Search

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. A presente pesquisa tem como objetivo principal a avaliação numérica do desempenho de estruturas mistas de aço-concreto em situação de incêndio. A capacidade resistente dos materiais que compõem as vigas, colunas e pórticos mistos, no caso o aço e o concreto, fica comprometida quando expostos a condição de elevadas temperaturas, uma vez que suas características físicas e de resistência se deterioram em função da elevação da temperatura. Desse modo, os dois módulos computacionais, CS-ASA/FA (Computational System for Advanced Structural Analysis/Fire Analysis) e CS-ASA/FSA (Computational System for Advanced Structural Analysis/Fire Structural Analysis) são desenvolvidos e adaptados para a análise não linear de estruturas mistas sob temperaturas elevadas. O primeiro módulo calcula o campo de temperatura em seções transversais quaisquer de aço, concreto armado e mistas, de onde se pode obter também a degradação das propriedades desses materiais expostos ao fogo. O segundo é desenvolvido para realizar análises inelástica de segunda ordem (AISO) de estruturas em situação de incêndio. No contexto da AISO via método dos elementos finitos (MEF), é empregado uma formulação corrotacional para acompanhar os grandes deslocamentos e rotações do sistema estrutural. Já o comportamento elasto-plástico do material é simulado através do acoplamento do Método da Rótula Plástica Refinado (MRPR) com o Método da Compatibilidade de Deformações (MCD). A metodologia numérica proposta é avaliada e testada com sucesso na análise de vigas, pilares e pórticos planos de aço-concreto em situação de incêndio utilizando os resultados experimentais e numéricos disponíveis na literatura. Finalmente, o estudo numérico é complementado com a AISO de arcos de aço e estruturas de concreto armado em situação de incêndio. The present research has as main objective the numerical evaluation of steel-concrete composite structures behavior in fire situation. The steel and concrete materials composing isolated structural members (beams and columns) and frames have their bearing capacity compromised when exposed to high temperature conditions, since their physical and resistance characteristics deteriorate as the temperature rise. Thus, two computational modules, CS-ASA/FA (Computational System for Advanced Structural Analysis/Fire Analysis) and CS-ASA/FSA (Computational System for Advanced Structural Analysis/Fire Structural Analysis) are developed and adapted for nonlinear analysis of steel-concrete composite structures under elevated temperatures. The first module calculates the temperature field in any steel, reinforced concrete and composite cross-section, from which also the materials properties degradation exposed to fire can be obtained. The second module performs the second order inelastic analysis (SOIA) of structures in fire conditions. In the SOIA context via finite element method (FEM), a corotational formulation is used to follow the large displacements and rotations of the structural system, and the material elasto-plastic behavior is simulated through the Refined Plastic Hinge Method (RPHM) and Strain Compatibility Method (SCM) coupling. The proposed numerical methodology is evaluated and tested with success on the analyze of steel-concrete beams, columns and plane frames in fire situation using the experimental and numerical results available in the literature. Finally, the numerical study is complemented with the SOIA of steel arches and RC structures under fire conditions.

Submitted by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2021-04-05T16:34:52Z No. of bitstreams: 1 LuizAlbertoAraujoDeSeixasLeal.pdf: 7194174 bytes, checksum: cf2b0b44a84471f4c0ad69c3d304c5ea (MD5) Approved for entry into archive by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2021-04-05T16:35:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LuizAlbertoAraujoDeSeixasLeal.pdf: 7194174 bytes, checksum: cf2b0b44a84471f4c0ad69c3d304c5ea (MD5) Made available in DSpace on 2021-04-05T16:35:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuizAlbertoAraujoDeSeixasLeal.pdf: 7194174 bytes, checksum: cf2b0b44a84471f4c0ad69c3d304c5ea (MD5) Previous issue date: 2019-09 As construções compostas por estruturas mistas de aço e concreto têm sido amplamente utilizadas no intuito de garantir consumo otimizado de materiais, elevada capacidade resistente e aumento da rigidez dos elementos estruturais. Diversas pesquisas científicas buscam alternativas que garantam uma interação eficiente entre ambos e, ao mesmo tempo, permitam o aproveitamento das melhores características associadas ao aço e concreto. Neste contexto, o presente trabalho têm como objetivo principal a investigação experimental e o desenvolvimento de um sistema estrutural composto por vigas treliçadas de chapa dobrada, associadas às lajes unidirecionais de concreto armado, no intuito de avaliar o comportamento estático e dinâmico de pisos mistos no que diz respeito aos Estados Limites Último (ELU) e de Serviço (ELS). Adicionalmente, são apresentadas três novas soluções inovadoras para conectores de cisalhamento, constituídos por elementos de chapas finas e conectados às vigas treliçadas através de parafusos autoatarraxantes. O comportamento estrutural da ligação entre aço e concreto foi avaliado através de ensaios de push-out, de acordo com as recomendações estabelecidas pelo Eurocode 4, e através dos ensaios de flexão em escala real. Os resultados experimentais revelam que os conectores são adequados, em termos de capacidade resistente e capacidade de deformação (ductilidade), para garantir a interação total entre as treliças metálicas e as lajes unidirecionais de concreto. Além disto, os dados obtidos através dos ensaios em escala real evidenciam que o aproveitamento do comportamento misto possibilita um aumento considerável de capacidade resistente e rigidez à flexão em relação às treliças isoladas de aço. The steel and concrete composite constructions are widely adopted in order to guarantee optimized material consumption, improved resistant capacity and flexural stiffness associated to the strcutural members. Several scientific researches aim at alternatives to ensure an efficient interaction between both materials and, at the same time, allow the exploitation of the better structural qualities related to steel and concrete. In this context, the main objective of the present work is associated to the experimental investigation and development of floor systems, composed by thin-walled trussed beams and one-way prefabricated concrete slabs, in order to evaluate the static and dynamic behavior of composite floors in terms of Ultimate Limit State (ULS) and Serviceability Limit State (SLS). Additionally, three new innovative solutions for shear connectors, constituted by thin-walled elements, connected to the trussed beams by means of self-drilling screws. The structural behavior of the connection between steel and concrete was investigated through push-out tests, according to the recommendations established by the Eurocode 4, and full-scale bending tests. The experimental results indicated that the connectors are adequate, in terms of resistant capacity and deformation capacity (ductility), to ensure full interaction between the steel trusses and the one-way concrete slabs. Furthermore, the experimental data, obtained from the full-scale tests revealed that the composite behavior produces a considerable benefit associated to bending capacity and flexural stiffness, compared to bare steel trusses.

