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 via método dos elementos finitos de conectores HILTI X-HVB em vigas mistas de aço e concreto.(2023) Oliveira, Elaine Ferreira de; Souza, Flávio Teixeira de; Paula, Geraldo Donizetti de; Souza, Flávio Teixeira de; Paula, Geraldo Donizetti de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Machado, Wanderson GonçalvesCom o avanço dos sistemas estruturais e construtivos no ramo da engenharia civil foram desenvolvidos sistemas formados por elementos mistos de aço-concreto, em que a combinação desses materiais visa aproveitar as vantagens de cada um, tanto em termos estruturais como construtivos. Esses sistemas são utilizados na construção civil em todo o mundo desde o início da década de 1930, sendo normatizado no Brasil em 1986. Para que o aço e o concreto trabalhem de forma conjunta e se caracterizem como uma estrutura mista, precisam estar ligados entre si por meio de dispositivos de transferência de esforços, os conectores de cisalhamento, que garantem a interação entre os materiais pelo atrito, aderência ou repartição de cargas. Este trabalho analisa um sistema misto por meio da simulação do ensaio Push-out, utilizando modelos numéricos via Método dos Elementos Finitos, pelo software ANSYS. Utilizou-se incialmente o conector stud bolt e os resultados foram comparados com resultados encontrados na literatura e, a partir desse modelo, foram estudadas variações com o conector Hilti X-HVB 80. Interfaces aço-concreto foram simuladas considerando elementos de contato e elementos de mola. Observou-se que o comportamento dos dois tipos de conectores foi similar, sendo que o conector Hilti sofreu menores deslocamentos do que o conector stud bolt quando submetido aos mesmos carregamentos. Quando aumentada a rigidez do sistema, os valores de tensões nos conectores foram reduzidos devido à melhor redistribuição das tensões. Os resultados obtidos foram coerentes às referências, indicando a viabilidade da análise numérica por meio dos modelos elaborados e a possibilidade de expansão dos estudos sobre este sistema misto.Item Blast-induced ground vibrations : a dynamic analysis by FEM.(2022) Zorzal, Caroline Belisário; Nogueira, Christianne de Lyra; Lima, Hernani Mota deThe peak particle velocities (PPV) are fundamental for understanding and managing the levels of blast-induced ground vibrations and their effects on adjacent structures. Given that numerical analysis of seismic vibrations has been demonstrated to be a method that can significantly contribute to predicting PPV, this study adopts a numerical approach using the finite element method (FEM) to assess blasting-induced ground vibration in rock masses. A dynamic module of the stress-strain analysis based on the FEM displacement formulation is developed in ANLOG software to estimate the variations of displacement, velocity, strain, and stress induced by blasting. The dynamic modulus implemented is verified using two verification examples. After, ANLOG is used in an application example to estimate seismic vibrations induced by blasting and to define the attenuation law for a limestone quarry near an urbanized area in Spain. The effect of Rayleigh damping coefficients (α and β) on the PPV levels estimated by ANLOG was investigated, and the most appropriate numerical attenuation law is then obtained. The numerical analysis presents satisfactory results for elastic-wave propagation induced by blasting and the peak particle velocity values obtained shows good agreement with field and the numerical results available in the specialized literature. The results indicate that ANLOG can perform personalized analysis of rock mass under blast-induced dynamic stress taking into consideration the geological and geomechanical characteristics particular to each medium as well as the blast parameters.Item Análise de flambagem distorcional em perfis formados a frio com seção do tipo U enrijecido com variação da posição e da largura das perfurações.