DECIV - Departamento de Engenharia Civil

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Análise e projeto de estruturas de concreto usando o modelo de bielas e tirantes via MEF : aplicação em blocos de fundação, consolos curtos, vigas-parede e sapatas rígidas.
(2019) Lima, Miguel Angelo Araújo; Rocha, Paulo Anderson Santana; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Silva, Kátia Inácio da
Neste trabalho tem-se como objetivo realizar análises elásticolineares a partir de um programa computacional destinado à implementação numérica do Modelo de Bielas e Tirantes, utilizando-se uma formulação baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF). Com este modelo é possível analisar o comportamento de elementos estruturais como blocos de fundação, consolos curtos e sapatas rígidas e realizar o dimensionamento das armaduras de aço, representar os valores de tensões, deformações e deslocamentos na região de uma viga representada como o Modelo de Bielas desenvolvido por Montoya et al. [1], além de modelar numericamente via MEF uma viga-parede com uma grande abertura, desenvolvida por Schlaich et al. [2]. Com o fim de validar as implementações numéricas, os resultados foram comparados com modelagens numéricas realizadas com o auxílio do software ANSYS 17 e com expressões normativas.
Uma formulação inserindo as ligações semirrígidas na análise inelástica por zona plástica.
(2017) Alvarenga, Arthur Ribeiro de
Neste artigo apresenta-se resumidamente uma formulação numérica voltada para a Análise Inelástica adotando Método da Zona Plástica incluindo o efeito das ligações semirrígidas, aplicada a pórticos planos de aço. Adotou-se a teoria de Bernoulli-Euler para desenvolvimento desse elemento finito no contexto da Técnica das Fatias usando o sistema Lagrangiano corrotacional atualizado. Indicam-se diferenças interessantes dessa aproximação em relação a outras existentes. Propõe-se o parâmetro índice de giro próprio da ligação ou de semiflexibilidade eta, que avalia melhor este comportamento. Essa formulação é validada agora estudando uma viga e uma coluna apresentando resultados adequados. Nestes estudos, verifica-se a resistência da viga avaliada no regime elástico. Também se avalia a flambagem elástica das colunas, tópico associado à Estabilidade e identificam-se aspectos contidos nas normas atuais. Esses exemplos são passos fundamentais para qualquer formulação garantir o seu posterior emprego em estudos mais complexos nesta pesquisa.
Análise numérica não linear de vigas e lajes de concreto protendido.
(2018) Rosa, João Paulo de Souza; Silva, Amilton Rodrigues da; Silva, Amilton Rodrigues da; Silva, Kátia Inácio da; Inoue, Hisashi
A aplicação da protensão em vigas e lajes tem sido difundida cada vez mais, através do desenvolvimento de novas técnicas construtivas e necessidade de soluções práticas na área da construção. Muitos estudos foram e estão sendo realizados com o intuito de se conhecer bem o comportamento de estruturas protendidas, de forma a tirar o maior proveito, com segurança, de suas possibilidades construtivas. O objetivo principal desse trabalho é implementar um modelo de elementos finitos para análise numérica não linear de vigas e lajes de concreto protendido. Dessa forma, foi implementado um elemento finito de interface para análise numérica não linear. Este elemento é capaz de simular tanto o deslizamento que ocorre entre a laje de concreto e a armadura ativa quanto a deformação que esta armadura sofre. As perdas de protensão imediatas e diferidas no tempo foram implementadas. Nas análises numéricas apresentadas no presente trabalho as lajes de concreto são modeladas com elementos planos de casca e as vigas modeladas com elementos de barra. O contato entre as cordoalhas e o concreto é modelado através de elementos de interface. As não linearidades geométrica e física são consideradas na análise numérica. Os exemplos analisados validam o modelo numérico sugerido neste trabalho mostrando um ótimo resultado quando comparado ao resultado experimental.
Modelagem numérica não linear física via MEF de estruturas de solos reforçados.
(2003) Pereira, Anderson Resende; Nogueira, Christianne de Lyra; Araújo, Luiz Gonzaga de; Azevedo, Roberto Francisco de
Uma estrutura em solo reforçado é o resultado da associação do solo com um material capaz de resistir a determinados esforços a fim de melhorar suas características. O principal objetivo desta dissertação é o desenvolvimento de um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para previsão do comportamento mecânico de estruturas de solos reforçados usando uma representação discreta. Neste caso, a representação do comportamento do solo é feita com a utilização do elemento plano (Q8), para o reforço o elemento unidimensional (B2) e (B3) e para as interfaces o elemento de interface (I6) com espessura nula. As implementações computacionais são validadas através de exemplos encontrados na literatura do assunto. Finalmente, a nova versão do programa ANLOG é utilizada para a simulação de um problema estudado com a versão anterior. O problema em questão é a análise de um muro de arrimo reforçado com geotêxteis.