Submitted by Taís Silva (taismoreira001@gmail.com) on 2021-01-28T04:50:32Z No. of bitstreams: 1 FernandaCristinaMoreiraDaSilvaCosta.pdf: 3569956 bytes, checksum: 411a54bc98056b4b49475e42569bcfea (MD5) Approved for entry into archive by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2021-04-05T01:05:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FernandaCristinaMoreiraDaSilvaCosta.pdf: 3569956 bytes, checksum: 411a54bc98056b4b49475e42569bcfea (MD5) Made available in DSpace on 2021-04-05T01:05:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandaCristinaMoreiraDaSilvaCosta.pdf: 3569956 bytes, checksum: 411a54bc98056b4b49475e42569bcfea (MD5) Previous issue date: 2019-09 O presente trabalho é dedicado à investigação numérica do comportamento estrutural e da resistência de colunas de aço em perfil formado a frio submetidas ao modo de falha distorcional sob altas temperaturas, considerando o Método da Resistência Direta (MRD) para efeitos de dimensionamento. Os resultados obtidos através de análises com elementos finitos de casca no programa ANSYS abrangem colunas com (i) dois tipos de condições de apoio (fixado e simplesmente apoiado), (ii) seção transversal em formato U enrijecido com diferentes dimensões (relação alma/mesa ~ 0.7, 1.0 e 1.4), (iii) diversos valores de tensão de escoamento em temperatura ambiente (esbeltez distorcional até ~ 3.5), (iv) imperfeições geométricas iniciais sob modo crítico distorcional com pequenas amplitudes, e (v) sujeitas a oito temperaturas uniformes (até 800 oC). As equações codificadas segundo o MRD mostram-se incapazes de estimar adequadamente a resistência última de colunas sob falha distorcional, em condições de incêndio. Para simular a dependência/relação das propriedades do aço com o efeito da temperatura, é aplicado o modelo prescrito na Parte 1.2 do Eurocode 3 (EC3-1.2) para aço formado a frio. As cargas últimas obtidas são usadas para avaliar como essa dependência do modelo constitutivo do aço com a temperatura influencia na qualidade das estimativas segundo as curvas de resistência distorcional do atual MRD. Finalmente, são desenvolvidas curvas modificadas para colunas fixadas e apoiadas, apresentando uma melhora significativa na performance do MRD quanto à previsão da resistência última de peças sob falha distorcional e temperaturas elevadas. This work is dedicated to investigate the structural behavior, strength and Direct Strength Method (DSM) design of cold-formed steel columns failing in distortional modes at elevated temperatures. The numerical results, obtained by means of ANSYS shell finite element analyses (SFEA), concern columns with (i) two end support conditions (fixed and pinned end supports), (ii) lipped channel cross-section shape with different dimensions (bw/bf equal ~ 0.7, 1.0 and 1.4), (iii) several room temperature yield stresses (distortional slenderness range up to ~ 3.5), (iv) critical-mode (distortional) initial geometrical imperfections with small amplitudes, and (v) subjected to eight uniform temperatures (up to 800 oC). It is shown that the currently codified DSM distortional design equations are unable to predict adequately failure loads under fire conditions. The temperature dependence of the steel material properties is simulated using the model prescribed in part 1.2 of Eurocode 3 (EC3-1.2) for cold-formed steel. The column failure load data obtained are used to appraise how the quality of the predictions provided by the existing DSM distortional strength curves is influenced by the temperature-dependent steel constitutive model. Finally, modified curves are developed for fixed and pinned end members, exhibiting a significant improvement of the DSM distortional design in estimating the ultimate strength of the CFS columns submitted to elevated temperatures.

Submitted by Paloma Arruda (palomaoliiveira75@gmail.com) on 2021-02-01T18:41:32Z No. of bitstreams: 1 VictorDanielZegarraTorres-min.pdf: 4528814 bytes, checksum: a966201f62d59a2dc94572c04a943344 (MD5) Approved for entry into archive by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2021-02-08T19:29:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 VictorDanielZegarraTorres-min.pdf: 4528814 bytes, checksum: a966201f62d59a2dc94572c04a943344 (MD5) Made available in DSpace on 2021-02-08T19:29:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VictorDanielZegarraTorres-min.pdf: 4528814 bytes, checksum: a966201f62d59a2dc94572c04a943344 (MD5) Previous issue date: 2019-07 No presente trabalho é apresentado uma metodologia numérica, baseada em elementos finitos, para a determinação do fluxo de calor fornecido e tensão de escoamento do material da estrutura com a variação da temperatura. Para aferir esta metodologia foram realizados ensaios experimentais em placas circulares aquecidas no seu centro por chama oxi–acetilênica. As temperaturas e os deslocamentos em diferentes pontos da placa são medidas por meio de termopares e LVDT’s, respectivamente. O modelo de aquecimento envolve uma análise termomecânica desacoplada, empregando elementos finitos axissimétricos 2D. O algoritmo de Levenberg-Marquardt para solução do problema inverso correspondente, adaptado para elementos finitos, foi implementado para trabalhar junto com o programa comercial ANSYS. O desenvolvimento do procedimento de solução envolve a comparação das temperaturas e deslocamentos medidos no experimento com as calculadas na simulação numérica do processo. Na análise térmica o fluxo calor fornecido é discretizado em blocos e comparado a uma distribuição gaussiana. Na análise mecânica a tensão de escoamento variando com a temperatura é considerada com comportamento multilinear. As temperaturas obtidas numericamente e as experimentais apresentam ótima correlação. Quanto aos deslocamentos, pode ser dito que para as regiões mais afastadas da fonte de calor os deslocamentos numéricos apresentam bom ajustamento aos experimentais. In the present work is presented a numerical methodology, based on finite elements, for the determination of the heat flux provided and the yield stress of the material of the structure with the temperature variation. To evaluate this methodology, experimental tests were performed on circular plates heated at the center by oxy-acetylene flame. Temperatures and displacements at different points of the plate are measured by means of thermocouples and LVDT’s, respectively. The heating model involves an uncoupled thermomechanical analysis using axisymmetric finite elements 2D. The Levenberg-Marquardt algorithm for the solution of the corresponding inverse problem, adapted for finite elements, was implemented to work together with the ANSYS commercial program. The development of the solution procedure involves comparing the temperatures and displacements measured in the experiment with those calculated in the numerical simulation of the process. In the thermal analysis, the heat flux supplied is discretized in blocks and compared to a Gaussian distribution. In the mechanical analysis, the yield stress varying with temperature is considered with multilinear behavior. The temperatures obtained numerically and the experimental ones present great approximation. Regarding the displacements, it can be said that for the regions farthest from the heat source, the numerical displacements show good agreement with the experimental ones.

Orientador: Cilmar Donizeti Baságlia Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Este trabalho tem como objetivo simular e avaliar numericamente a distribuição das pressões médias causadas pela ação do vento na cúpula do acesso principal da Estação Alto da Boa Vista do Metrô da cidade de São Paulo, e comparar esses resultados com base em valores experimentais. Tais valores foram fornecidos por meio de ensaio em túnel de vento realizado pela equipe técnica do Laboratório de Aerodinâmica das Construções da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e da Vento-S Consultoria em Engenharia do Vento. A cúpula em questão tem formato geodésico, com dimensões em planta de aproximadamente 24 m x 25 m e altura de 7,55 m, sendo utilizada a escala 1:75 para o modelo reduzido, tanto no ensaio físico, como no numérico. Dois modelos de turbulência foram considerados convenientes para este estudo de caso, SST (Shear Stress Transport) e RSM (Reynolds Stress Model), e ambos foram utilizados, sendo que o RSM apresentou melhores resultados. Houve boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais, sendo que, em média, os desvios numéricos dos valores dos coeficientes de pressão ficaram abaixo de 0,1 em relação aos dados experimentais. Também foi realizada uma análise numérica na qual foi representada a abertura no piso sob a cúpula para acesso de passageiros, já que essa configuração apresentou dificuldades para ser executada experimentalmente. Neste sentido, as análises em Fluidodinâmica Computacional (CFD) podem ser um importante recurso para complementação dos ensaios experimentais em túnel de vento, superando algumas de suas limitações Abstract: This work aims to simulate and numerically evaluate the distribution of the mean pressures caused by the wind action at the main access dome of the Alto da Boa Vista of Subway Station in São Paulo city and to compare these results based on experimental values. These values were provided by wind tunnel test realized by the of Aerodynamics Laboratory of Constructions of the Federal University of Rio Grande do Sul and "Vento-S Wind Engineering Consulting technical team. The dome in question has geodesic shape, with plant dimensions of approximately 24 m x 25 m and a height of 7.55 m, being used the 1:75 scale for reduced model, for both physical test and numerical analysis. Two turbulence models were considered appropriate for this case study, SST (Shear Stress Transport) and RSM (Reynolds Stress Model), and were used being RSM presenting better results. There was good fitness between the numerical and experimental results, with mean numerical deviations in the pressure coefficient values were generally reached less than 0.1 in relation to the experimental data. It was also performed a numerical analysis, in which the opening was represented on the floor under the dome for passenger access, since this configuration presented difficulties to be executed experimentally. In this sense, the analysis in Computational Fluid Dynamics (CFD) can be an important resource to complement the experimental tests in wind tunnel, overcoming some of its limitations Mestrado Estruturas e Geotécnica Mestre em Engenharia Civil CNPQ 130473/2017-0

