the reduction of cross-sectional dimensions and weight of the structure, which is one of the main reasons for it is use today. However, under fire situation, the material and mechanical properties changes, causing significant strength and stiffness loss as a result of temperature rise. In this work, the temperature influence on the behavior of composite steel-concrete structures is studied through an inelastic second order (ISO) numerical investigation. For this, two computational modules, CS-ASA/FA and CS-ASA/FSA are developed and adapted for the study of composite structures in fire. The first module calculates the temperature field in any cross-section. The second module performs the ISO analysis through the coupling between the Refined Plastic Hinge Method (RPHM) and the Strain Compatibility Method (MCD). In this way, the evolution of the temperature in cross-sec- tions, the interaction diagrams between axial force and bending moment and the structures equi- librium path as a function of the time in fire are presented for composite steel-concrete beams, columns and frames. The proposed numerical methodology success is proved by comparison with experimental and numerical responses available in the literature.Item 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 SantanaThis 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.Item An efficient strategy for solving structural nonlinear equations by combining the orthogonal residual method and normal flow technique.(2019) Maximiano, Dalilah Pires; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Silva, Andréa Regina Dias da; Gonçalves, Paulo BatistaThis paper presents a new procedure for solving structural nonlinear problems by combining the orthogonal residual method (ORM) and normal flow technique (NFT). The perpendicularity condition to the Davidenko flow, introduced by the NFT, which must be satisfied during the iterative process, overcome the difficulties, i.e. the poor convergence and inefficiency of the ORM close to the limit points, particularly the displacement limit points (snap-back behavior). Basically, the idea of the proposed strategy is to adjust the load parameter, which is treated as a variable in the nonlinear incremental-iterative solution process, assuming that the unbalanced forces (residual forces) must be orthogonal to the incremental displacements. This constraint is used together with the NFT perpendicularity condition. The proposed procedure is tested, and its efficiency is corroborated through the analyses of slender shallow and nonshallow arches and an L-frame since they exhibit highly nonlinear behaviors under certain loading conditions. It is concluded that the proposed procedure can overcome the numerical instability problems in the neighborhood of critical points when using only the conventional OR process, and the procedure compares favorably with the arc-length method, minimum residual displacement method, and generalized displacement control method.Item Análise acoplada termo-hidráulica de problemas de fluxo em meio poroso não saturado.(2018) Souza, Karla Baêta e; Nogueira, Christianne de Lyra; Nogueira, Christianne de Lyra; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Villar, Lúcio Flávio de SouzaOs fluxos de umidade e calor em meios porosos não saturados envolvem o movimento da água (líquida e vapor de água), do ar (seco ou dissolvido na água) e do calor que são induzidos pelos gradientes térmicos e de pressão (na fase líquida e gasosa) ao qual o meio poroso está submetido em condições ambientais. O modelo matemático que representa esse fenômeno físico inclui as equações de fluxo de água líquida, de gás e de calor, garantindo a conservação de massa de água e ar e conservação de energia térmica, levando em consideração os princípios hidráulicos e termodinâmicos que descrevem o equilíbrio entre a fase líquida (água líquida e ar dissolvido) e a fase gasosa (ar seco e vapor de água). Este trabalho apresenta uma formulação generalizada, completamente acoplada, do problema de fluxo termo-hidráulico em meios porosos não saturados, considerados indeformáveis, onde as fases se encontram em equilíbrio térmico. A formulação considera a pressão da água, a pressão do gás e a temperatura como variáveis primárias. O presente trabalho traz, ainda, a formulação utilizando o método das diferenças finitas para este problema em condições unidimensionais, a fim de modelar o processo de fluxo na interface solo-atmosfera. Exemplos de verificação envolvendo análises de fluxo em meio não saturado em condições isotérmicas e não isotérmicas são apresentados demonstrando a potencialidade do sistema computacional desenvolvido.Item Análise avançada via MRPR de estruturas mistas de aço e concreto.