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 Análise numérica via elementos finitos de perfis formados a frio do tipo rack com perfurações de bordas enrijecidas.(2022) Gomes, Diego Martins; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Russo, Mário Luís CabelloOs perfis de aço formados a frio são amplamente utilizados em vários campos da engenharia civil e industrial. Essas seções podem incluir perfurações utilizadas para passagens de dutos ou encaixe das ligações. Apesar de seu efeito prático, estes furos têm a desvantagem de tornar as seções mais suscetíveis aos modos de instabilidades e, na maior parte dos casos, reduzir a sua capacidade resistente em relação ao perfil sem perfurações. Os perfis formados a frio com furos de bordas enrijecidas são uma nova geração destas estruturas desenvolvida pela indústria de construção civil. A inserção dos enrijecedores nas bordas dos furos altera o comportamento e a resistência do perfil formado a frio com perfurações, podendo aproximar, e mesmo superar, a resistência da seção formada a frio equivalente sem perfurações. Contudo, a utilização de perfis formados a frio com bordas enrijecidas não é considerada pelas normas existentes relacionados a perfis formados a frio: ABNT NBR 14762 (ABNT, 2010), AISI S100-16 (AISI, 2016) e AS/NZS 4600 (AS/NZS, 2018). Estudos recentes avaliam perfis formados a frio com furos de bordas enrijecidas de seção do tipo U enrijecido, no entanto pouco se estudou em relação a seções do tipo rack, objeto deste estudo. Neste contexto, o objetivo do trabalho se baseia em construção de um modelo numérico baseado no Método dos Elementos Finitos e simulação realizada por meio do software ANSYS, com avaliação do índice de esbeltez reduzido associado à flambagem local (λl), força axial de flambagem elástica (Nl), e força axial de compressão resistente (Nc,Rd), investigando o efeito dos furos com bordas enrijecidas em pilares sob carregamento centrado. Serão utilizadas cem simulações para cada valor distinto de largura da alma, 80 mm e 100 mm, dentre perfis com e sem furos, seções perfuradas com um ou dois enrijecedores foram considerados. Os resultados indicam que, dependendo da esbeltez da seção, a inserção dos enrijecedores nas bordas do furo leva à recuperação da resistência da seção perfurada, em relação ao pilar sem perfurações.Item Análise numérica do comportamento de perfis formados a frio com perfurações enrijecidas.(2022) Nicolau, Igor Amaral Neves de; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Paula, Geraldo Donizetti de; Nunes, Gabriel VieiraO uso dos Perfis Formados a Frio (PFF) é bastante amplo, podendo ser utilizado na indústria automobilística e aeronáutica, na construção civil, em sistemas de armazenagem, etc. Os furos podem estar presentes nos elementos estruturais com o intuito de compatibilização com os projetos de instalações prediais ou para encaixes das ligações nos sistemas de armazenagem. Os estudos apontam que furos nas barras ocasionam diminuição da capacidade de carga assim como influencia os modos de flambagem. Com o objetivo de minimizar a queda de resistência das barras com furos, a indústria vem desenvolvendo uma nova geração de barras de Perfis Formados a Frio com furos com bordas enrijecidas. Os estudos apontam para um aumento da capacidade de carga, podendo restaurar ou até mesmo superar os níveis apresentados em Perfis Formados a Frio sem furos. O estudo de Perfis Formados a Frio com furos enrijecidos nas bordas é importante visto que as diversas normas como ABNT NBR 14762:2010 (ABNT, 2010), AISI S100-16, 2016 (AISI, 2016) e AS/NZS 4600:2018 (AS/NZS, 2018) que tratam dos Perfis Formados a Frio ainda não fornecem uma orientação direta sobre colunas com furos enrijecidos nas bordas. Neste trabalho, um modelo numérico baseado no Método dos Elementos Finitos e implementado por meio do software ANSYS foi usado para avaliar o valor característico da força axial de compressão resistente, associado à flambagem local e distorcional, de forma isolada. O modelo numérico proposto foi validado por comparação com resultados experimentais presentes na literatura. A Teoria Generalizada de Vigas (GBT) auxiliou na escolha das seções transversais e comprimento da coluna no modelo de elementos finitos. A partir das seções selecionadas foi realizado um conjunto de 300 simulações com o modelo numérico proposto validado, avaliando dois modos de flambagem: local e distorcional e três aços com tensões de escoamento diferentes: CF-30, ZAR 250 e ZAR 400. Foram avaliados perfis sem furo (SF), perfis com um furo não enrijecido (FNE) e perfis com um furo enrijecido (FE). Foram adotados três diâmetros para o furo e adotados dois comprimentos do enrijecedor da borda do furo. Os resultados indicaram que os furos enrijecidos podem aumentar a capacidade resistente e reduzir tensões e deslocamentos em relação aos perfis com furos não enrijecidos e mesmo aos perfis formados a frio sem perfurações.Item Simulação do processo de soldagem elétrica por centelhamento de um aço para trilhos ferroviários. Parte 1 : análise de tensões residuais via elementos finitos.