Submitted by Christianne Fontes de Andrade (cfontes@ct.ufrj.br) on 2020-03-30T23:16:14Z No. of bitstreams: 1 886799.pdf: 5453481 bytes, checksum: c34b396d4d4d224763670da256f971e2 (MD5) Made available in DSpace on 2020-03-30T23:16:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 886799.pdf: 5453481 bytes, checksum: c34b396d4d4d224763670da256f971e2 (MD5) Previous issue date: 2018-12 Este trabalho apresenta uma investigação experimental de propriedades de retardamento ao fogo de polímeros reforçados com fibra de vidro (PRFV), fabricados por pultrusão. Em especial, foi destacada uma abordagem de aplicar dados de inflamabilidade como tempo de ignição, índice limite de oxigênio e taxa de liberação de calor como parâmetros para elaboração de um sistema de escala na avaliação da reação ao fogo de PRF. Os materiais compósitos utilizados neste trabalho foram compostos pelas matrizes estervinílica bisfenol-A, poliéster isoftálico e fenólica, todas reforçadas com vidro tipo E de baixa condutividade elétrica. Três sistemas passivos de proteção contra o fogo foram testados: alumina tri-hidratada (ATH), decabromodifenil eter (DBDE) e trióxido de antimônio (Sb2O3). Os testes de reação ao fogo foram realizados com o objetivo de investigar se a combinação de ATH e DBDE poderia ter efeitos "aditivos", "antagônicos" ou "sinérgicos" nas propriedades de reação ao fogo dos PRFVs estudados neste trabalho. Além disso, a influência da variação da concentração de ATH nas propriedades retardantes de chama também foi avaliada. Os melhores resultados encontrados foram aqueles em que a ATH foi adicionada sozinha em altas concentrações (47,75% a 80%). Todas as amostras exibiram inibição de ignição no CCPM e UL-94, resultando nas melhores propriedades de reação, além de serem livres de halogênio. This work presents an experimental research of fire retardancy properties of polymers reinforced with glass fibers (PRFV), manufactured by pultrusion. In particular, a flammability data approach was used as ignition time, oxygen limit rate and heat rate as parameters for the elaboration of a PRF fire scale evaluation system. The internal combustion materials were developed by sterile-bisphenol-A matrices, thermal and phenolic insulation, all components superior and inferior to electrical conductivity. The three fire protection systems were tested: alumina trihydrate (ATH), decabromodiphenyl ether (DBDE) and antimony trioxide (Sb2O3). The fire reaction tests were performed with the objective of investigating a combination of ATH and DBDE, which could have been "additives", "antagonistic" or "synergistic" in the fire properties of the PRGFs studied in this work. In addition, the influence of the ATH concentration on flame retardant properties was also evaluated. The results were compared with an ATH in 47.75% to 80%. All types of inflation demonstration do not have CCPM and UL-94, being their better reaction properties, besides being free of halogen.