(2015) Lemes, Igor José Mendes; Silveira, Ricardo Azoubel da MotaO presente trabalho tem como finalidade a implementação e a avaliação de estratégias numéricas para realizar análises estáticas avançadas de estruturas mistas de aço e concreto. Utilizam-se formulações não lineares baseadas no Método dos Elementos Finitos (MEF) acopladas ao Método da Rótula Plástica Refinado (MRPR). Consideram-se simultaneamente os efeitos de segunda ordem e da plasticidade, em termos nodais, em sistemas estruturais como vigas, pilares e pórticos. A perda gradual da rigidez à flexão, via MRPR, é determinada através da localização da combinação de esforços solicitantes dentro da curva de resistência, que relaciona esforço normal e momento fletor. Fez-se necessária então a definição dos limites de início de plastificação e da capacidade resistente da seção. Para tal, métodos simplificados, utilizando normas de projeto, e uma formulação generalizada, baseada na compatibilidade de deformações, foram introduzidos ao sistema computacional CS-ASA (Computational System for Advanced Structural Analysis). Utiliza-se o método iterativo de Newton-Raphson acoplado, ou não, a estratégias de continuação para a solução das equações não lineares global e local (a nível da seção transversal). Por fim, apresentam-se análises numéricas avançadas de sistemas estruturais de aço, de concreto e mistos de aço e concreto através da formulação implementada. Os resultados obtidos são comparados com respostas numéricas e experimentais presentes na literatura.Item Análise computacional via MDF de cascas cilíndricas com restrições bilaterais e unilaterais de contato.(2013) Machado, Fernando Carlos Scheffer; Silveira, Ricardo Azoubel da MotaAs cascas cilíndricas são elementos estruturais bastante utilizados como tubulações enterradas, estruturas de contenção de túneis e poços, e depósitos de diversos materiais, na forma de silos ou tanques. Nessas aplicações as cascas cilíndricas interagem com o meio elástico, no caso solo ou rocha. Essa interação pode ser considerada de duas forma diferentes: com um problema de contato bilateral (PCB), quando a estrutura e o meio não perdem contato durante o processo de deformação; e como um problema de contato unilateral (PCU), quando a casca não está completamente fixa e pode perder contato com o meio para determinadas condições de carregamento. Portanto, esta tese tem como principal objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta, ou programa computacional, para o estudo e análise de problemas envolvendo cascas cilíndricas com restrições bilaterais e unilaterais de contato impostas por bases elásticas. Essa ferramenta computacional apresenta como principais características: i. o emprego do Método das Diferenças Finitas (MDF) para aproximar as derivadas das equações diferenciais de equilíbrio do sistema casca-base elástica. Adota-se neste trabalho a Teoria de Casca de Sanders, que pode ser aplicada para cascas ou painéis cilíndricos pouco ou muito abatidos; e as bases elásticas são aproximadas pelos modelos de Winkler e Pasternak; ii. o emprego de metodologias de solução desses PCB e PCU. No caso do PCB, a região de contato Sc entre os corpos (casca-base) é conhecida a priori, e sua solução pode ser obtida de forma direta, se as hipóteses de pequenos deslocamentos e material elástico forem consideradas. No caso do PCU, tem-se como principal desafio a definição da região de contato entre os corpos, Sc, que não é conhecida a priori, e adotam-se aqui duas estratégias de solução desse problema (ES1 e ES2, respectivamente). Na primeira, a interação casca-base é avaliada considerando diretamente as restrições de contato unilateral e resolvendo-se um Problema de Complementaridade Linear (PCL). Na segunda, a região de contato Sc é inicialmente aproximada e na sequência utiliza-se o método de Newton-Raphson para corrigi-la e avaliar a participação da base elástica na obtenção de outras incógnitas do problema. Essa ferramenta computacional foi desenvolvida usando a linguagem de programação Fortran®. Diversos exemplos numéricos são apresentados e analisados com o intuito de averiguar a eficiência das metodologias implementadas para soluções dos problemas de contato. No final da tese, algumas conclusões e observações referentes ao sistema computacional desenvolvido e às metodologias numéricas propostas são estabelecidas. Além de o MDF ter se apresentado como um método de fácil implementação e utilização, as estratégias de solução não linear adotadas se mostraram semelhantes, em termos de resultados obtidos, mas com ligeiro ganho de eficiência computacional por parte da ES1. Por fim, sugestões para novas pesquisas são apresentadas.Item Análise da estabilidade elástica de treliças espaciais.