DECIV - Departamento de Engenharia Civil

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Uma proposta de padronização de telhados coloniais em estruturas metálicas.
(1996) Reis, Márcia Veloso de Menezes; Rodrigues, Francisco Carlos; Santos, Pedrosvaldo Caram; Fonseca, Eduardo Assis; Batista, Eduardo de Miranda; Sarmanho, Arlene Maria Cunha
A presente dissertação trata da padronização de estruturas metálicas para telhados coloniais usando perfis obtidas por conformação a frio de chapas finas de aço. As estruturas propostas podem ser utilizadas em telhados coloniais de edificações históricas ou de edificações recentes. O emprego de estruturas metálicas em edificações históricas não se trata de uma inovação e sim do resgate de uma antiga técnica, utilizando conceitos mais modernos. Inicialmente são propostos três tipos de estrutura que mantêm as características arquitetónicas originais e que não interferem com os elementos construtivos dos telhados coloniais. Uma vez consideradas as prescrições de normas técnicas nacionais e estrangeiras e escolhido o aço passa-se ao estudo das referidas estruturas com vãos de 4 a 15m e espaçamentos entre as mesmas de O,5m, l,5m, 2m, 3m, 4,5m e 6m.Na determinação das cargas atuantes e suas combinações são utilizadas as normas da ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. No dimensionamento das estruturas são utilizadas as especificações do AISI, American Iron and Steel Institute, por serem internacionalmente aceitas nos meios técnicos. São projetadas estruturas com perfis caixa, U enrijecido e cantoneiras duplas. O projeto dos apoios ê elaborado levando-se em consideração desempenho e economia. Concluindo o trabalho, ê feita uma análise dos pesos das várias estruturas propostas e á determinado para cada vão o espaçamento que conduz á maior economia. É também elaborado um estudo comparativo, para cada vão, entre os custos por metro quadrado da estrutura de telhado considerando-se a mesma executada em aço ou madeira. Foi possível verificar que a estrutura de aço é mais econômica tanto em tesouras que vençam grandes vãos quanto em tesouras que vençam pequenos vãos, quando empregadas nos telhados coloniais.
Investigação numérica do comportamento estrutural de um pórtico 3D parcialmente protegido em incêndio.
(2005) Andrade, Ana Carolina Tonidandel; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Paula, Geraldo Donizetti de; Rodrigues, Francisco Carlos
O presente trabalho descreve uma investigação do comportamento de estruturas de aço típicas de edifícios de andares múltiplos, parcialmente protegidas, em situação de incêndio, com o objetivo de identificar mecanismos de interação estrutural capazes de influir na resistência ao fogo global da estrutura. Foi feito um estudo em um pórtico tridimensional, sujeito ao incêndio-padrão, no qual foram considerados três tipos de carregamentos: carga permanente e 20%, 40% e 60% da sobrecarga de utilização, combinados com quatro diferentes alternativas de proteção parcial ao fogo da estrutura. O efeito da hiperestaticidade em incêndios compartimentados é estudado, determinando-se a temperatura de colapso global da estrutura. A metodologia empregada tem como base o emprego do MEF tanto na definição da distribuição das temperaturas na seção transversal (TASEF) quanto na determinação da resposta estrutural em incêndio (VULCAN). Os resultados permitiram identificar alguns dos mecanismos de interação estrutural mais freqüentes na definição da resistência ao fogo final da estrutura, o que permitiu a proposição de técnicas de proteção passiva parcial aplicáveis. Resultados numéricos, conclusões e sugestões de investigações futuras são apresentados.
Um estudo teórico-experimental de vigas metálicas de seção transversal em "5".