Submitted by Christianne Fontes de Andrade (cfontes@ct.ufrj.br) on 2020-04-02T23:39:24Z No. of bitstreams: 1 886834.pdf: 2065447 bytes, checksum: b9467a8ad6ddb70245a7cb593d31ca6e (MD5) Made available in DSpace on 2020-04-02T23:39:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 886834.pdf: 2065447 bytes, checksum: b9467a8ad6ddb70245a7cb593d31ca6e (MD5) Previous issue date: 2018-12 Este trabalho apresenta resultados de uma análise numérica-computacional aplicada a vigas de aço em perfil formado a frio em seção transversal Z enrijecido cujo modo de falha é o distorcional, quando submetidas a flexão oblíqua não-uniforme. Objetiva-se avaliar o comportamento de flambagem, pós-flambagem e resistência última, bem como o dimensionamento segundo o Método da Resistência Direta (MRD), previsto no Anexo C da norma brasileira ABNT NBR 14762:2010 e na especificação AISI-S100- 16. Os modos de flambagem e os respectivos valores de tensão crítica e comprimentos das barras são determinados por meio de análises de autovalores, via Método dos Elementos Finitos (MEF) e Teoria Generalizada de Viga (GBT). As vigas analisadas são (i) compostas por um único vão, (ii) simplesmente apoiadas, porém com condições de apoio distintas no que se refere à restrição do empenamento e rotação locais em suas extremidades (totalmente livres ou impedidos), (iii) constituídas de seções transversais do tipo Z enrijecido e comprimentos de flambagem diversos (iv) submetidas a três gradientes de momento (incluindo o de flexão uniforme para fins de comparação). Garantiu-se que as vigas analisadas (i) apresentassem modo de flambagem “puramente” distorcional e (ii) abrangessem uma vasta gama de tensões de escoamento, possibilitando a investigação em um significativo número de esbeltezes distorcionais. Os resultados obtidos foram utilizados para avaliar os méritos das curvas de dimensionamento vigentes do MRD (verificando-se significativa sobrestimativa) e das curvas adaptadas, a partir destas, por outros autores. This work presents results of a numerical-computational analysis applied to cold-formed Z-sections beams whose failure mode is the distortional, when subjected to non-uniform oblique bending. The goal is to evaluate the buckling and post-buckling behavior, as well as the Direct Strength Method (DSM) design predictions, set out in Annex C of the Brazilian Standard NBR 14762: 2010 and AISI S100-16 Specification. Buckling modes and their ultimate strength and lengths of the bars are determined through eigenvalue analyses, using the Finite Element Method (FEM) and Generalized Beam Theory (GBT). The analyzed beams (i) are single-span members, (ii) are simply supported, however, which different end support conditions regarding warping and minor-axis flexural rotations (totally free or prevented), (iii) present Z stiffened crosssection and miscellaneous buckling lengths and (iv) submitted the three moment gradients (including the uniform bending for comparison purposes). Assured that all the analyzed beams (i) present “purely” distortional buckling modes and (ii) cover a wide range of yielding stresses, enabling the investigation on a great amount of distortional slenderness. The results were used to evaluate the merits of the current dimensioning curves of the DSM (checking for significant overestimation) and of the curves adapted, from these, by other authors.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T14:44:58Z No. of bitstreams: 1 Vanessa da Silva de Azevedo.pdf: 12658421 bytes, checksum: 00db91b4b6468d0fc1626a572172205f (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T14:44:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vanessa da Silva de Azevedo.pdf: 12658421 bytes, checksum: 00db91b4b6468d0fc1626a572172205f (MD5) Previous issue date: 2018-10-25 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro Although the use of tubular steel profiles filled with concrete is widely used in a combination of lightness and strength, this perspective undergoes regulatory actions applicable to composite elements that are not yet fully understood and need to be investigated in detail. Thus, relevant research approaches to behavior analysis of composite stub columns with steel seamed tubular sections filled with concrete, better known as Concrete-Filled Steel Tubes (CFST) and filled with recycled aggregate concrete, known as Recycled Aggregate Concrete-Filled Steel Tube (RACFST), where the adopted recycled coarse aggregate percentage was equal to 30% and 50%. In respect to the premises necessary for the concrete to steel interaction, the influence of the concrete confinement is investigated as well as the concrete internal rearrangement when it the recycled coarse aggregate is utilized. It is noticed that the variations of the concrete characteristic resistance and the recycled aggregate rate impact in a unique way the composite section characteristics when there is an effective control over the adopted recycled coarse aggregate, which in this case derives of specimens associate to a concrete characteristic resistance around 40 MPa. The experimental results have shown that the concrete core enhances the composite section load carrying capacity. However, the control over the contents of this concrete core influences on the ductility of the composite section, since, if the behavior of the fill material is fragile, the stress redistributions for both the steel and the concrete will compensate this response. It is also fair to observe that the concrete core is essential to inhibit a possible inner local buckling of the tubular section. Since the behavior of CFST and RACFST columns is still widely discussed, the present thesis starts from a study based on a comparative assessment of the recommendations present in ABNT NBR 8800:2008, ABNT NBR 16239:2013 and EN 1994-1-1 design standards. These design recommendations proved to be consistent and in line with the performed experiments. The concrete confinement stresses can be divided into three distinct stages: the first (elastic) stage, second (yield) stage, elastic, and third stage associated with large deformations. The results indicated that the D/t slenderness ratio and the confinement ratio ξ, directly influence the composite section behavior providing a combined effect that enhances its load carrying capacity. Embora o uso de perfis tubulares de aço preenchidos com concreto seja largamente utilizado em uma combinação de leveza e resistência, esta perspectiva submete-se às ações normativas aplicáveis aos elementos mistos de aço e concreto que ainda não se encontram totalmente esclarecidas e necessitam ser estudadas detalhadamente. Deste modo, aborda-se a pesquisa pertinente à análise do comportamento de colunas curtas mistas, de seção de aço tubular confeccionada com costura, preenchidas com concreto convencional, conhecidas como Concrete Filled Steel Tube (CFST) e preenchidas com concreto de agregado reciclado, conhecidas como Recycled Aggregate Concrete Filled Steel Tube (RACFST), em taxas de substituição de 30% e 50% de agregado graúdo reciclado de concreto. No que concerne às premissas necessárias à interação do conjunto aço concreto, é investigada a influência do confinamento e o rearranjo interno do concreto, quando este é reciclado. Percebe-se que a variação da resistência característica do concreto e a variação da taxa de agregado reciclado que compõe o concreto impactam de modo singular nas características da seção mista, quando há o controle sobre o agregado utilizado, que neste caso, deriva de corpos de prova para ensaio de aderência da ordem de 40 MPa. Os resultados dos ensaios experimentais mostraram que o preenchimento do núcleo da seção mista aumenta sua resistência. Contudo o controle sobre o conteúdo deste núcleo influi na ductilidade do conjunto, uma vez que, se o comportamento do material de preenchimento for frágil, a redistribuição do estado de tensões tanto para o aço quanto para o concreto absorverá este comportamento. Embora verifique-se também que, o preenchimento do núcleo é essencial para o controle da flambagem interna da seção de aço. Uma vez que o comportamento das colunas CFST e RACFST ainda é amplamente discutido no âmbito cientifico, parte-se inicialmente de um estudo analítico baseado no confronto dos resultados teóricos obtidos entre as normas ABNT NBR 8800:2008, ABNT NBR 16239:2013 e EN 1994-1-1. As respostas analíticas extraídas por meio destas normas são coerentes entre si e argumentadas perante os resultados da análise experimental do modelo proposto. Isto posto, são analisadas as tensões de confinamento em três estágios distintos: primeiro estágio, elástico, segundo estágio, de escoamento e terceiro estágio, de altas deformações. Deste modo verificou-se que a relação D/t, entre o diâmetro e a espessura da seção de aço, e a taxa de confinamento, ξ, influenciam diretamente no comportamento da seção mista de modo a proporcionar um efeito combinado sobre a sua resistência.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T14:45:12Z No. of bitstreams: 2 Bruno Costa Assuncao_pt1.pdf: 3953207 bytes, checksum: 3d55dad5e859e54d9271aae913511ea5 (MD5) Bruno Costa Assuncao_pt2.pdf: 12787104 bytes, checksum: 734abe3c214d4b2e1f556900a6ede3fd (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T14:45:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Bruno Costa Assuncao_pt1.pdf: 3953207 bytes, checksum: 3d55dad5e859e54d9271aae913511ea5 (MD5) Bruno Costa Assuncao_pt2.pdf: 12787104 bytes, checksum: 734abe3c214d4b2e1f556900a6ede3fd (MD5) Previous issue date: 2018-05-02 The use of composite structures is continuously gaining space in construction. The timesaving s and waste reduction material are the primary motivators of this new trend. However, the ideal composite structure is based on the optimum performance of its composing elements namely, steel under tension and concrete under compression. In addition, shear connectors are used to ensure the desired composite action. These connectors ensure a mechanical force transfer between steel and concrete since the chemical and adhesion contributions are usually neglected. This is guaranteed in Eurocode 4 push-out tests recommendations, used for determining the shear connectors resistance, by the requirement of a cyclic phase to eliminate the chemical and adhesion contributions. The current investigation is centred on the development of a modified T-Perfobond based on a series of push-out tests. This novel shear connector is based on altering the angle between the connectors flange to the base profiles flanges, which in this study considered angles of 30°, 45° and 60°. Tests were also made with traditional Perfobond and T- Perfobond connectors to be used as reference. All shear connectors were made from the same profile W200x26.6. The selection of the adopted steel profile was based on earlier investigations that recommended that these shear connectors should have a flange thickness to enable the formation of plastic mechanisms before the concrete failure requiring that the shear connector flanges not to be welded to the base profiles flanges.In addition to the ultimate load capacity, the tests also evaluated their associated slip capacity since this characteristic plays a key part in classifying the connector´s ductility according to Eurocode 4. In this design code to be classified as ductile, the shear connectors must present relative slip greater than 6 mm at a load level corresponding to 90% of their ultimate load during the unloading phase. The shear connector with a 60º angle presented the most promising behaviour and led to new tests of this geometry be performed considering the presence of holes and holes with passing steel reinforcing bars. These characteristics represented a gain of ductility for the 60° angle modified T-Perfobond connectors that were classified as ductile according to Eurocode 4. A utilização das estruturas mistas vem cada vez mais ganhando espaço na construção civil. A economia de tempo e redução do material de despejo são os principais motivadores desta nova tendência construtiva. Porém, a estrutura mista ideal faz-se presente na otimização da solicitação dos seus elementos ou seja, aço sob tração e concreto sob compressão. Adicionalmente para garantir o comportamento conjunto dos materiais, são utilizados conectores de cisalhamento. Estes conectores trabalham principalmente através da aderência mecânica existente entre o aço e o concreto, já que as contribuições das parcelas de aderência química e aderência por atrito são usualmente desprezadas. Desta forma o ensaio tipo push-out recomendado no Eurocode 4 para determinação da resistência dos conectores de cisalhamento apresenta uma fase cíclica justamente para eliminar as contribuições destas parcelas. O presente trabalho considera a realização de ensaios push-out de conectores de cisalhamento do tipo T-Perfobond modificados. Esta alteração tem como base a variação do angulo entre a mesa destes conectores e a mesa dos perfis base, que no presente trabalho considerou ângulos de 30º, 45º e 60º, além de ensaios de conectores Perfobond e T-Perfobond tradicionais para serem usados como referência. Todos os conectores foram confeccionados a partir de um mesmo perfil W200x26,6. A escolha do perfil foi baseada em trabalhos anteriores em que a mesa do conector deve possuir espessura tal que permita a formação de rótula plástica antes da ruína do concreto e para tal não deve ser soldada a mesa do perfil base. Além da capacidade de carga, os ensaios avaliaram a capacidade de deslizamento dos conectores sendo esta propriedade de fundamental importância na classificação do conector quanto a sua ductilidade, segundo o Eurocode 4. Para serem classificados como dúcteis, os conectores precisam apresentar deslizamento relativo superior a 6mm para um nível de carga aplicada de 90% da carga máxima, já na fase de descarga. Dentre os ensaios realizados o conector com angulo de 60º apresentou o comportamento mais promissor, por isto, levou que novos ensaios desta geometria fossem ensaiados considerando a presença de furos e a de furos com barra de aço passando pelos mesmos. Estas características representaram um ganho de ductilidade nos conectores com ângulo de 60º proporcionando a sua classificação como conectores dúcteis.

