EM - Escola de Minas
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A Escola de Minas de Ouro Preto foi fundada pelo cientista Claude Henri Gorceix e inaugurada em 12 de outubro de 1876.
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Item Controle passivo da resposta dinâmica estrutural via análise numérica e otimização.(2017) Pena, Tales Vieira; Neves, Francisco de Assis das; Cury, Alexandre Abrahão; Guimarães, Gustavo Paulinelli; Magluta, Carlos; Neves, Francisco de Assis dasEfeitos de vibrações em estruturas, ocasionados por uma excitação externa cuja frequência está bem próxima de umas das frequências naturais do sistema, começaram a ser um problema bastante comum atualmente. Isto ocorre pelo fato de as novas estruturas necessitarem de menos matéria-prima para serem erguidas, devido aos diversos avanços tecnológicos nas áreas de engenharia, computação e ciência dos materiais, o que proporciona um formato mais esbelto do que as de antigamente. Assim, para contornar este problema, diversos aparatos foram estudados e desenvolvidos com o objetivo de se isolar a estrutura dessas excitações ou minimizar os seus efeitos. Um desses mecanismos é o absorsor de massa sintonizado, AMS, que devido a sua simplicidade e baixo custo de manutenção, tornou-se bastante utilizado. Neste trabalho, foi estudada a aplicação de múltiplos AMS, ou MAMS, no controle de vibração em estruturas com diversos graus de liberdade sujeita a excitações externa. Inicialmente, foi realizado um estudo teórico para desenvolver uma rotina numérica que permitisse a analise dinâmica do sistema composto pela estrutura e os MAMS. Depois disto, foi investigado o comportamento desse sistema mediante a utilização de 1 AMS e de 3 AMS, arranjados na sua forma interligada, MAMS I, e não interligada; MAMS NI; em duas estruturas distintas: uma viga bi apoiada e um shear building de 20 andares. Para isso, os melhores parâmetros para cada configuração dos AMS foram obtidos através do método de otimização por algoritmo genético, onde foi considerado como objetivo minimizar o máximo valor modular da função resposta em frequência, FRF, e através da otimização multiobjetivo, que, além do objetivo anterior, também foi considerado como objetivo a uniformização da FRF. De modo geral, os resultados obtidos foram satisfatórios e mostraram que dentro da faixa investigada e dos objetivos investigados, a configuração o MAMS I foi mais eficiente no controle de vibrações quando comparados às outras configurações.Item Análise dinâmica no domínio da frequência por meio do método do balanço harmônico.(2016) Zaltron, Rafael Aésio de Oliveira; Neves, Francisco de Assis das; Neves, Francisco de Assis das; Araújo, Francisco Célio de; Ferreira, Walnório GraçaEsta dissertação tem como objetivo gerar e avaliar a resposta dinâmica de um sistema estrutural discreto no domínio da frequência, por meio das curvas de ressonância, fazendo uso do Método do Balanço Harmônico. A resposta do sistema é avaliada na fase permanente para cargas harmônicas, periódicas e impulsivas para sistemas dotados de amortecimento viscoso. O sistema estrutural discreto aqui desenvolvido trata-se de um Shear Building, como apresenta a bibliografia, porém a solução é baseada na dimensão das matrizes de rigidez e de massa, podendo ser facilmente adotada para outros modelos ou elementos estruturais. As propriedades do sistema, tais como massa e rigidez, são tomadas como constantes. No desenvolvimento temos, então, vários modelos estruturais, variando entre eles a fonte de excitação dinâmica e a matriz de amortecimento, sendo primeiramente apresentados os resultados para sistemas dotados de amortecimento viscoso do tipo proporcional e, posteriormente, a resposta, é avaliada para sistemas dotados de amortecimento viscoso do tipo não proporcional. Para cada modelo além da obtenção do espectro de resposta em frequência, também é obtido o histórico de deslocamento no tempo, quando as duas respostas são dadas pelo Método do Balanço Harmônico. O espectro de resposta em frequência é avaliado em relação à análise harmônica e comparado com os deslocamentos máximos na frequência de ressonância; já o histórico de deslocamento é comparado com outros dois métodos que também são baseados no domínio da frequência – ImFT e Pseudo-Forças. Essa comparação permite concluir que a metodologia apresentada neste trabalho é eficaz tanto para obter a resposta no domínio da frequência quanto no domínio do tempo. Outras observações referentes ao estudo realizado serão estabelecidas.Item Aplicação de métodos no domínio da frequência para identificação modal de estruturas.