(1996) Armond, Andréa Zadra; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Rodrigues, Francisco Carlos; Batista, Eduardo de Miranda; Esteves, Paulo
Neste trabalho são apresentadas as análises teóricas e experimentais elaboradas para se conhecer o comportamento e a resistência de vigas de seção transversal em "S", fabricadas com chapas finas de aço dobradas a frio. Essas vigas destinam-se principalmente à construção de habitações populares. As análises teóricas foram conduzidas no regime elástico linear sob a ação de cargas estáticas, sendo utilizados para isto um modelo para análise de estruturas prismáticas laminares, o Método dos Elementos Finitos e formulações determinadas a partir da Teoria Clássica de Vigas. Os resultados experimentais foram, então, comparados com as previsões obtidas com os três métodos teóricos e com as prescrições de norma técnica referentes à resistência do elemento estrutural. A comparação entre os resultados teóricos e os experimentais tem por objetivo principal indicar os métodos mais adequados para análise de tensões e deformações dos perfis “S” quando solicitados como vigas.
Análise numérica tridimensional de ligações viga-coluna com chapa de topo na direção do eixo de menor inércia do pilar.
(2004) Bessa, William Oliveira; Ribeiro, Luiz Fernando Loureiro
Nos últimos anos uma grande atenção tem sido dada ao estudo do comportamento estrutural das ligações nas estruturas metálicas, devido à grande variedade de configurações e dispositivos que podem ser utilizados para conectar vigas e colunas, dando origem a novos procedimentos de dimensionamento, tais como o “Component Method”, aplicável às ligações viga-coluna com chapa de topo. Entretanto, a maioria dos trabalhos e estudos realizados dedicam-se quase que exclusivamente as ligações no eixo de maior inércia. Essa ênfase deixou uma lacuna na possibilidade de consideração do real comportamento momento-rotação das ligações em que a viga é conectada na alma do pilar, impelindo os calculistas a trabalharem com a consideração de que tais ligações comportam-se como rótulas, além de basearem-se em considerações empíricas quanto ao comportamento da alma do pilar. Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de uma análise numérica, via Métodos dos Elementos Finitos, do comportamento de ligações viga-coluna com chapa de topo, segundo o eixo de menor inércia dos pilares. São analisadas diferentes configurações, variando-se, alternadamente, a espessura e a altura da alma do pilar, a espessura da chapa de topo e o diâmetro dos parafusos. Os resultados obtidos são comparados com os fornecidos pelo “Component Method”, em termos de capacidade resistente dos componentes (chapa de topo e parafusos) e com os obtidos através de métodos analíticos, quanto à capacidade resistente e à rigidez inicial da alma do pilar. Apresenta-se ainda, uma avaliação da distribuição da força de tração nos parafusos e, por último, uma comparação do comportamento momento-rotação dos modelos numéricos com a classificação do EUROCODE 3 (2000), baseada no critério da rigidez.
Eficiência dos contraventamentos horizontais em edifícios industriais de aço dotados de pontes rolantes.
(2004) Beleigoli, Edézio Antonio; Paula, Geraldo Donizetti de
Os contraventamentos horizontais, nos planos dos banzos inferior ou superior das treliças ou no plano da cobertura em edifícios industriais são dimensionados de acordo com critérios práticos, considerando-se parcelas das ações verticais, do vento e do impacto lateral das pontes rolantes, admitindo-se que possam distribuir tais ações entre os pórticos adjacentes e produzir a estabilidade da estrutura como um todo, em seus respectivos planos. Neste trabalho, verifica-se a eficiência dos contraventamentos horizontais, analisando uma contribuição quanto à redução dos deslocamentos laterais dos pilares de edifícios industriais de aço dotados de pontes rolantes. A metodologia proposta corresponde à análise estrutural, utilizando-se o software Cypecad Metálicas 3D, de edifícios com vãos de 20m, 25m, 30m e altura de 6m, 8m e 10m; em combinação com espaçamentos entre pilares variáveis de 6m, 8m, 10m e 12m dotados de pontes rolantes com capacidade de 100kN, 160kN, 250kN e 500kN comparando-se os resultados dos deslocamentos com os valores limites recomendados pela norma brasileira.
Modelos numéricos para análise de elementos estruturais mistos.