Análise numérica via MEF de problemas de adensamento devido à variação do nível d’água.
(2004) Pinto, Marcelo Antônio Furtado; Nogueira, Christianne de Lyra
O objetivo deste trabalho é apresentar uma formulação que resolva problemas de adensamento considerando o rebaixamento da superfície freática. Portanto, uma formulação acoplada baseada no método de elementos finitos foi desenvolvida para simular este fenômeno físico. Utilizando elementos isoparamétricos de oito nós para aproximar a carga total hidráulica e os deslocamentos como variáveis primárias, a formulação é verificada na solução de problemas sob condições transientes de fluxo e deformação.O modelo físico utilizado para representar o comportamento tensãodeformação é linear-elástico. A redução de permeabilidade devido às poro-pressões negativas, é considerada no presente trabalho. O processo de localização da superfície freática baseia-se no procedimento de fluxo residual (Desai, 1976 e Bathe,1982) e onde sua aplicação é discutida e verificada neste trabalho. Embora seja apresentado um esquema iterativo para solução do sistema de equações, neste trabalho o sistema algébrico é resolvido utilizando um esquema puramente incremental.São apresentados exemplos de validação, onde comparações entre soluções analíticas e numéricas são realizadas. Comparações com resultados do programa comercial da GEOSLOPE® International Ltd. também são apresentadas no presente trabalho.
Formulações de elementos finitos curvos para análise de arcos.
(2001) Manzi, Eduardo Neto; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Araújo, Ernani Carlos de
Este trabalho tem como principais objetivos o estudo e a implementação computacional de elementos finitos curvos para análise de arcos planos. Foram desenvolvidos seis elementos finitos unidimensionais, sendo quatro deles de curvatura constante, um de curvatura parabólica e um elemento finito reto. Atenção especial é dada ao cálculo da matriz de rigidez dos elementos finitos propostos, onde os efeitos das deformações de flexão, cisalhante e de membrana são levados em consideração. O acoplamento desses efeitos permite a análise do comportamento de arcos esbeltos e espessos. As matrizes de rigidez de três elementos finitos propostos nesse trabalho são obtidas através do Método da Flexibilidade, que utiliza conceitos de energia interna de deformação, 2o Teorema de Castigliano e o Teorema da Reciprocidade de Maxwell. Outras duas formulações são baseadas na aproximação do campo de deslocamentos. As funções de interpolação usadas para aproximar os deslocamentos são formadas por funções algébricas-trigonométricas, cujos parâmetros são obtidos através do uso das três equações diferenciais homogêneas de equilíbrio estático de uma viga curva. Finalmente, a matriz de rigidez do último elemento finito proposto é obtida através de uma formulação híbrida, usando o princípio variacional de Hellinger-Reissner. As funções de interpolação usadas para aproximar o campo de deslocamentos e tensões resultantes são formadas por funções polinomiais. No final da dissertação, através da análise de problemas estruturais encontrado na literatura, verifica-se a eficiência das formulações dos elementos finitos estudadas neste trabalho. O objetivo é conhecer a melhor modelagem numérica para obtenção dos deslocamentos de sistemas estruturais curvos esbeltos ou espessos, além do traçado de diagramas de esforços.
Análise de pórticos de aço sob altas temperaturas.
(1998) Souza Júnior, Valdenir de; Almeida, Antônio Maria Claret de
As desvantagens da tradicional avaliação do desempenho de estruturas de aço sob incêndio por meio de ensaios como o alto custo envolvido, restrições devidas aos tamanhos dos fornos, variação das características dos fornos, etc. tornam conveniente o uso de técnicas de modelagem como um método de se conduzir investigações fundamentais. O presente trabalho é um passo inicial para o desenvolvimento de uma ferramenta de modelagem avançada. Uma formulação de análise em elementos finitos de pórticos planos sob altas temperaturas é apresentada. As matrizes de rigidez são desenvolvidas considerando-se não-linearidade física e geométrica, grandes deslocamentos, rotações moderadas e pequenas deformações elásticas. A distribuição de temperatura é uniforme através da seção transversal e ao longo do comprimento do elemento. Resultados numéricos são apresentados.
Pórticos de estabilização em estrutura metálica aplicados à construção industrializada de interesse social : análise do desempenho estrutural e térmico.