(2023) Pereira, Aline Fatima Nascimento; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Russo, Mário Luís Cabello; Alves, Vinicius NicchioO uso dos Perfis Formados a Frio na construção civil possibilita vantagens econômicas intrínsecas à sua leveza, versatilidade e rapidez de produção e execução. No entanto, a esbeltez característica dos mesmos poderá agravar fenômenos de instabilidade que interferem na sua capacidade resistente. Isso aliado a inserção de furos na alma dos perfis para a passagem de dutos para sistemas construtivos e para a fixação de elementos estruturais interfere na resistência e gera a necessidade de conferência da flambagem distorcional, calculada pelo Método da Resistência Direta que consta no Anexo C da ABNT NBR 14762. Sendo assim, o presente trabalho avalia a influência da largura e da posição dos furos em Perfis Formados a Frio do tipo U enrijecido submetidos à compressão centrada e sujeitos à flambagem distorcional. Realizou-se a análise linear para perfis sem perfurações através da Teoria Generalizada de Vigas por meio do software GBTul. Em sequência, utilizou-se a área líquida da seção para a análise teórica através das formulações retiradas do Método da Resistência Direta e foi feita a análise numérica não linear baseada no Método dos Elementos Finitos via software ANSYS, para perfis com e sem furos. Os valores das forças axiais de compressão resistentes pelos dois métodos foram comparados e seus resultados demonstraram que quanto maiores os furos, maior a redução da resistência. Conclui-se que a existência de uma ou duas linhas de furos não é um critério de grande relevância, uma vez que os resultados ficaram muito próximos. Por fim, verifica-se que há uma boa correlação entre os resultados numéricos e analíticos, o que indica a validação do método utilizado.Item Modelagem numérica de elementos sólidos de aço-carbono estrutural, aço inoxidável e liga inconel 718 via método dos elementos finitos.(2023) Almeida, Lukerman Douglas de; Rocha, Paulo Anderson Santana; Rocha, Paulo Anderson Santana; Lage, Carmen Miranda; Araújo, Ernani Carlos de; Fernandes, Walliston dos SantosO presente trabalho visa a realização das análises numéricas de elementos sólidos relativos ao aço-carbono estrutural, tanto para o aço de média resistência (MR250) quanto para o de alta resistência (AR350); ao aço inoxidável 304 e da superliga inconel 718. Para isso, implementouse computacionalmente uma formulação matemática baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF), que utilizou a linguagem de programação FORTRAN, que teve por propósito a obtenção dos valores de tensões, deformações e deslocamentos nodais dos aços e da liga, levando-se em conta que os materiais apresentam comportamentos elástico-lineares. Quanto às análises das tensões, utilizou-se o método de critério de ruptura de von Mises. Para a discretização dos elementos sólidos, foram utilizados os elementos finitos tetraédricos de 4 nós (T4), hexaédricos de 8 nós (H8) e hexaédricos de 20 nós (H20), sendo que cada nó apresenta três graus de liberdade. Utilizou-se também o Método de Gauss-Legendre (Quadratura de Gauss) para a resolução numérica das integrais. Com o intuito de verificar e validar as respostas obtidas a partir do programa computacional implementado, foram realizadas comparações com resultados encontrados na literatura, e em seguida foram feitas as análises numéricas dos materiais. Este trabalho pretende contribuir de forma eficiente para o cálculo de tensões, deformações e deslocamentos em sólidos.Item Modelo computacional para análises estática e dinâmica de estruturas de aço e madeira com seções genéricas e inércias variáveis em mísulas.(2022) Lima, Miguel Angelo Araújo; Rocha, Paulo Anderson Santana; Rocha, Paulo Anderson Santana; Galvão, Alexandre da Silva; Lemes, Igor José Mendes; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Ribas, Rovadávia Aline de JesusO presente trabalho tem como objetivo realizar análise estática e dinâmica de estrutura de aço e madeira com seções transversais genéricas e momentos de inércias variáveis em mísulas ao longo de cada elemento estrutural. Com a finalidade de demonstrar a eficiência do método aplicado a barras com variação em mísula, utilizou-se a Regra de Simpson e verificou-se a sua eficiência a partir do cálculo dos fatores de forma e fatores de carga em alguns elementos estruturais com variação em mísula. Posteriormente utilizou-se uma função parabólica para descrever a variação da altura da seção ao longo do comprimento da barra e em seguida adotou-se o Método de Gauss-Legendre (Quadratura de Gauss) com a finalidade de calcular numericamente e de forma bastante precisa a flexibilidade dos elementos. Utilizou-se ainda para o cálculo das propriedades geométricas das seções transversais o Método dos Elementos Finitos (MEF).Vale ressaltar que no presente trabalho as discretizações das seções transversais foram realizadas com o auxílio do elemento finito triangular com três nós (CST). Neste trabalho as estruturas foram analisadas de duas formas: usando-se o elemento de barra (para análise estática e dinâmica) e posteriormente utilizou-se o elemento finito tridimensional (para análise estática). Com isso é possível realizar a análise de vigas, treliças, barras axiais e pórticos planos. Para a análise dinâmica utilizaram-se dois métodos de marcha