(2004) Pinheiro, Leonardo; Silveira, Ricardo Azoubel da MotaO presente trabalho fornece um estudo da estabilidade de treliças espaciais através da utilização de uma formulação elástica não-linear, baseada no método dos elementos finitos, que leva em consideração os efeitos de segunda ordem e a mudança de geometria da estrutura. Especial atenção é dada ao cálculo da matriz de rigidez, onde tais efeitos são levados em consideração, e à obtenção do vetor de forças internas do elemento. A partir daí, foi realizada uma implementação computacional para que a análise do comportamento de treliças espaciais fosse possível. Ao final desse artigo, através da análise de problemas estruturais encontrados na literatura, pretende-se verificar a eficácia tanto da formulação empregada quanto da implementação computacional realizada.Item Análise de placas com restrições de contato.(1998) Dias, Andréa Regina; Silveira, Ricardo Azoubel da MotaExistem muitos casos onde a inclusão de restrições bilaterais e unilaterais na análise de equilíbrio de elementos estruturais é inevitável. Tais restrições podem alterar substancialmente o comportamento da estrutura. Isto é, em particular, verdadeiro na análise de alguns tipos de fundações, trilhos de ferrovias, na análise de estruturas formadas por compósitos laminados (problemas de delaminação), entre outros. O objetivo deste trabalho é, então, desenvolver uma metodologia numérica para análise de placas com restrições bilaterais e unilaterais de contato que são impostas por bases elásticas. Nos problemas de contato unilateral, a base elástica oferece reação apenas quando comprimida e, no caso de contato bilateral, a base oferece reação, também, quando tracionada. Desprezam-se, nas formulações, os efeitos decorrentes das forças de atrito entre a placa e a base elástica. O método dos elementos finitos é usado para discretizar a placa e a base elástica e o problema de contato unilateral é tratado diretamente como um problema de minimização, envolvendo apenas as variáveis originais sujeitas a restrições de desigualdade. A partir daí, o problema de complementaridade linear resultante é resolvido utilizando-se o algoritmo de Lemke. A eficiência das formulações numéricas propostas são verificadas através de exemplos apresentados no final do trabalho.Item Análise dinâmica avançada de estruturas de aço com ligações semirrígidas e interação com o solo.(2018) Batelo, Everton André Pimentel; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Silva, Andréa Regina Dias da; Guimarães, Gustavo Paulinelli; Ferreira, Walnório Graça; Galvão, Alexandre da SilvaEsta tese apresenta os fundamentos numéricos para a previsão do comportamento de estruturas planas de aço com ligações semirrígidas e interação com o solo quando estas são submetidas a ações dinâmicas extremas, como: impacto, abalos sísmicos e ações de ventos. Nessas condições, as estruturas de aço podem apresentar deformações permanentes, danos localizados que podem levar ao colapso parcial ou total. Dessa forma, projetar sistemas estruturais considerando o comportamento elástico do material, nessas situações extremas, tende a ser antieconômico. É aceitável, portanto, que haja certo dano nas estruturas nessas situações de carregamento extremo, desde que esse não coloque em risco a segurança da edificação. Assim, esta tese tem como objetivo avaliar o comportamento não linear de estruturas de aço sob ação dinâmica, procurando explorar a capacidade de amortecimento histerético introduzido pelas ligações semirrígidas e pelo processo de deformação plástica de seus membros (vigas e colunas formados por perfis I ou H compactos), com a consequente redistribuição de esforços internos e formação de rótulas plásticas. As análises transientes não lineares são