Submitted by Christianne Fontes de Andrade (cfontes@ct.ufrj.br) on 2020-03-26T00:13:25Z No. of bitstreams: 1 886615.pdf: 1225437 bytes, checksum: 7c808745f6e6286d94334fd6048d9e30 (MD5) Made available in DSpace on 2020-03-26T00:13:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 886615.pdf: 1225437 bytes, checksum: 7c808745f6e6286d94334fd6048d9e30 (MD5) Previous issue date: 2018-03 O presente trabalho apresenta resultados numéricos em elementos finitos (MEF) com auxílio do programa comercial ANSYS de colunas de perfis U enrijecidos de aço formados a frio sujeitos a compressão axial. Esses elementos devido a esbeltez de suas paredes ficam sujeitas a modos de instabilidades local, distorcional e global, podendo interagir esses modos entre eles. As interações podem ocorrer quando dois ou três modos de instabilidades se manifestam simultaneamente, resultando assim em um fenômeno de natureza complexa. Uma das interações que necessita um grande volume de estudo e que é tema central da pesquisa é a interação local - distorcional (LD). Para o estudo desse fenômeno foi realizado (i) revisão bibliográfica de trabalhos numéricos e experimentais que apresentavam essa interação (ii) calibração do modelo de elementos finitos comparando com resultados numéricos e experimentais (iii) criação de uma proposta de equação para lidar com esse fenômeno (iv) validação das equações propostas com resultados numéricos e experimentais (v) verificação dos coeficientes de ponderação da resistência das equações propostas (vi) criação de uma superfície contínua de resistência. Após a apresentação dos resultados, concluiu-se que as equações propostas no formato MRD (Pprop1-2 e Pprop3), apresentam ótimos resultados quando comparados com 54 colunas experimentais e mais de 250 colunas numéricas. Por fim, o coeficiente de ponderação da resistência das equações propostas se encontram próximos aos valores presentes na NBR 14762 (ABNT, 2010). The present work presents numerical results of finite elements (MEF) of coldformed steel lipped channel columns in axial compression using ANSYS commercial software. These columns are subject to instabilities modes called local, distortional and global buckling and they can interact with each other. These interactions can occur when two or three buckling modes manifest simultaneously, resulting in a complex phenomenon. The local-distorcional mode is one of the most important buckling interactions that need a large volume of study and hence is the central theme of this research project. The present work includes: (i) literature review of experimental and numerical research on L-D interaction, (ii) calibration of the FEM model based on comparison between numerical and experimental results, (iii) creation of two equations to deal with this phenomenon, called Pprop1-2 and Pprop3, (iv) validation of these two equations based on numerical and experimental results, (v) estimation of resistance factor of these two equations (vi) proposition of a continuous resistance surface. Based on the results, the ultimate compression load DSM equations (Pprop1-2 and Pprop3) have excellent results when compared to 54 experimental columns and more than 250 numerical columns and the resistance factor presents a very close result to the Brazilian Code (NBR 14762, 2010).

Submitted by Deize Barboza (daysecostta@yahoo.com.br) on 2020-10-28T21:45:20Z No. of bitstreams: 1 IsisClerDepolli (1).pdf: 3810351 bytes, checksum: 59cfdd821bf93b1f38f994456af93eae (MD5) Approved for entry into archive by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2020-12-02T00:15:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 IsisClerDepolli (1).pdf: 3810351 bytes, checksum: 59cfdd821bf93b1f38f994456af93eae (MD5) Made available in DSpace on 2020-12-02T00:15:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IsisClerDepolli (1).pdf: 3810351 bytes, checksum: 59cfdd821bf93b1f38f994456af93eae (MD5) Previous issue date: 2018-03 Uma extensa investigação numérica foi reportada com evidências sólidas de que a atual curva distorcional codificada do Método da Resistência Direta (MRD) superestima a resistência última das barras simplesmente apoiadas de Perfis Formados a Frio (PFF), quando submetidas à flexão uniforme. Este estudo fez uso dos valores de momento último distorcional obtidos para propor uma nova curva de resistência distorcional baseada no MRD, visivelmente diferente da codificada quando o índice de esbeltez é moderado e alto. Esta pesquisa, que pode ser entendida como uma continuação de estudos anteriores, investiga o comportamento de pós-flambagem distorcional e a curva normativa do MRD para vigas simplesmente apoiadas que exibem modos de flambagem distorcionais quando submetidas a flexão não-uniforme, devido a momentos desiguais nas seções de extremidades — cinco diagramas de momento são considerados (incluindo o de flexão uniforme para comparação). Assim como nos estudos anteriores, considerou-se duas condições de apoio — empenamento e rotações locais nas seções de extremidade totalmente livres ou impedidos. Com um entendimento sobre a influência do diagrama de momento no comportamento de flambagem e de pós-flambagem distorcional, fez-se um estudo paramétrico extenso (via Método dos Elementos Finitos — MEF) com diversas geometrias e tensões de escoamento. Os momentos de falha obtidos e os coletados da literatura foram empregados para avaliar a eficiência das curvas distorcionais do MRD disponíveis e para propor ajustes/modificações nas mesmas, visando torna-las capazes de fornecer previsões precisas que levem em consideração os diagramas de momento. An in-depth numerical investigation by provided solid evidence that the current Direct Strength Method (DSM) beam distortional strength curve overestimates the ultimate strength of cold-formed steel simply supported beams, thus leading to unsafe designs — the beams analyzed were uniformly bent. Moreover, used the distortional failure moment data obtained to propose new DSM beam distortional design curves, differing visibly from the current one for moderate-to-high slenderness. This dissertation, which may be viewed as a continuation of the aforementioned investigation, concerns the distortional post-buckling behavior and DSM design of simply supported cold-formed steel beams buckling and failing in distortional modes under non-uniform bending due to unequal end moments – five bending moment diagrams (including uniform bending, for comparison purposes) are considered. As in previous studies, two beam simply supported end conditions are considered, differing in the end cross-section warping and local displacements/rotations, which may be either completely free or fully prevented. After acquiring in-depth insight on how the bending moment diagram influences the beam distortional buckling and post-buckling behaviors, an extensive numerical (shell finite element) parametric study is carried out with various cross-section dimension ratios and yield stresses. These failure moments, together with additional values collected from the literature, are then employed to assess the merits of the available DSM beam distortional strength curves in predicting them, and also to propose slight adjustments/modifications aimed at achieving DSM design curves able to provide accurate failure moment predictions that take into account the variation of the bending moment diagram.

