DECIV - Artigos publicados em periódicos
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Item Numerical analysis of composite steel-concrete columns of arbitrary cross section.(2005) Sousa Junior, João Batista Marques de; Caldas, Rodrigo BarretoThis paper presents a numerical formulation for the nonlinear analysis of slender steel-concrete composite columns of generic cross-sectional shape, subjected to axial force and biaxial bending. The cross section is defined in terms of a number of closed polygonal loops of a specific material, each one with its own stress-strain relation, with reinforcement bars embedded in the polygons. The material and geometrically nonlinear equlibrium problem is solved by the finite element method, with displacement-based stress resultant beamcolumn elements. The proposed scheme turns possible, with a unified treatment, to perform analyses of concrete-filled steel tubes, fully or partially encased steel profiles, or less usual cross sections present on composite construction. The robustness and accuracy of the formulation is verified against numerical and experimental results available in the literature.Item Geotechnical aspects of eroded sediments relevant to tailings disposal design.(2003) Gomes, Romero César; Ribeiro, Luís Fernando Martins; Albuquerque Filho, Luiz Heleno; Rezende, Carlos HenriqueSince 1975, Samarco Minerac¸a˜o S.A. has been mining the iron ore deposits of the Germano Mine in the Quadrila´tero Ferrı´fero ~Iron Quadrangle! in Minas Gerais, Brazil. Presently, this mine is depleted, and a huge ultimate pit ~approximately 1,300 m long, 800 m wide, and 220 m deep!, known as the Germano Open Pit, was produced. Samarco Minerac¸a˜o currently processes the iron ore from the adjacent Alegria Mine, having reserves that exceed 5 billion tons of itabirite. The iron ore is transported by a 1,500-m-long conveyor belt that crosses the eastern border of the Germano Pit. Design studies of the tailings disposal system to be implemented in this old pit area have generated several questions related to the geological complexity and geotechnical features of the pit and the engineering properties of the tailings. The proposed project will fill the abandoned pit with tailings using the upstream construction method and will reach up to 160 m high when completed. The paper discusses the geological and geotechnical concerns regarding instability of slopes and deposited sediments. These studies are essential for evaluation of the deposited sediments as a foundation material for future tailings pile structures.Item Análise teórico-experimental de elementos comprimidos de aço : ênfase em perfis soldados.(2002) Paula, Geraldo Donizetti de; Gonçalves, Roberto MartinsEste trabalho apresenta resultados de uma análise teórico-experimental sobre a resistência à compressão de perfis I soldados de aço, formados por chapas cortadas a maçarico. A construção metálica no Brasil utiliza os perfis I soldados de aço formados por chapas cortadas a maçarico em virtude da pouca disponibilidade no mercado dos perfis laminados. Os perfis soldados brasileiros apresentam dimensões (altura, largura de mesa e espessura) diferentes das encontradas nos perfis laminados e soldados, fabricados em outros países. Apresentam-se os principais parâmetros envolvidos na formulação das curvas de resistência à compressão para perfis soldados de pequenas dimensões, tais como: tensões residuais, imperfeições geométricas iniciais e seus efeitos no cálculo da resistência à compressão dos perfis soldados compostos por chapas cortadas a maçarico. Os perfis ensaiados pertencem às séries CS 150 x 25, PS 200 x 25 e PS 225 x 29, sendo que foram obtidos resultados experimentais da força normal crítica e das imperfeições geométricas iniciais para três modelos de cada série com quatro índices de esbeltez diferente.Item Analysis of thin-walled structural elements via 3D standard BEM with generic substructuring.(2008) Araújo, Francisco Célio de; Gray, Leonard J.This paper is concerned with the application of standard 3DBoundary Element Methods to solve thin-walled structural elements (needle-like/shell-like solids). A subregion- by-subregion data structure, incorporating iterative solvers and discontinuous boundary elements, is presented. To efficiently and accurately evaluate the quasi-singular integrals, special quadrature methods are applied. In addition, structured matrix-vector products, designed to avoid the excessive number of conditional tests during solver iterations, are proposed. Numerical results for complex thinwalled BE models are validated by comparison with FEM calculations and previously published BEM analyses.Item Application of a generic domain-decomposition strategy to solve shell-like problems through 3D BE models.