realizadas através do programa computacional CS-ASA (Silva, 2009), que é baseado no método de elementos finitos (MEF). Esse programa é ampliado através do presente estudo, onde os efeitos não lineares geométricos, das ligações semirrígidas e do material aço são considerados juntamente com a interação solo-estrutura (ISE). Elementos finitos planos não lineares de barra, baseados na hipótese de Euler Bernoulli, são usados na modelagem das estruturas de aço e elementos de fundação são usados para aproximar o meio geológico (solo ou rocha), que é modelado de forma discreta ou contínua (hipóteses de Winkler). Assume-se aqui que esses elementos de fundação reagem às solicitações de tração e compressão, caracterizando o problema ISE com restrições bilaterais de contato. As respostas transientes não lineares dos problemas analisados são obtidas através um processo incremental-interativo, usando os métodos Newmark e Newton-Raphson. Por fim, vale destacar que as respostas alcançadas através da metodologia de solução numérica proposta apresentaram boa concordância com as extraídas da literatura e através do software SAP 2000.Item Análise dinâmica avançada de estruturas de aço sob cargas extremas.(2014) Batelo, Everton André Pimentel; Silveira, Ricardo Azoubel da MotaUma análise estrutural rigorosa é de fundamental importância para o projeto e o desempenho adequado ao longo da vida útil de uma estrutura. Os pórticos de aço são uma excelente solução estrutural para os mais variados tipos de construções. Sua concepção estrutural e forma esbelta compõe uma estrutura leve, econômica, eficiente e de montagem rápida. Em algumas situações, esses pórticos de aço são submetidos a solicitações dinâmicas com intensidade suficiente para provocar deformações permanentes e danos localizados na estrutura que podem levar ao seu colapso parcial ou total. Dessa forma, projetar estruturas idealizando o comportamento elástico do material nessas situações tende a ser antieconômico. Assim, é aceitável que haja certa quantidade de dano nas estruturas em situações de carregamento extremo, desde que esses não coloquem em risco a segurança da edificação. Desse modo, esta dissertação tem como objetivo avaliar o comportamento não linear de estruturas de aço sob a ação de excitações dinâmicas extremas, explorando a capacidade de amortecimento histerético da estrutura em decorrência da energia absorvida durante o processo de deformação plástica de seus membros estruturais, com a consequente redistribuição de esforços internos e formação de rótulas plásticas. As análises dinâmicas inelásticas de segunda ordem são realizadas através do programa computacional CS-ASA (Silva, 2009), utilizando o método da rótula plástica refinada. Situações práticas envolvendo cargas de impactos e sismos são avaliadas no decorrer do estudo, evidenciando o amortecimento histerético introduzido na estrutura devido à consideração do escoamento parcial das seções transversais e a boa representação das respostas transientes não lineares obtidas com o método da rótula plástica refinada quando comparado à outras análises numéricas e estudos experimentais.Item Análise dinâmica de sistemas estruturais reticulados com restrições de contato.(2016) Rosas, Letícia Reis Batista; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Galvão, Alexandre da Silva; Silva, Kátia Inácio daCom o avanço da construção civil, tem-se projetado elementos estruturais cada vez mais esbeltos, o que os torna mais susceptíveis a problemas excessivos de vibrações. Em muitas situações, esses elementos estão apoiados em outros corpos, tais como o solo, que podem oferecer restrições de movimentos em algumas direções. Nesse contexto, a análise estática e dinâmica desses elementos considerando a interação com esse outro meio torna-se importante na concepção de um projeto estrutural. Este trabalho tem como objetivo realizar análise dinâmica de sistemas estruturais considerando sua interação com o solo. As análises são realizadas utilizando o sistema computacional CS-ASA (Computational System for Advanced Structural Analysis), desenvolvido por Silva (2009). O solo é representado através do modelo de molas discretas e dos modelos contínuos de Winkler e Pasternak. São considerados os efeitos oriundos da não linearidade geométrica da estrutura e, em algumas análises, considera-se também o comportamento não linear do solo. A estratégia de modelagem utilizada