(2016) Barros, Luma Caroline de Barros; Cury, Alexandre Abrahão; Cury, Alexandre Abrahão; Neves, Francisco de Assis das; Barbosa, Flávio de SouzaA realização de ensaios de vibração em sistemas estruturais e sua posterior análise são de grande importância prática na área das Engenharias, especialmente para a Engenharia Civil. O monitoramento dinâmico pode desempenhar um papel importante no que se refere à gestão e à manutenção de estruturas, dado que esta ferramenta permite a avaliação periódica ou contínua de pontes, barragens, edifícios, máquinas, estádios e estruturas offshore, por intermédio da análise de sua resposta às ações ambientais, sem interromper o seu funcionamento operacional. De modo geral, o monitoramento dinâmico se faz a partir do acompanhamento da variação das características de vibração das estruturas, comumente chamadas de parâmetros modais. Tais parâmetros são as frequências naturais, as taxas de amortecimento e as formas modais de vibração do sistema estrutural em estudo. O escopo desta dissertação consiste em uma análise comparativa de duas técnicas existentes na literatura e utilizadas para identificação modal de estruturas. Mais especificamente, são abordados dois métodos para a identificação modal no domínio da frequência, com base na análise da resposta das estruturas às ações a que comumente estão sujeitas. Assim, elencam-se: o método da seleção de picos (PP - Peak Picking) e o método da decomposição no domínio da frequência (FDD - Frequency Domain Decomposition). Com o objetivo de comparar o desempenho desses métodos, visando evidenciar as potencialidades e as limitações de cada um, e determinar a capacidade deles em identificar frequências naturais próximas, simulações numéricas foram realizadas no software MATLAB e alguns estudos de casos de estruturas de pequeno e grande porte ensaiadas experimentalmente foram explorados. Os parâmetros modais identificados foram comparados aos resultados obtidos analiticamente, numericamente ou, ainda, aos de outros trabalhos. Assim, foi possível mostrar que métodos PP e FDD são capazes de fazer uma identificação satisfatória das frequências naturais e dos modos de vibração. Por fim, são apresentadas considerações sobre o trabalho elaborado e sugestões que poderão ser desenvolvidas em trabalhos futuros.Item Um método recursivo de geração da função de resposta complexa em freqüência.(2003) Ferreira, Marlon Batista; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Cassino, Flávio Sandro Lays; Paula, Fernando Amorim deEste trabalho tem por objetivo introduzir a formulação analítica para a geração recursiva da matriz de função de resposta complexa em freqüência no uso do Método da Transformada Implícita de Fourier para o cálculo da resposta dinâmica de sistemas estruturais. A geração recursiva da matriz de função de resposta complexa em freqüência tende a reduzir o trabalho computacional na análise dinâmica estrutural no domínio da freqüência. Descreve-se o método de interpolação proposto por Clough e Penzien (1993) para a geração da matriz de função de resposta complexa em freqüência. Discute-se ainda, um método de interpolação onde se utiliza os polinômios de Lagrange. Alguns exemplos numéricos são feitos com o objetivo de comparar os métodos de geração da matriz de função de resposta complexa em freqüência.Item Formulação matricial da análise dinâmica de estruturas no domínio da freqúência.