no tempo, a saber: Método de Newmark e o Método da Superposição Modal. Por fim, implementou-se também no código computacional três formulações correspondentes à modelagem de estruturas tridimensionais utilizando-se os elementos finitos tetraédrico com 4 nós (T4), hexaédrico de oito nós (H8) e com o elemento hexaédrico ou paralelepipédico com 20 nós (H20). Neste trabalho, fez-se ainda a proposição de uma expressão para a matriz de rigidez, a matriz de massa e a matriz de amortecimento baseada na Regra de Simpson. Ou seja, daí surgem três matrizes equivalentes para a definição da rigidez, da massa e do amortecimento de estruturas. Com o intuito de validar as implementações numéricas realizadas foram analisadas duas estruturas. Na primeira aplicação comparou-se o resultado correspondente à análise dinâmica da estrutura através do Método de Newmark e do Método da Superposição Modal. Na segunda aplicação, modelou-se um pórtico plano via análise matricial com a consideração das matrizes de forma convencional e posteriormente com o uso da formulação proposta no presente trabalho. Por fim, verificou-se que os resultados obtidos foram bastantes satisfatórios tanto para as análises estáticas quanto para as análises dinâmicas demonstrando assim o sucesso das implementações numéricas realizadas.Item Análise numérica via Mef de problemas poroelásticos.(2022) Vasconcelos, Luma Alvarenga Carvalho de; Nogueira, Christianne de Lyra; Nogueira, Christianne de Lyra; Porto, Thiago Bomjardim; Santos, Tatiana Barreto dos; Jaques, Daniel Silva; Azevedo, Roberto Francisco deA variação de volume sofrida por um meio poroso saturado e compressível origina-se da variação do estado de tensão, devido à variação das forças externas ou da condição da água subterrânea. Este fenômeno físico desempenha um papel muito importante em problemas geotécnicos relacionados ao petróleo e engenharia civil, mineração e geologia. Nesta tese, uma formulação acoplada em termos de deslocamento e poro-pressão via método dos elementos finitos considerando o efeito da compressibilidade dos grãos, e do esqueleto sólido e do fluido em meios poroelásticos é apresentada. Para fins de validação e aplicação, a formulação foi implementada no software ANLOG e então aplicada em problemas 1D, 2D e 3D. Quatro exemplos foram investigados: uma coluna poroelástica, o problema de Schiffman, o efeito Mandel e um talude carregado. Os resultados numéricos foram verificados a partir de soluções analíticas e outros resultados numéricos encontradas na literatura especializada, e uma boa concordãncia foi obtida entre eles.Item Simulação numérica tridimensional de escavações em meios geológicos.(2022) Castro, Philipe Silva Cardoso de; Nogueira, Christianne de Lyra; Nogueira, Christianne de Lyra; Santos, Tatiana Barreto dos; Charbel, Paulo AndréOs processos de escavação, a céu aberto ou subterrâneo, estão intimamente relacionados com a atividade de mineração. Estes processos conduzem a uma alteração do estado de tensão e deformação no meio geológico que é altamente dependente, dentre outros fatores, das condições geométricas e suas variações intermediárias ao longo do processo. Para que seja possível o acompanhamento das variações dos campos de tensão e deformação no decurso do processo construtivo da escavação torna-se imprescindível a utilização de um método aproximado para a solução do sistema de equações diferenciais parciais que governam este problema mecânico de equilíbrio estático com contorno variando a cada estágio da escavação. As equações aproximadas deste problema mecânico, em condição tridimensional, são obtidas através da formulação em deslocamento do método dos elementos finitos juntamente com uma metodologia que avalia as forças nodais equivalentes à remoção de parte do domínio do problema, a partir do estado de tensão na porção remanescente da escavação. Com base nesta formulação, foi desenvolvido um módulo para simulação tridimensional de escavações tomando como base computacional o módulo para simulação de escavações em condição bidimensional já implementado no sistema computacional ANLOG. Vários modelos discretos 3D foram testados e o módulo adaptado apresentou resultados satisfatórios para diversos tipos de análise em comparação com soluções analíticas presentes na literatura especializada, assim como em comparação com simulações bidimensionais.Item Simulação do processo de soldagem elétrica por centelhamento de um aço para trilhos ferroviários. Parte 2 : análise dilatométrica e numérica.