(2007) Araújo, Francisco Célio de; Silva, Kátia Inácio da; Telles, José Cláudio de FariaEfficient integration algorithms and solvers specially devised for boundary-element procedures have been established over the last two decades. A good deal of quadrature techniques for singular and quasisingular boundary-element integrals have been developed and reliable Krylov solvers have proven to be advantageous when compared to direct ones, also in case of non-Hermitian matrices. The former has implied in CPU-time reduction during the assembling of the system of equations and the latter in its faster solution. Here, a triangular polar co-ordinate transformation and the Telles co-ordinate transformation are employed separately and combined to develop the matrix-assembly routines (integration routines). In addition, the Jacobi-preconditioned Biconjugate Gradient solver (J-BiCG) is used along with a generic substructuring boundary element algorithm. Thus, solution CPU time and computer memory can be considerably reduced. Discontinuous boundary elements are also included to simplify the coupling of the BE models (substructures). Numerical experiments involving 3D thin-walled domains (shell-like structural elements) are carried out to show the performance of the computer code with respect to accuracy and efficiency of the system solution. Precision, CPU-time and potential applications of the BE code developed are commented upon.Item Generic domain decomposition and iterative solvers for 3D BEM problems.(2006) Araújo, Francisco Célio de; Silva, Kátia Inácio da; Telles, José Cláudio de FariaIn the past two decades, considerable improvements concerning integration algorithms and solvers involved in boundary-element formulations have been obtained. First, a great deal of efficient techniques for evaluating singular and quasi-singular boundary-element integrals have been, definitely, established, and second, iterative Krylov solvers have proven to be advantageous when compared to direct ones also including non-Hermitian matrices. The former fact has implied in CPU-time reduction during the assembling of the system of equations and the latter fact in its faster solution. In this paper, a triangle-polar-co-ordinate transformation and the Telles co-ordinate transformation, applied in previous works independently for evaluating singular and quasi-singular integrals, are combined to increase the efficiency of the integration algorithms, and so, to improve the performance of the matrixassembly routines. In addition, the Jacobi-preconditioned biconjugate gradient (J-BiCG) solver is used to develop a generic substructuring boundary-element algorithm. In this way, it is not only the system solution accelerated but also the computer memory optimized. Discontinuous boundary elements are implemented to simplify the coupling algorithm for a generic number of subregions. Several numerical experiments are carried out to show the performance of the computer code with regard to matrix assembly and the system solving. In the discussion of results, expressed in terms of accuracy and CPU time, advantages and potential applications of the BE code developed are highlighted.Item Balanço hídrico do bota-fora BF4 da mina de Urânio Osamu Utsumi, como subsídio para projetos de remediação de drenagem ácida.(2008) Fagundes, Júnio René Toledo; Leite, Adilson do Lago; Mello, Carlos Eduardo Ferraz de; Gomes, Romero CésarA drenagem ácida de mina (DAM) constitui um dos grandes problemas ambientais associados às atividades mineradoras. Ela se caracteriza basicamente pela elevação da acidez no meio e, consequentemente, pela dissolução de metais pesados associados às matrizes rochosas. O impacto direto da DAM se reflete na degradação da qualidade dos corpos hídricos, com suas conhecidas consequências. Inserido na avaliação da geração da DAM, o presente trabalho tem como objetivo principal a obtenção do balanço hídrico na região do bota-fora BF4, um dos maiores responsáveis pela formação da DAM na mina de urânio Osamu Utsumi, propriedade das Indústrias Nucleares do Brasil (INB), situada em Caldas MG. A utilização desta “ferramenta” hidrológica serviu como medida preliminar, na tentativa da determinação dos principais contribuintes hídricos e na melhoria do entendimento do fluxo aquoso para a geração de DAM, no local. Para o balanço, dados meteorológicos fornecidos pela INB e pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) foram utilizados e também vazões hídricas monitoras pela INB. Considerando-se as hipóteses adotadas, os resultados indicam a precipitação como o principal contribuinte para o volume de DAM gerado na base do BF4, norteando assim possíveis medidas de remediação.Item Geração de modelos de regionalização de vazões máximas, médias de longo período e mínimas de sete dias para a bacia do Rio do Carmo, Minas Gerais.