(2019) Porcaro, Rodrigo Rangel; Araújo, Francisco Célio de; Godefroid, Leonardo Barbosa; Faria, Geraldo Lúcio de; Silva, Luiz Leite daTrilhos longos, soldados pelo processo Flash Butt Welding (FBW), são a realidade das ferrovias brasileiras de média e alta carga por eixo. Embora apresentem características desejáveis do ponto de vista do comportamento dinâmico da via, as soldas são regiões de descontinuidade estrutural e mecânica onde se originam tensões residuais, e que estão associadas a falhas prematuras por fadiga. Simulações numéricas termomecânicas, fisicamente não-lineares, no domínio do tempo, pelo Método dos Elementos Finitos (MEF), foram empregadas para avaliar o desenvolvimento de tensões residuais originadas durante o processo de soldagem. Uma nova abordagem para a inclusão do aporte de calor envolvido no processo é proposta. Os resultados numéricos são comparados a medidas experimentais de tensões residuais superficiais e aspectos macrográficos das juntas, incluindo largura da Zona Termicamente Afetada (ZTA) e dados de taxas de resfriamento. Os resultados mostram boa correlação entre as análises numéricas e medidas experimentais de tensões residuais. Aspectos fundamentais relacionados ao desenvolvimento de tensões residuais são esclarecidos a partir da correlação entre análises numérica e experimental. Ademais, verifica-se que os modelos computacionais podem ser utilizados na previsão de pontos críticos para nucleação de trincas por fadiga e/ou avaliar efeitos de variáveis de processo sobre o campo de tensões residuais.Item Análise de estruturas de concreto armado via modelos de bielas e tirantes e técnicas de otimização topológica.(2019) Ladeira, Artur Hallack; Silva, Amilton Rodrigues da; Silva, Amilton Rodrigues da; Fernandes, Walliston dos Santos; Lemes, Igor José MendesO Modelo de Bielas e Tirantes (MBT) pode ser uma excelente alternativa para o dimensionamento de elementos estruturais em concreto armado submetidos a estado plano de tensão e para regiões que apresentem descontinuidade de ordem geométrica ou estática. Nesse sentido, o modelo permite uma melhor representação do comportamento estrutural e mecanismos de resistência nas estruturas de concreto. Para tornar a concepção do modelo menos dependente da experiência do projetista, o presente trabalho tem como objetivo a aplicação do modelo de bielas e tirantes em elementos estruturais e seu dimensionamento considerando a não-linearidade dos materiais, aliando a técnica de otimização topológica ESO (Evolutionary Structural Optimization) ao Método dos Elementos Finitos. O critério de evolução do método de otimização topológica adotado considera a eliminação de elementos/armadura menos solicitados e ocorre em duas etapas. Em um primeiro momento essa remoção é feita em nível de tensão, considerando uma análise linear, a qual gera o MBT e a configuração inicial para disposição das armaduras. Em seguida, é feita uma análise não linear onde são excluídas as armaduras dos elementos com menores níveis de deformação, obtendo-se a configuração final e a consequente distribuição de armadura procurada. Nesse contexto, é possível obter soluções otimizadas de problemas complexos envolvendo o concreto estrutural. São apresentados exemplos de cada etapa deste trabalho para comprovação e validação das técnicas implementadas. Os MBT’s obtidos apresentam boa concordância com os modelos normativos e com aqueles encontrados na literatura. Além disso, com a consideração da não linearidade dos materiais foi possível reduzir sobremaneira o consumo de aço em relação à análise linear.Item 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 SilvaO 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.Item Análise via método dos elementos finitos de pisos mistos de pequena altura - slim floor.(2019) Soares, Lorena Cristine; Paula, Geraldo Donizetti de; Souza, Flávio Teixeira de; Paula, Geraldo Donizetti de; Souza, Flávio Teixeira de; Alves, Vinicius Nicchio; Russo, Mário Luís CabelloCom a crescente demanda por processos construtivos que resultem em obras otimizadas, a construção metálica tem ganhado espaço, mas há a necessidade de métodos que façam com que elas sejam competitivas frente aos elementos estruturais convencionais. Neste contexto, as estruturas mistas de aço-concreto surgem com o intuito de aproveitar as vantagens dos dois materiais envolvidos. Um tipo de estrutura mista é o Slim Floor – pisos mistos de pequena altura – que surge como uma alternativa ao sistema misto de aço e concreto já consolidado no Brasil, o Steel Deck. Nesse sistema, a laje de concreto é apoiada sobre a mesa inferior do perfil metálico, com contribuição da laje de concreto para resistir aos esforços de flexão da viga metálica, e acarreta em uma maior cobertura do perfil metálico feita pelo concreto, com consequente aumento da proteção ao fogo, e ainda, diminuição considerável na altura total da associação entre a laje e perfil. O Slim Floor ainda não possui regulamentação normativa e ainda é pouco difundido no Brasil. Este trabalho analisa o sistema Slim Floor, com ênfase na aderência entre o aço e o concreto, através de modelos computacionais via Método dos Elementos Finitos (MEF), pelo software comercial ANSYS, comparando os resultados obtidos com resultados experimentais encontrados na literatura. A interface aço-concreto foi simulada considerando elementos de contato e elementos de mola. Os resultados obtidos em ambas as simulações foram coerentes aos resultados experimentais, indicando a validade da análise numérica para a expansão dos estudos sobre este sistema misto.