Submitted by Christianne Fontes de Andrade (cfontes@ct.ufrj.br) on 2018-12-17T17:16:11Z No. of bitstreams: 1 866786.pdf: 5641018 bytes, checksum: 6fc776ef606d63d225b8af203f33fa8b (MD5) Made available in DSpace on 2018-12-17T17:16:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 866786.pdf: 5641018 bytes, checksum: 6fc776ef606d63d225b8af203f33fa8b (MD5) Previous issue date: 2017-12 Reporta uma investigação experimental sobre o comportamento e resistência última de colunas de perfil formado a frio de seção transversal tipo U enrijecido com extremidades parafusadas selecionadas para falharem sob modo distorcional. Além de descrever o procedimento dos ensaios, os resultados são apresentados e discutidos, estes consistem em três testes: (i) medições de imperfeições inicias, (ii) trajetórias de equilíbrio e (iii) configuração da deformada (modo de falha) e as resistências últimas. Os resultados experimentais são usados para validar modelos numéricos pelo método dos elementos finitos com a finalidade de analisar o comportamento não linear geometricamente e do material das colunas. Esses modelos são então usados em análise paramétrica envolvendo colunas de seção tipo U enrijecido com extremidades parafusadas e parafusada-fixa com diversas combinações de geometria (comprimento e dimensões de seção transversal) e material com comportamento elástico-plástico perfeito (tensão de escoamento), objetivando adquirir conhecimento sobre o mecanismo de pós-flambagem e gerar dados de resistência última das colunas. Finalmente, os dados experimentais e numéricos de resistência última obtidos são usados para avaliar a qualidade das previsões pelo MRD da atual curva de dimensionamento distorcional e, se necessário, propor preliminarmente diretrizes sobre como melhorá-la. Reports an experimental investigation on the behavior and ultimate strength of end-bolted cold-formed steel lipped channel columns selected to fail in distortional modes. Besides describing the test set-up and procedure, the available results are presented and discussed: they concern three tests and consist of (i) initial imperfection measurements, (ii) equilibrium paths relating the applied load to key column displacements and (iii) deformed configurations (including the collapse mode) and failure loads. The experimental results are used to validate ANSYS shell finite models intended to analyze the column geometrically and materially non-linear behavior. These models are then employed to perform a parametric study involving end-bolted lipped channel columns with various combinations of geometry (length and cross-section dimensions) and elastic-perfectly plastic material behavior (yield stress), aimed at (i) acquiring knowledge on the column post-buckling mechanics and strength reserve, and (ii) gathering ultimate strength data. Finally, the experimental and numerical failure load data obtained are used to assess the quality of their predictions by the current DSM distortional design curve and, if needed, provide preliminary guidelines on how to improve them.

Submitted by Christianne Fontes de Andrade (cfontes@ct.ufrj.br) on 2019-10-18T17:53:19Z No. of bitstreams: 1 883068.pdf: 3480397 bytes, checksum: b85ac58fbe8d47d0ea5cfb6a71efadc8 (MD5) Made available in DSpace on 2019-10-18T17:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 883068.pdf: 3480397 bytes, checksum: b85ac58fbe8d47d0ea5cfb6a71efadc8 (MD5) Previous issue date: 2017-12 Este trabalho apresenta a aplicação do modelo teórico para desenvolver os compósitos cimentícios reforçados com fibra natural de curauá com endurecimento na deformação. O trabalho investiga as propriedades das fibras curauá e a influência dos ciclos de lavagem e secagem e do tratamento alcalino na resistência da fibra. A aderência entre fibra e matriz foi verificado pelos ensaios de arrancamento. Os dados dos ensaios foram implementados no modelo teórico para verificar o mínimo teor da fibra necessário para endurecimento do compósito acontecer. A influência do cumprimento da fibra no comportamento mecânico do compósito foi verificada. No final, os compósitos foram expostos ao envelhecimento natural, ciclos de lavagem e secagem, e ciclos de congelamento e descongelamento para verificar a durabilidade de endurecimento e a fibra natural dentro da matriz cimentícia. This work presents the application of the theoretical model to design the strain hardening cement-based composite reinforcement with natural curauá fiber. The work investigates the properties of curauá fiber and the influence of hot water washing cycles and alkaline treatments on fiber strength. The fiber-matrix bond is investigated by pullout tests. The collected data is implemented into the theoretical model for minimum fiber volume needed to achieve strain hardening behavior. The influence of fiber length on mechanical performance of the composite is investigated. In the final stage, the composites were exposed to natural weathering, wetting and drying cycles, and freeze and thaw cycles to verify the durability of the strain hardening behavior as well as the curauá fiber in the cement-based matrix.

Submitted by Christianne Fontes de Andrade (cfontes@ct.ufrj.br) on 2018-12-14T17:35:01Z No. of bitstreams: 1 866976.pdf: 2045792 bytes, checksum: 012b0aa9d7eadc2a057c459269654076 (MD5) Made available in DSpace on 2018-12-14T17:35:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 866976.pdf: 2045792 bytes, checksum: 012b0aa9d7eadc2a057c459269654076 (MD5) Previous issue date: 2017-09 Avalia experimentalmente a retardância à chama em madeiras através de métodos de ensaio não adotados pela atual classificação brasileira de inflamabilidade dos materiais. Desta forma, amostras de E. dunnii, P. elliottii e MDF foram selecionadas para a aplicação superficial de retardante de chamas à base de fósforo. A avaliação da reação ao fogo contemplou o ensaio GWFI (índice de inflamabilidade glow-wire) e o ensaio GWIT (temperatura de ignição glow-wire) no equipamento fio incandescente, seguindo os procedimentos preconizados na IEC 60695-2-10, IEC 60695- 2-12 e na IEC 60695-2-13, e o ensaio do cone calorímetro de perda de massa (CCPM), de acordo com a ASTM E2102-08. Os resultados demonstraram que a aplicação superficial do retardante não reduziu de maneira significativa o pico de liberação de calor e o calor total liberado dos materiais ensaiados, se contrapondo ao tratamento por impregnação realizado em outros estudos. Além disso, o MDF não tratado enquadrou-se como um material retardante de chamas de acordo a Building Standard Law (BSL) do Japão, enquanto o MDF tratado não atendeu aos requisitos da aludida norma. Já a temperatura de ignição glow-wire, aumentou 75º C, 125º C e 150 º C no E. dunnii, no P. elliottii e no MDF, respectivamente. Evaluates experimentally the flame retardancy of woods by means of test methods not adopted by the current Brazilian flammability classification of materials. So, a phosphorus-based flame retardant was applied on the surface of samples of E. dunnii, P. elliottii and MDF. The evaluation of flammability contemplated the glow-wire flammability index (GWFI) and the glow-wire ignition temperature (GWIT) tests, following the procedures recommended in IEC 60695-2-10, IEC 60695-2 -12 and IEC 60695-2-13, and the mass loss cone calorimeter (MLCC) test, in accordance with ASTM E2102-08. The results demonstrated that the surface application of the flame retardant did not significantly reduce the peak of heat release rate and the total heat released from the tested materials, counter to the impregnation treatment performed in other studies. In addition, the untreated MDF was classified as a fire retardant material according to Building Standard Law (BSL) of Japan, while the treated MDF did not meet the requirements of the aforementioned standard. However, the GWIT increased 75 ° C, 125 ° C and 150 ° C in E. dunnii, P. elliottii and MDF, respectively.