(2005) Muniz, Cereno de Freitas Diniz Gonçalves; Sousa Junior, João Batista Marques de
Os elementos estruturais mistos, formados pela associação de perfis metálicos com o concreto, vêm se tornando uma solução atraente em diversos países, não só pelo aumento da capacidade de carga das peças estruturais, mas também devido a aspectos como economia e rapidez de execução da obra. Esta associação revela novos fenômenos que estão diretamente ligados à ação conjunta dos materiais e que, normalmente, são tratados de forma simplificada pelas normas. Este trabalho apresenta formulações numéricas para análise de elementos mistos utilizando elementos finitos de barra, que levam em consideração as não linearidades física e geométrica. A implementação realizada permite a consideração de qualquer tipo de seção transversal, que possa ser escrita em forma de poligonais, e de qualquer tipo de material, que possa ter sua relação constitutiva descrita através de funções polinomiais, abrangendo a grande maioria das situações encontradas na construção mista. Os elementos implementados permitem ainda a consideração de imperfeições geométricas iniciais e também análises no campo de grandes deslocamentos e grandes rotações através da utilização de elementos co-rotacionais. Um procedimento numérico de formulação simples, como no caso de elementos de barra, pode ser uma ferramenta de grande valor para pesquisadores e projetistas de estruturas mistas. O foco principal da dissertação é o comportamento de pilares mistos, mas, devido ao caráter genérico da formulação é possível o tratamento de elementos puramente metálicos ou de concreto armado. Ao longo do trabalho são descritas as principais particularidades inerentes a este tipo de estrutura e são apresentados os principais métodos de análise disponíveis na literatura. Resultados numéricos e experimentais são utilizados em comparações para verificação e validação do modelo proposto. Também são descritas, e comparadas através de exemplos, as prescrições do Eurocode 4 (1994), AISC-LRFD (1999, 2005) e do projeto de revisão da NBR 8800 (2003).
Formulações numéricas para análise de vigas em contato com bases elásticas.
(2003) Pereira, Wellington Luís Assis; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
Este trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de duas metodologias capazes de resolver o problema de equilíbrio de vigas com restrições de contato. Essas restrições de contato são impostas aqui por bases elásticas modeladas com um parâmetro de rigidez (modelo de Winkler ou molas discretas), e duas situações de contato são consideradas, a saber: bilateral e unilateral. No caso de contato unilateral, a fundação elástica reage somente às solicitações de compressão; já na situação de contato bilateral, a base reage às solicitações de tração e compressão. Na primeira parte do trabalho, uma metodologia geral de solução baseada no emprego do método de Rayleigh–Ritz é proposta e usada em seguida para resolver três problemas particulares de vigas com restrições unilaterais de contato. Uma estratégia de solução iterativa, baseada no método de Newton–Raphson, é usada para resolver o sistema de equações não-lineares resultante da formulação do problema. Na segunda parte da pesquisa, o método dos elementos finitos é usado para discretizar a viga e a fundação elástica, e o problema de contato é tratado diretamente como um problema de minimização, envolvendo somente as variáveis originais do problema, sujeitas às restrições de desigualdade e à condição de complementaridade. Duas formulações são então desenvolvidas (primal e dual) onde as equações relevantes para a solução do problema de contato são escritas na forma de um problema de complementaridade linear (PCL) e resolvidas através do algoritmo de Lemke. As duas metodologias propostas são analisadas e testadas através de vários exemplos e as respostas obtidas através das implementações computacionais realizadas são comparadas com os resultados encontrados na literatura. Por fim, algumas conclusões sobre as metodologias e as formulações desenvolvidas e implementadas, e sobre as aproximações dos resultados são apresentadas no final do trabalho.
Condicionantes de projeto para unidades de pequeno e médio porte utilizando sistema construtivo em perfis formados a frio.