baseia-se na aplicação do Método dos Elementos Finitos, e o problema de autovalor para determinação das frequências naturais é resolvido pelo método de Jacobi. O problema transiente não linear é resolvido através do método de integração de Newmark, em combinação com a estratégia incremental e iterativa de Newton-Raphson. Situações práticas envolvendo a interação entre o solo e a estrutura são avaliadas no decorrer do estudo, procurando evidenciar a influência do contato na trajetória de equilíbrio, na distribuição dos esforços, nas frequências naturais de vibração e na resposta transiente dessas estruturas.Item 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 daNeste 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.Item 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 MotaOs 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.Item 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 MotaProcura-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 açoItem Análise inelástica de segunda ordem de sistemas estruturais metálicos.(2006) Machado, Fernando Carlos Scheffer; Silveira, Ricardo Azoubel da MotaEste trabalho traz os fundamentos para uma análise inelástica de segunda ordem em sistemas estruturais metálicos bidimensionais. As metodologias e formulações estudadas têm o objetivo de simular os efeitos da plastificação do aço de uma forma simples e eficiente. O sistema computacional oriundo deste trabalho pode ser considerado a primeira tentativa de desenvolver um programa de análise avançada de estruturas metálicas. A primeira abordagem inelástica estudada é dividida em duas formulações baseadas no método da rótula plástica: a elasto-plástica e a plástica-refinada. A primeira utiliza as prescrições da AIC-LRFD para definir uma superfície de interação M-P, que é responsável pela capacidade resistente limite da seção transversal metálica. A segunda é considerada um refinamento da primeira, onde são utilizadas formulações específicas para simular a degradação da rigidez da seção e do módulo de elasticidade. Em ambas formulações são utilizadas as funções de estabilidade para simular o efeito da nãolinearidade geométrica. A outra abordagem inelástica implementada baseia-se no conceito da “seção montada”. Ela foi desenvolvida diretamente para a formulação plástica-refinada e utiliza uma curva de interação M-P que varia de acordo com as dimensões de cada perfil. Essa abordagem utiliza equações desacopladas de rigidez para simular os efeitos de segunda ordem. A formulação elasto-plástica é então obtida através da simplificação da plásticarefinada. A avaliação da eficiência das formulações estudadas e implementadas é feita através da análise de vários problemas estruturais metálicos encontrados na literatura, cujos resultados são usados especificamente para validação de formulações inelásticas. Muitos desses resultados foram obtidos por métodos de comprovada precisão, como por exemplo, o método da zona plástica. No final deste trabalho são apresentadas algumas considerações adicionais envolvendo as formulações inelásticas estudadas.Item Análise inelástica e de segunda ordem de estruturas com restrições bilaterais e unilaterais de contato.(2021) Silva, Jéssica Lorrany e; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Lemes, Igor José Mendes; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Lemes, Igor José Mendes; Nogueira, Christianne de Lyra; Araújo, Francisco Célio de; Gonçalves, Paulo Batista; Ferreira, Walnório GraçaEste trabalho apresenta uma metodologia numérica com base em uma formulação em deslocamento para simular o comportamento não linear 2D de elementos estruturais em aço, de concreto e mistas de aço e concreto. São abordadas fontes de não linearidades, como: os efeitos de segunda ordem e a inelasticidade. Vale ressaltar a adoção do referencial corrotacional na formulação não linear geométrica de elementos finitos, baseadas na separação explícita entre movimentos de corpo rígido e os que causam deformação. A inelasticidade é modelada considerando a plasticidade concentrada nos nós dos elementos finitos. Assim, a simulação do comportamento não linear dos materiais, incluindo a determinação da capacidade resistente das seções é abordada através do Método de Compatibilidade de Deformações, onde as relações constitutivas dos materiais são utilizadas explicitamente. Além disso, a presente abordagem numérica não se limita a uma tipologia