Submitted by Christianne Fontes de Andrade (cfontes@ct.ufrj.br) on 2019-09-20T16:17:58Z No. of bitstreams: 1 877310.pdf: 2759125 bytes, checksum: b7e13af3fd91e2206707e9cbb4daeb29 (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-20T16:17:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 877310.pdf: 2759125 bytes, checksum: b7e13af3fd91e2206707e9cbb4daeb29 (MD5) Previous issue date: 2017-06 Este trabalho apresenta um estudo numérico-computacional, via método dos elementos finitos (MEF), para análises de estabilidade e resistência última de estacasprancha (EP), constituídas por perfis metálicos formados a frio (PFF), sob modo de falha local, considerando carregamentos típicos atuantes em elementos estruturais de fundações, além de avaliar a aplicabilidade do Método da Resistência Direta (MRD) na estimativa de resistência última. Inicialmente, realiza-se uma análise linear de estabilidade via GBT (Generalized Beam Theory), sendo em seguida abordada a caracterização mecânica dos modos de flambagem ora citados. A seguir, um modelo elaborado em elementos finitos no software ANSYS é empregado para análises nãolineares física e geométrica das estacas que encontram-se sob modo de flambagem local, visando avaliar o comportamento estrutural na pós-flambagem elástica e elastoplástica. Finalmente, os resultados numéricos obtidos nesta pesquisa são comparados com as previsões obtidas através da utilização do Método da Resistência Direta (MRD), que consta na ABNT NBR 14762:2010 (Anexo C). This work presents a numerical computational study using FEM for stability analysis and ultimate strength of cold formed steel sheet piles under local collapse, considering typical loads acting on structural elements of foundations, besides evaluating the performance of the current Design Strength Method (DSM) provisions to estimate the ultimate strength. Initially, a linear stability analysis was performed via GBT (Generalized Beam Theory), followed by the mechanical characterization of the buckling modes mentioned above. Next, an ANSYS shell finite element model is employed to perform geometrical and material non-linear analysis of the piles affected by the local buckling mode, aiming to evaluate the structural behavior in elastic-elastic and elastic-plastic post-buckling. Finally, the numerical results obtained in this dissertation are compared with the predictions obtained through the Direct Strength Method (DSM), which is included in ABNT NBR 14762: 2010 (Annex C).

Submitted by Christianne Fontes de Andrade (cfontes@ct.ufrj.br) on 2019-09-20T15:50:26Z No. of bitstreams: 1 877320.pdf: 1530206 bytes, checksum: bc93ae9f5db9890a87b85c07b6cac516 (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-20T15:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 877320.pdf: 1530206 bytes, checksum: bc93ae9f5db9890a87b85c07b6cac516 (MD5) Previous issue date: 2017-06 Este trabalho apresenta investigação numérico-computacional de movimentação de pedestres em situações de incêndio. A primeira etapa da análise consiste do estudo do modelo matemático de Força Social proposto por HELBING e sua aplicação em uma geometria de baixa complexidade. Na segunda etapa, são utilizadas ferramentas de simulação para verificação de resultados. Os dados de resposta do cálculo analítico de um problema exemplo são comparados com os resultados obtidos através da ferramenta computacional FDS+EVAC. Posteriormente, esta mesma ferramenta é utilizada para reprodução de um cenário sugerido pelo guia da Organização Marítima Internacional (IMO) para validação de softwares de movimentação de pessoas. Adicionalmente, é realizado um simulado de evacuação em escala real no Bloco A do Edifício Jorge Machado Moreira, recentemente atingido por um incêndio. Os resultados deste experimento são comparados com dados já existentes na literatura e posteriormente utilizados para calibrar um modelo desenvolvido para esta instalação visando posterior utilização de forma a contribuir com a seguran¸ca da instalação. Os cenários considerados no ensaio são reproduzidos através da ferramenta computacional de forma fidedigna. O trabalho inclui também uma análise de conformidade com os requisitos normativos vigentes no Rio de Janeiro das instalações do Bloco A da edificação. This work presents a numerical-computational investigation aimed to asses the people motion under fire situations. The first step of the analysis consists of the study of the Force Social model proposed by HELBING and its application in a geometry of coarse complexity. The second step includes a result verification using computational simulation tools. The analytical solution for an example is compaired with the data coming from simulations made through the FDS + EVAC software. Subsequently, the same tool is used to reproduce a scenario suggested by the International Maritime Organization (IMO) guide for validation of software for people motion. In addition, a full-scale evacuation simulation is performed for the building Ed. Jorge Machado Moreira which was recently hit by a fire. The results coming from this experiment are compared with the literature data and later used to calibrate a computational model developed for this installation. Later, this will be used in order to contribute to the safety of the installation. Those scenarios considered in the test are reproduced through FDS+EVAC in a reliable way. The work also includes an analysis of the building compliance with the current safety code requirements of Rio de Janeiro.

Submitted by Christianne Fontes de Andrade (cfontes@ct.ufrj.br) on 2019-09-23T17:42:20Z No. of bitstreams: 1 882782.pdf: 4579747 bytes, checksum: 208b72c99550e0829de224b0ab4c26b7 (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-23T17:42:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 882782.pdf: 4579747 bytes, checksum: 208b72c99550e0829de224b0ab4c26b7 (MD5) Previous issue date: 2017-03 Este trabalho trata da flambagem distorcional em perfis formados a frio de seção U enrijecido sujeitos à compressão uniforme. Uma revisão bibliográfica dos modos de flambagem em estruturas de paredes finas é feita, com foco no modo distorcional. Diante da inexistência de um modelo analítico para compreensão deste modo de flambagem, essa dissertação desenvolve modelos e equações racionais para descrever esse fenômeno, aplicando o Método do Quociente de Rayleigh. Para avaliação dos modelos desenvolvidos, estes são comparados, para seções U enrijecido de diversas geometrias, com métodos baseados na Teoria Generalizada de Vigas e com modelos manuais de cálculo apresentados na revisão bibliográfica. Além disso, análises adicionais dos modelos desenvolvidos são apresentadas possibilitando melhor compreensão do modo distorcional. Uma investigação experimental é feita, com ensaio de uma coluna biengastada afetada pelo modo distorcional. Considerações sobre a força crítica experimental, desenvolvimento dos modos de flambagem e comportamento póscrítico da coluna fazem parte dessa investigação experimental. This work deals with distortional buckling of cold-formed lipped channels subject to uniform compression. A review of buckling in thin-walled structures is presented focusing on the distortional mode. Given the still inexistence of an analythical approach to distortional buckling, a rational approach based on Rayleigh Quotient method is developed and presented. In order to validate the proposed methods, results are compared with those obtained with Generalised Beam Theory (GBT) and those obtained with hand-methods for wide range of C-sections. Further analysis of the proposed methods shed some light on the distortional buckling mechanisms. The experimental investigation consisted of compression test of a column prone to distortional buckling with fixed-ends. This investigation included experimental determination of critical loads, observations of the buckling modes and post-buckling behaviour of the column.