(2014) Xavier, Débora Freitas; Souza, Henor Artur de
Neste trabalho, apresenta-se uma visão geral da construção metálica residencial industrializada propondo um modelo de habitação de interesse social (HIS) e estuda-se novas maneiras de torná-la expansível e viável, propondo um módulo construtivo padronizado. Esse módulo é iniciado a partir de 9m² refletindo-se um após o outro nas direções laterais, frente e fundos até que seja alcançada a medida de aproximadamente 35m² de uma residência simples, familiar e que pode ser adequada a qualquer tipo de arquitetura cultural. Esse sistema construtivo proposto possibilita o crescimento da área construída com investimentos graduais ao longo do tempo, contribuindo para um maior crescimento social e sustentável. O módulo original além da finalidade residencial também permite infinita extensão para finalidades comerciais, escolares, lazer, etc.. Na a arquitetura proposta foram utilizados materiais de fechamento que condizem com as normas de conforto térmico e com os princípios da industrialização, como a racionalização, padronização, coordenação modular, transformando o canteiro de obra em linha de montagem acelerando o processo construtivo e reduzindo-se custos. Os pórticos de estabilização propostos são a principal estrutura do sistema que enfatiza o uso de perfis de aço de seção quadrada com costura. O equilíbrio das ações horizontais e o apoio gravitacional são obtidos com o uso de estruturas de aço rígidas posicionadas não simultaneamente paralelas e não convergentes. A análise estrutural foi baseada no método dos Elementos Finitos, utilizando o Software SAP 2011, e a avaliação do desempenho térmico, do modelo habitacional projetado, foi feita via simulação computacionais utilizando o Software EnergyPlus. Verifica-se o comportamento estrutural de acordo com os carregamentos aplicados e a sua viabilidade de utilização. Investiga-se também o comportamento térmico dos fechamentos e das alternativas arquitetônicas propostas. Os resultados obtidos mostram que o modelo proposto atende as condições mínimas de conforto térmico exigido pela norma para todas as zonas bioclimáticas do Brasil e também em relação ao desempenho estrutural, com baixo consumo de aço.
Fadiga em plataformas offshore fixas com modelos em elementos finitos.
(2002) Taier, Roberto; Araújo, Ernani Carlos de; Godefroid, Leonardo Barbosa
Quatro juntas tubulares de uma plataforma offshore fixa foram modeladas em elementos finitos para o cálculo das vidas à fadiga e comparação com os resultados obtidos através de modelos convencionais em elementos de barras. Foram também cotejados os fatores de concentração de tensões (SCF’s), obtidos com base nas formulações paramétricas, com os calculados através dos modelos em elementos finitos. Os objetivos foram averiguar a validade do refinamento do cálculo da fadiga em juntas críticas da plataforma e avaliar as suas conseqüências na elaboração do plano de inspeção. Os resultados permitiram concluir que a análise por elementos finitos torna-se recomendada para juntas que não apresentam tipo e/ou comportamento compatíveis com as configurações padronizadas, normalmente utilizadas pelos programas. Das quatro juntas analisadas, duas delas não necessitariam fazer parte do plano de inspeção da plataforma.
Análise via elementos finitos do comportamento de placas de base de sistemas de armazenagem industrial (racks).
(2010) Souza, Flávio Teixeira de; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Sarmanho, Arlene Maria Cunha
Os sistemas de armazenagem industrial são estruturas metálicas de elevada esbeltez, contruídas com perfis formados a frio e utilizados em depósitos com o fim de otimizar a utilização do espaço, uma vez que permitem a vertilização dos estoques. Caracterizam-se por apresentar custo relativamente baixo, porém, devido à esbeltez de seus componentes, são sujeitos a fenômenos de instabilidade que não acontecem em estruturas mais compactas, como as construídas em perfis laminados e soldados. Assim, a estabilidade destas estruturas é obtida a partir da interação entre os seus diversos componentes. Um dos elementos mais importantes é a placa de base, que provê fixação ao piso e também estabilidade lateral à estrutura. Por isto, a verificação do comportamento deste componente e ainda o determinação da rigidez que ele transmite ao sistema é fundamental para que se obtenha um dimensionamento racional dos racks. Este trabalho apresenta a avaliação da placa através de análises via elementos finitos desenvolvida no software ANSYS. Esta análise torna-se intressante devido à necessidade de simular a interação entre a placa de base, a coluna e o piso, o que demanda a utilização de elementos de casca e de contato no modelo. Devido ainda ao surgimento de grandes deslocamentos, técnicas especiais de soluçõa são utilizadas para que se possa avaliar a trajetória de equilíbrio e a rigidez da placa de base. esta rigidez é então introduzida em um modelo numérico so sistema de armazenagem, elaborado a dados experimentais. Esta comparação valida os modelos desenvolvidos, e permite a avaliação da real influência da placa de base na estabilidade global dos sistemas de armazenagem industrial.

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