(1998) Ribeiro, Marcelo Vieira; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Venâncio Filho, Fernando; Queiroz, Gilson; Ferreira, Walnório GraçaEste trabalho tem por objetivo estudar uma formulação matricial para a análise dinâmica de estruturas no domínio da freqüência. Por este método as transformadas discretas de Fourier (DTF) diretas e inversas, são resolvidas implicitamente através de operações matriciais. É discutida a relação desta formulação com a formulação tradicional, que resolve as DFT através de algoritmo Fast Fourier Transform - FFT. Para os sistemas com vários graus de liberdade, é usada a transformação modal e o método das pseudoforças, combinadas à formulação matricial, para se obter a resposta.Item Estudo comparativo de técnicas de identificação modal no domínio do tempo aplicadas a estruturas de Engenharia Civil.(2016) Yoshida, Lorrany Miquelante; Cury, Alexandre Abrahão; Guimarães, Gustavo Paulinelli; Martins, Cláudio JoséO monitoramento dinâmico na área da Engenharia Civil desempenha um papel muito importante no que diz respeito à manutenção de estruturas, tais como: pontes, barragens, estádios e estruturas offshore. Esse monitoramento é normalmente realizado a partir da análise das respostas das estruturas quando submetidas a ensaios de vibração e devidas, também, às ações ambientais. Quando o monitoramento dinâmico é feito a partir da análise das respostas submetidas à vibração forçada das estruturas, normalmente faz-se necessária a interrupção do seu funcionamento operacional. Em contrapartida, quando estas estão sujeitas às ações ambientais (tráfego de veículos, vento, entre outros), essa interrupção não é necessária na maioria dos casos. De maneira geral, o monitoramento dinâmico se faz a partir do acompanhamento dos parâmetros modais que são as frequências naturais, as taxas de amortecimento e os modos de vibração. Os ensaios estruturais, geralmente, nos fornecem medidas dinâmicas em função do tempo, como é o caso das acelerações, dos deslocamentos, das deformações, etc. Este fato motiva o desenvolvimento de técnicas de identificação modal que trabalham diretamente com estas medidas, eliminando assim possíveis erros gerados pela integração numérica, quando se passa do domínio do tempo para outros domínios. Este trabalho tem por objetivo realizar uma análise comparativa de algumas técnicas de identificação modal no domínio do tempo, existentes na literatura, utilizadas para a identificação modal de estruturas. Dentre elas, podemos citar: Método do Decremento Aleatório (RD) associado ao Método de Ibrahim (ITD) e o Método das Realizações Estocásticas (SSI). Com o intuito de avaliar estes métodos e compará-los, foram utilizados dados de simulações numéricas e de ensaios experimentais realizados em estruturas de pequeno e grande porte. Pretende-se, ao final deste trabalho, destacar a técnica mais robusta para identificação modal experimental de estruturas no que concerne à menor sensibilidade a efeitos externos, tais como a presença de ruídos nos sinais de vibração registrados e ao tipo de excitação atuante sobre a estrutura.Item Avaliação comparativa de pisos de edificações em estrutura metálica quanto aos critérios de vibração.(2004) Moreira, Bruno Campos; Neves, Francisco de Assis dasA tendência da arquitetura moderna em proporcionar ambientes interiores com grandes vãos livres implica em utilizar materiais mais resistentes para viabilizar uma solução estrutural leve e esbelta. Uma conseqüência direta dessa tendência é o considerável aumento dos problemas estruturais, em particular aqueles relacionados a vibrações indesejáveis nos painéis de pisos. Isso porque as freqüências naturais de vibração desses painéis estão se tornando cada vez mais baixas, se aproximando da faixa de freqüências associadas com as atividades humanas, tais como, por exemplo, caminhar, correr e pular, além dos movimentos aeróbicos e esportivos. As vibrações induzidas nas estruturas são freqüentemente esquecidas ou ignoradas na fase de projeto, muito embora se constitua num dos critérios prescritos nas normas de projeto para verificação do estado limite de serviço. Entretanto, por