(2005) Henriques, Cristiane Lopes; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Henor Artur de
O Brasil apresenta um grande déficit de soluções adequadas a suprir a demanda de edifícios escolares de pequeno e médio porte, apresentando um panorama de escolas extremamente desatualizadas e ineficientes às atividades a que se destinam. Portanto, propõem-se neste trabalho, condicionantes específicas para o desenvolvimento de projetos de unidades escolares de ensino infantil, fundamental e médio destinadas a implantação em pequenas cidades, comunidades rurais e ou conjuntos habitacionais. Como o enfoque da pesquisa aborda questões relacionadas a construções estruturadas em aço, as condicionantes desenvolvidas são pensadas de forma a direcionar tanto a concepção do projeto arquitetônico, que neste caso deve se adequar a um elenco de diretrizes específicas, quanto à especificação de um sistema construtivo viável para o tipo de implantação proposto. Uma das premissas do trabalho é através da aplicação das condicionantes, promover um estreito diálogo entre os universos da engenharia e arquitetura de forma a enriquecer e implementar o processo projetual. Portanto, as mesma destinam-se a orientar o desenvolvimento simultâneo das devidas especificações e detalhamentos a fim de originar um projeto baseado na construtibilidade. Assim, possibilita-se uma racionalização da execução e montagem da obra / estrutura, no intuito de alcançar maior rapidez e qualidade, diminuindo desperdícios e custos. Para comprovar a viabilidade e aplicação das condicionantes propostas, no final do trabalho é desenvolvido um modelo de projeto baseado nas mesmas, tanto na concepção arquitetônica quanto no desenvolvimento do sistema construtivo.
Estrutura metálica para moradia popular em encostas.
(1997) Souto Maior, Paulo Martin; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
Este trabalho apresenta uma proposta de habitação popular industrializada, com enfoque específico para estrutura metálica. Todos os materiais apresentados no projeto partem do princípio do processo industrial em grande escala. A pesquisa propõe uma solução para ocupação de áreas em declive, justificando assim o emprego do aço em estruturas com pequenos vãos, como também a ocupação de áreas já construídas. São levantadas questões relativas às referências e premissas a serem seguidas, como a disposição e o modelo de implantação, na proposta arquitetônica. Além dos dados técnicos, tais como: modelo estrutural metálico, coberta em estrutura metálica, esquadrias em alumínio, paredes e lajes em concreto celular, é dada atenção especial à fundamentação do projeto como método industrial, que pode ser traduzido como uma leitura técnica, de uma situação existente; ou seja, transformar em tecnologia um comportamento urbano e social deficiente. Para estabelecer esses critérios, foram levados em consideração: tipologia, implantação, programa, ampliação, zoneamento e distribuição dos modelos de unidades
Estudo teórico-experimental de elementos estruturais de perfis de aço mistos.
(1998) Machado, Roberta Maria; Mergulhão, Aluisio José Ramos; Sarmanho, Arlene Maria Cunha
Esta dissertação tem por objetivo estudar o comportamento de vigas-mistas constituídas por perfis metálicos com a região entre as mesas preenchida com concreto. Foram realizados ensaios de flexão com as vigas, simplesmente apoiadas, submetidas a duas cargas concentradas. A série de experimentos, em escala real, foi executada com ênfase nos problemas de avaliação de resistência e estimativa de deflexão. Foram ensaiadas quatro vigas-mistas, com vão de 5,30 metros, sendo duas constituídas por perfis de chapa dobrada e duas por perfis soldados. Apenas uma das vigas, formada por perfis de chapa dobrada, foi preenchida com concreto simples (sem armadura), as demais foram preenchidas com concreto armado. Para as vigas constituídas por perfis soldados as extremidades dos estribos foram soldadas à mesa e à alma do perfil. São apresentados gráficos dos principais parâmetros observados, bem como valores para cargas, deslocamentos, deformações, deslizamentos e tensões nos estágios mais críticos de cada ensaio. O modo de ruína observado nos testes, para as vigas formadas por perfis soldados, foi a flambagem localizada da mesa superior. Para a viga constituída por chapa dobrada, preenchida com concreto simples, o modo de ruína ocorreu devido a ruptura na solda de emenda dos perfis.

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