Submitted by Christianne Fontes de Andrade (cfontes@ct.ufrj.br) on 2019-09-24T13:57:16Z No. of bitstreams: 1 882837.pdf: 2244138 bytes, checksum: 9f737b965adc3e33873cc8e1fdf9418c (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-24T13:57:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 882837.pdf: 2244138 bytes, checksum: 9f737b965adc3e33873cc8e1fdf9418c (MD5) Previous issue date: 2017-03 O presente trabalho objetiva a verificação das curvas distorcionais do MRD quanto às condições de segurança no dimensionamento de colunas de seção rack comerciais com e sem perfurações sob a ação de uma carga de compressão centrada e nos comprimentos em que ocorra a flambagem distorcional, empregando para tal análises numéricas computacionais via MEF. Tais seções são amplamente utilizadas em sistemas de estocagem industrial, conhecidas como porta-pallets e, possuem ainda furações, que influenciam na resistência e dimensionamento. Esses furos permitem o encaixe das peças constituintes da estrutura e a obtenção de diferentes configurações estruturais, de forma que o aprimoramento das análises das colunas os considerando permite um dimensionamento mais preciso e pode vir a gerar uma redução ainda maior dos custos na fabricação e montagem, aumentando assim os benefícios da utilização desses perfis. A primeira etapa consiste na avaliação do comportamento modal da seção maciça, além da determinação dos comprimentos e das cargas críticas do modo de flambagem distorcional através do GBTul. Após essa fase é realizada a modelagem das colunas maciças e perfuradas com elementos de casca no ANSYS, aplicando-se as imperfeições iniciais para efetuar as análises não-lineares de pós-flambagem elástica e elasto-plástica, obtendo a carga última. Finalmente, os resultados numéricos obtidos nesta dissertação são comparados com as previsões obtidas através do Método da Resistência Direta (MRD), que consta na ABNT NBR 14762:2010 (Anexo C), além da proposta de SCHAFER & MOEN (2008,2011), presente atualmente na AISI S100:2016, e de LANDESMANN et. al (2017). The present work aims to verify the distorcional curves of the MRD regarding the safety conditions in the design of commercial rack section columns with and without perforations under the action of a centered compression load and the lengths in which the distortional buckling occurs, employing for this purpose computational numerical analyzes via MEF. These sections are widely used in industrial storage systems, known as pallet carriers, and also have drills, which influence the resistance and dimensioning. These holes allow the fitting of the constituent parts of the structure and the achievement of different structural configurations, so that the improvement of the analysis of the columns considering them allows a more precise dimensioning and can generate an even greater reduction of the costs in the manufacture and assembly, Thus increasing the benefits of using these profiles. The first step consists in evaluating the modal behavior of the solid section, in addition to determining the lengths and critical loads of the distortional buckling mode through GBTul. After this phase, the modeling of solid and perforated columns with shell elements in the ANSYS is performed, applying the initial imperfections to perform the non-linear analyzes of elastic-elastic and elastic-plastic buckling, obtaining the ultimate load. Finally, the numerical results obtained in this dissertation are compared with the predictions obtained through the Direct Resistance Method (DSM), which is included in ABNT NBR 14762: 2010 (Annex C), in addition to the proposal of SCHAFER & MOEN (2008,2011), currently present in AISI S100: 2016, and by LANDESMANN et. al (2017).

Submitted by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2019-10-21T19:20:56Z No. of bitstreams: 1 CarolinaBarichello.pdf: 3150504 bytes, checksum: a2ec80c9335bff7de49a5ee7e163c099 (MD5) Made available in DSpace on 2019-10-21T19:20:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarolinaBarichello.pdf: 3150504 bytes, checksum: a2ec80c9335bff7de49a5ee7e163c099 (MD5) Previous issue date: 2016-03 Este trabalho apresenta resultados de uma investigação numérica sobre o comportamento na flambagem, pós-flambagem, resistência última e dimensionamento através do Método da Resistência Direta (MRD) de vigas de perfil formados a frio com seções transversais do tipo “S” e U enrijecido (com e sem enrijecedores intermediários)sob modo de flambagem distorcional. As vigas analisadas (i) são compostas por um único vão, (ii) são simplesmente apoiadas, porém com condições de apoio distintas no que se refere à restrição do empenamento e rotação em torno do eixo de menor inércia em suas extremidades, (iii) têm dimensões de seção transversal e comprimentos de flambagem diversos, que proporcionam uma vasta gama de relações geométricas que auxiliam no entendimento de seu comportamento. Garantiu-se que todas as vigas analisadas (i) apresentassem modo de flambagem “puramente” distorcionais e (ii) abrangessem uma vasta gama de tensões de escoamento, possibilitando a investigação em um grande número de esbeltezes distorcionais. As trajetórias de equilíbrio de pós-flambagem e momentos últimos apresentados neste trabalho são obtidos através de análises não lineares elásticas e elasto-plásticas com emprego de elementos finitos de casca através do programa ANSYS. Os resultados numéricos obtidos neste trabalho indicam, com relação a segurança e precisão, que a atual curva de resistência distorcional do MRD não é capaz de prever adequadamente os momentos últimos das vigas estudadas. The present work reports a numerical analysis investigation about the buckling and post-buckling behavior, ultimate strengthand Direct Strength Method (DSM) design predictions applied to cold formed steel beams with “S” type and lipped channels (plane and stiffened) sections experiencing distortional buckling. The analyzed beams (i) are single-span members, (ii) are simply supported but they exhibit different end support conditions regarding warping and minor-axis flexural rotations and (iii) present different cross-section dimensions and buckling lengths, which provide a wide range of geometrical relations that help understanding their behavior. It is assured that all analyzed beams (i) present “purely” distortional buckling modes and (ii) cover a wide range of yielding stresses, enabling the investigation on a great amount of distortional slenderness. The post-buckling equilibrium paths and ultimate bending moments exhibited in this work are extracted from shell finite element non-linear elastic and elastic-plastic analysis through the software ANSYS. The results obtained in this work evidence that current codified DSM distortional curveis unable to estimate safely and accurately the ultimate bending moments for the selected beams.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:02:15Z No. of bitstreams: 1 Isabella Pinheiro Gueiros.pdf: 2014810 bytes, checksum: 78bfa58b72a9c29ada4e6d6a7dc25db3 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:02:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Isabella Pinheiro Gueiros.pdf: 2014810 bytes, checksum: 78bfa58b72a9c29ada4e6d6a7dc25db3 (MD5) Previous issue date: 2015-04-10 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro Castellated beams are ordinary used in various types of structures for covering wants to win large spans. In addition, A novel situation has been considered using stainless steel beans. The present dissertation presents a comparative analysis between castellated beams and a solid-section beams, based on the Eurocode and the Continuous Strenght Method; and through a finite element model developed in Ansys program. The main aim of this work was to investigate flexural capacity of castellated stainless steel. Physical and geometrical nonlinearities were incorporated into the models, in order to fully mobilize the load-carrying capacity of the structure. The material nonlinearity was considered adopting the Von Mises yield criteria with a material constitutive law with a multilinear stress versus strain curve associated to a elastic-plastic behavior with hardening. The geometric nonlinearity has been introduced by the update Lagrangian Method. The numerical results of the study beams were evaluated in terms of failure modes and stress distribution analytical. The results were compared to the numerical model results and shows a satisfactory safety values. As vigas casteladas já são utilizadas em diversos tipos de estruturas para se vencer grandes vãos. Há uma nova realidade para o uso de perfis castelados, agora em aço inoxidável. Este trabalho apresenta uma análise comparativa entre vigas casteladas e vigas de alma cheia em perfis IPE, baseadas na norma europeia, no método da resistência contínua; e, também, através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys. Este trabalho tem como objetivo verificar o comportamento e a resistência à flexão das vigas casteladas em aço inoxidável. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente desta estrutura. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises e da lei constitutiva tensão versus deformação multi-linear, de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com encruamento. A não-linearidade geométrica foi considerada a partir de uma formulação de Lagrange atualizado. Os resultados numéricos das vigas em estudo foram avaliados quanto aos modos de falha e da distribuição de tensões. Os momentos resistentes analíticos foram comparados com os resultados do modelo numérico apresentando valores satisfatórios e a favor da segurança.