(2020) Porcaro, Rodrigo Rangel; Araújo, Francisco Célio de; Godefroid, Leonardo Barbosa; Faria, Geraldo Lúcio de; Silva, Luiz Leite daTrilhos longos soldados por centelhamento elétrico (Flash Butt Welding - FBW) apresentam características desejáveis do ponto de vista do comportamento dinâmico da via, no entanto, as soldas são regiões de descontinuidade estrutural e mecânica onde se originam tensões residuais, e que estão associadas a falhas prematuras por fadiga. Ensaios de dilatometria foram empregados para simular os efeitos do tamanho de grão austenítico sobre a evolução microestrutural pós-soldagem. Simulações numéricas termomecânicas, não-lineares, no domínio do tempo, pelo Método dos Elementos Finitos (MEF), foram empregadas para avaliar os efeitos de modificações de parâmetros do processo de soldagem sobre as tensões residuais. Os resultados apresentados permitem compreender os mecanismos das alterações morfológicas da perlita na Zona Termicamente Afetada (ZTA) em termos de transformações de fases e podem ser utilizados para sistematicamente orientar mudanças nos parâmetros do processo ou controlar a taxa de resfriamento de modo a obter melhores condições metalúrgicas/mecânicas. Ademais, os resultados dos modelos numéricos mostram como a adoção de ZTA estreita influencia nas taxas de resfriamento e no desenvolvimento de tensões residuais em regiões críticas do componente.Item Influência do contraventamento na estabilidade e resistência de estruturas em aço.(2021) Azevedo, Iara Santana de; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Silva, Andréa Regina Dias da; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Batelo, Everton André Pimentel; Neves, Francisco de Assis dasO crescimento populacional em grandes centros urbanos, juntamente com a falta de espaço físico, tem levado à construção de edifícios cada vez mais altos e esbeltos. Estruturas com múltiplos pavimentos trazem grandes desafios à Engenharia Civil exigindo condições especificas de projeto, de construção e de uso. Mais diretamente relacionado à análise estrutural, o aumento do número de pavimentos acarreta em um acréscimo dos efeitos decorrentes das ações horizontais. Nessas estruturas, por estarem susceptíveis a grandes deslocabilidades devido a tais ações, adota-se comumente componentes estruturais de contraventamento, cuja principal função é fornecer estabilidade ao sistema. Além disso, com o uso de materiais mais resistentes e novas técnicas construtivas surge-se a necessidade de aperfeiçoamento das metodologias adotadas na análise estrutural, buscando oferecer aos profissionais da área condições para que realizem projetos mais seguros e econômicos com maior rapidez e eficiência. Nesse sentido, neste trabalho realizam-se análises numéricas de estruturas reticuladas planas em aço com o objetivo de avaliar sua estabilidade e resistência ao inserir sistemas de contraventamento. Durante o estudo, investiga-se a influência de alguns parâmetros dos sistemas de contraventamento tais como: o tipo de ligação com os outros membros da estrutura, as propriedades da seção transversal, a posição e a disposição das barras, além da sua eficácia quanto à variação na intensidade das cargas laterais. Análises estáticas serão realizadas via programa MASTAN2. Formulações não lineares de elementos finitos que consideram duas fontes de não linearidades, geométrica e física, são adotadas. Através dos estudos realizados, observou-se que os sistemas de contraventamento exerceram influência significativa em todas as estruturas analisadas, proporcionando um aumento na rigidez, e consequente, redução da deslocabilidade lateral. Outras conclusões e observações referentes ao comportamento estrutural de cada estrutura investigada e diretamente relacionadas às análises efetuadas serão estabelecidas.Item Otimização de treliças de cobertura utilizando o método dos elementos finitos.(2019) Souza, Flávio Teixeira de; Silva, Sheila Bárbara Ferreira da; Paula, Geraldo Donizetti de PaulaO objetivo de um projeto estrutural é a obtenção de edificações seguras, estáveis e econômicas e, o emprego de algoritmos de otimização possibilita atingir a estes objetivos de forma otimizada, reduzindo o custo e aumentando a eficiência da estrutura. Estes algoritmos de otimização podem ser utilizados associados a métodos de análise, como o Método dos Elementos Finitos, que potencializam sua aplicação. Este trabalho utiliza esta técnica para a avaliação de treliças de cobertura alterando-se os vãos, distanciamento entre elas, suas tipologias e as seções transversais utilizadas, considerando-se a taxa de consumo de aço como parâmetro. Observou-se que a adoção da treliça de banzos paralelos leva a maior consumo de aço, e que a escolha da seção transversal do perfil estrutural não altera este parâmetro, podendo nortear-se por razões construtivas.