serem cada vez mais evidentes em novas construções, estão tornando imperioso esse critério relacionado ao conforto humano e satisfação dos usuários. As vibrações excessivas podem ocorrer devido a uma série de fatores, dentre esses: rigidez inadequada, baixo amortecimento ou pequena massa. Visando um melhor entendimento do comportamento dinâmico desses componentes estruturais, foram realizadas diversas análises de painéis típicos modelados com o método de elementos finitos, utilizando o programa ANSYS. Investigou-se a influência de alguns parâmetros estruturais, como vão e rigidez das vigas de piso, na resposta dinâmica em termos de acelerações nodais. Demonstra-se, por meio de correlações com outros resultados analíticos e numéricos disponíveis na literatura que uma modelagem criteriosa do carregamento, gerado durante o caminhar, é de extrema importância para obtenção de bons resultados dinâmicos. Finalmente examinam-se alguns critérios de avaliação estrutural, indicados em Normas e Recomendações Técnicas nacional e internacional, a luz dos resultados numéricos obtidos em termos de acelerações em painéis de piso típico de construções mistas induzidas por cargas impulsivas e decorrentes do caminhar de pessoas.Item O número complexo e seu uso na engenharia civil.(2009) Ferreira, Walnório Graça; Camargo, Rodrigo Silveira; Frasson, Antônio Manoel Ferreira; Mansur, Webe João; Silveira, Ricardo Azoubel da MotaO presente artigo tem o objetivo de propor aos professores dos cursos de engenharia civil e mecânica a apresentação pedagógica de números complexos aos seus alunos. Inicia-se com a história do número complexo, a origem da equação de Euler, e resolve-se a equação de movimento de um sistema massa-mola com um grau de liberdade, dotado de amortecimento viscoso, utilizando-se números complexos. Isso facilita a solução da equação de movimento, pois a equação diferencial se transforma numa equação algébrica. É uma abordagem didática, que visa despertar o interesse dos alunos de engenharia civil e mecânica pelos números complexos. Finalmente, aplica-se a presente formulação a um caso prático da engenharia estrutural.Item Sistema computacional para análise avançada estática e dinâmica de estruturas metálicas.(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da MotaEste trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para análise avançada estática e dinâmica de estruturas metálicas reticuladas baseada no Método dos Elementos Finitos. O conhecimento do comportamento estático e dinâmico de uma estrutura é essencial para a concepção de estruturas mais leves e esbeltas sem afetar o seu padrão de segurança e de qualidade. Assim, torna-se necessário utilizar teorias mais complexas, como formulações não lineares, evitando simplificações no processo de análise/projeto. Nesse sentido, são consideradas neste trabalho duas fontes de não linearidades: a geométrica, que considera os efeitos da deslocabilidade da estrutura, e a física, causada principalmente pelas características mecânicas dos materiais utilizados na construção civil. A inelasticidade do aço e a semi-rigidez das ligações entre os membros estruturais caracterizam a não linearidade física. Em uma Análise Avançada, esses efeitos não lineares são diretamente considerados na formulação do elemento. Isso elimina a necessidade de processar a análise e o dimensionamento estrutural em fases distintas, permitindo assim estimar precisamente os possíveis modos de colapso. Os fundamentos teóricos necessários para um melhor entendimento do comportamento estrutural e das formulações desenvolvidas para a consideração de cada um dos efeitos citados serão apresentados ao longo do trabalho. Avalia-se a estabilidade estática e dinâmica de vários sistemas estruturais com ligações rígidas e semi-rígidas cujas soluções analíticas ou numéricas são encontradas na literatura. Essas análises são usadas também para a validação da metodologia de solução adotada. Ao final da tese, algumas conclusões e observações referentes ao comportamento estrutural serão estabelecidas.