transversal específica e pode ser usada para análise de diferentes seções transversais. Em conjunto é realizado um estudo da resposta não linear de sistemas envolvendo a interação solo-estrutura (solo/rocha), com o intuito de fornecer uma modelagem numérica mais realística do problema de engenharia (estrutural/geotécnico). Essa interação pode ser considerada de duas formas diferentes em função da resposta do meio geológico, como: bilateral e unilateral. Finalmente, apresentam-se análises numéricas avançadas de estruturas de aço, de concreto e mistos de aço e concreto, para diferentes seções transversais; e análises de sistemas mecânicos com interação solo-estrutura. Os resultados obtidos são comparados com respostas numéricas e experimentais presentes na literatura. Verificou-se nos exemplos simulados que a formulação numérica proposta é estável com boa concordância com dados numéricos e experimentais da literatura.Item Análise não linear geométrica de pórticos planos e espaciais com elementos não prismáticos de seção qualquer, descritos segundo a formulação de Timoshenko.(2022) Ribeiro, Iara Souza; Araújo, Francisco Célio de; Araújo, Francisco Célio de; Silva, Kátia Inácio da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Greco, Marcelo; Gonçalves, Paulo BatistaO presente trabalho propõe uma estratégia unificada para obtenção das matrizes de rigidez elástica e geométrica de elementos não prismáticos de pórtico plano e espacial, com seções transversais de geometrias arbitrárias. O método proposto se fundamenta na utilização do Princípio das Forças Virtuais (PFV), a partir do qual, com base na teoria de vigas de Timoshenko, é possível se obter as expressões exatas para as matrizes de propriedades estruturais dos elementos. Para o cálculo dos coeficientes que dependem da deformação da estrutura, como os da matriz de rigidez geométrica, utilizam-se as funções de forma de Timoshenko. Estas são obtidas a partir de um processo que considera os casos mais gerais de variação de rigidez da seção. Além disso, também é apresentada uma formulação para incluir ligações semirrígidas e apoios elásticos, com relações constitutivas fisicamente não lineares. A validação da formulação proposta é realizada a partir de análises geometricamente não lineares de pórticos planos e espaciais em aço. Nesta etapa, exemplos clássicos da literatura e estruturas reais são abordados.Item Análise não-linear geométrica de pórticos planos com elementos não-prismáticos de seção qualquer, descritos referenciados a eixos não-centroidais segundo a formulação de Timoshenko.(2023) Mageveske Netto, Protáze; Araújo, Francisco Célio de; Araújo, Francisco Célio de; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Hillesheim, Maicon JoséO objetivo principal deste trabalho foi desenvolver uma formulação consistente e genera- lizada para análise linear e não linear de elementos de pórtico plano. Para tanto, a partir do Princípio das Forças Virtuais foi desenvolvida uma formulação para elementos não prismáticos de seção qualquer baseados em eixos não centroidais, em nível de elemento, para a obtenção das expressões exatas dos coeficientes de rigidez elástica e geométrica, bem como de cargas nodais equivalentes. Polinômios de diferentes ordens foram empre- gados a fim de interpolar as rigidezes axial, flexional, cisalhante e estática generalizada ao longo do comprimento do elemento. Outrossim, funções de forma de Timoshenko são desenvolvidas como co-produto do próprio processo de formulação. Tal feito permite também que as matrizes de propriedades estruturais sejam diretamente determinadas a partir dessas funções. Assim, uma vez que os processos de integração serão reduzidos, naturalmente ocorre otimização no tempo de processamento computacional. Ao longo dos exemplos estudados, foi notado que a redução é de aproximadamente 30%. O programa computacional NAESY (Numerical Analysis of Engineering Systems) foi utilizado como base de estudo para a pesquisa. Nesse programa, foi implementado tanto a formulação para eixos não centroidais para uma análise linear elástica como não linear geométrica. Visualizações gráficas foram implementadas por meio do programa VisIt. Por fim, os re- sultados foram validados através de modelos 3D analisados através do programa comercial ANSYS.Item 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, MarceloO 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.