(2005) Barbosa, Sylvio Elvis da Silva; Barbosa Júnior, Antenor Rodrigues; Silva, Gilberto Queiroz da; Campos, Elizabeth Neves Borges; Rodrigues, Vanessa de CarvalhoO fato de ser limitada a disponibilidade hídrica de uma bacia hidrográfica, aliado ao crescente aumento da demanda motivado pelos mais variados usos e impulsionado pelo desenvolvimento econômico, exige a adoção de critérios de gestão capazes de minimizar os inevitáveis conflitos pelo uso da água. Para que a gestão seja adequada, requer-se o conhecimento dos diferentes segmentos do ciclo hidrológico, notadamente da precipitação e da vazão. Com isso, e considerando-se a importância de se verem atendidas as regiões com ausência ou escassez de dados fluviométricos, desenvolveu-se o presente estudo de construção de modelos matemáticos de regionalização de vazões na bacia do rio do Carmo. Para isso, foram construídas as séries de chuvas totais anuais, totais do semestre mais chuvoso e máximas diárias, e as séries de vazões máximas, médias e mínimas. As séries de chuvas no ponto foram convertidas em chuvas na área com o uso do método de Thiessen. Com base nas séries anuais das vazões máximas, médias e mínimas, ajustaram-se modelos de probabilidade que permitiram a extrapolação dos dados históricos. Ainda, para pesquisar a influência do relevo sobre as variáveis hidrológicas foram feitas as quantificações de diferentes parâmetros que caracterizam a bacia. Deste modo, ao final foram construídos os modelos de regionalização das vazões.Item Modelo de quantificação do coeficiente de dispersão longitudinal de pequenos cursos de água naturais.(2006) Devens, Julimara Alves; Barbosa Júnior, Antenor Rodrigues; Silva, Gilberto Queiroz daNesse estudo, técnicas de campo são utilizadas para determinar o coeficiente de dispersão longitudinal, EL, que é um parâmetro presente nos modelos Fickianos. Esses modelos explicam como a concentração de um poluente decai enquanto transportado pelo rio. No cálculo de EL é aplicado o método da propagação (routing procedure) corrigido para considerar a perda do traçador. Uma equação semi-empírica de previsão de EL é deduzida a partir de modelo de turbulência e da aplicação da análise dimensional. A equação é ajustada aos dados de campo pela técnica de regressão linear múltipla. A equação estima o coeficiente EL com base nas características físicas e hidráulicas facilmente mensuráveis dos corpos de água naturais. São apresentados também resultados da aplicação do modelo proposto utilizando-se dados disponíveis na literatura.Item Estudo comparativo de análises no domínio do tempo e da freqüência em risers flexíveis.(2009) Vaillant, Alyson Gomes; Franciss, Ricardo; Freitas, Marcílio Sousa da RochaO procedimento mais realista para se efetuarem análises dinâmicas de risers flexíveis é o uso da análise no domínio do tempo. Análises no domínio do tempo conseguem levar em conta todas as não-linearidades inerentes ao sistema como a geométrica, a interação solo-estrutura, etc. Entretanto essas análises demandam um esforço computacional e um tempo de simulação muito grandes. Outros problemas associados às análises no domínio do tempo são: o sinal produzido pela simulação não é único e o comprimento do sinal deve ser grande o suficiente para garantir a estabilidade dos parâmetros estatísticos. Com o intuito de solucionar esses problemas, podem-se utilizar análises no domínio da freqüência ao invés de análises no tempo por serem muito mais rápidas e necessitarem menor esforço computacional. Uma das diferenças entre as duas metodologias é que, no domínio da freqüência, as não-linearidades inerentes ao sistema são linearizadas e os efeitos dessas alterações ainda não são bem conhecidos. Por essa razão, foi proposto um estudo comparativo entre análises no domínio do tempo e da freqüência de estruturas flexíveis, a fim de verificar a influência da não consideração de algumas não-linearidades e tentar determinar uma faixa de utilização para análises no domínio da freqüência.