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Orientadores: João Alberto Venegas Requena, Newton de Oliveira Pinto Junior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: O desenvolvimento de sistemas de cobertura pré-fabricados para grandes vãos, que tenham como características menor tempo de projeto, fabricação e montagem, aliado ao custo competitivo e fator estético, é tema de constantes estudos. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema de cobertura metálica padronizado e modular utilizando perfis tubulares laminados sem costura. Este sistema se destina principalmente para coberturas de supermercados, shoppings, centros de distribuição, grandes lojas e indústrias, que necessitam de grandes áreas livres. Foi feita, inicialmente neste trabalho, uma descrição de todas as etapas envolvidas em um projeto, destacando, em cada uma, as vantagens e desvantagens da aplicação do perfil tubular. Através de estudos sobre os diversos sistemas de cobertura existentes, tanto no Brasil como no exterior, foi desenvolvido um sistema padronizado de cobertura para atender grandes vãos com utilização de perfis tubulares de seção circular. Para se avaliar o comportamento estrutural deste sistema, foi construído, de maneira inédita no Brasil, um protótipo de 900 m², para testar o sistema construtivo idealizado e realizar ensaios com os carregamentos reais neste tipo de estrutura. Foram realizadas análises experimentais e numéricas, que permitiram comparar o modelo real com o modelo computacional. Através dos modelos numéricos gerados, levando em conta a rigidez das ligações, foi possível identificar qual modelo computacional mais se aproxima com o real. Avaliando-se então o comportamento global da estrutura, com base em todos os resultados numéricos e experimentais obtidos, confirmou-se o comportamento previsto no cálculo computacional com o protótipo ensaiado Abstract: This strucuture is applied mainly for supermarkets, large stores and industries. Initially, all stages involved on design of steel structure were discussed, especially the advantages and disadvantages of tubular structures. Through the study of existing roof systems, a new system using tubular steel sections was developed. To evaluate the structural behavior of this system a 900m2 prototype was built, an unprecedented occurrence in Brazil, to accomplish experimental tests with usual loads on this kind of structure. Experimental and numerical analyses were done, that allowed to compare the prototype with the numerical results. Evaluating the behavior of the entire structure, with all the results obtained on experimental tests and numerical analysis, it was concluded that the prototype is in accordance with the model Mestrado Estruturas Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Armando Lopes Moreno Junior Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Neste trabalho, foi investigado em laboratório o efeito do fogo em colunas esbeltas de aço sem preenchimento e preenchidas com concreto de alta resistência que foram submetidas a três diferentes níveis de carga (30%, 50% e 70%). O nível de carga é a razão entre a carga axial a ser aplicada em situação de incêndio e a carga última obtida no ensaio da coluna à temperatura ambiente. Assim sendo, colunas esbeltas de aço sem preenchimento e preenchidas com concreto de alta resistência também foram investigadas à temperatura ambiente, uma vez que os resultados obtidos nessa situação serviram de referência para o estabelecimento das cargas axiais que foram aplicadas em situação de incêndio. Ao todo, foram investigadas 32 colunas esbeltas, sendo 4 sem preenchimento e 4 preenchidas com concreto de alta resistência em temperatura ambiente. Além dessas colunas, 12 foram ensaiadas sem preenchimento e 12 preenchidas com concreto de alta resistência em situação de incêndio. Os valores experimentais de carga última obtidos com as colunas de aço sem preenchimento e preenchidas com concreto de alta resistência à temperatura ambiente e em situação de incêndio foram comparados a aqueles determinados a partir da formulação proposta respectivamente pelo EUROCODE 3 (prEN 1993-1-1:2001), EUROCODE 4 (prEN1994-1-1:2003), EUROCODE 3 (prEN 1993-1-2:2002) e pelo EUROCODE 4 (prEN1994-1-2:2002), além de outras propostas de pesquisadores que foram encontradas na escassa literatura sobre o assunto. Como parte numérica, os resultados obtidos para as colunas mistas em situação de incêndio foram comparados a aqueles determinados por meio da utilização de dois softwares, que foram o SuperTempCalc e o PotFire. Ao final, observou-se que o preenchimento das colunas esbeltas de aço com concreto de alta resistência, propiciou melhorias significativas no tempo de resistência ao fogo dessas colunas, porém, comprovou-se que, de forma geral, somente as colunas em situação de incêndio que atingiram o tempo mínimo de resistência ao fogo, estipulado tanto no EUROCODE 4 (prEN 1994-1-2:2002), quanto na NBR 14432 (2000) em 30 minutos, foram as que apresentaram os resultados mais satisfatórios. Abstract: In this work, it was investigated in laboratory the effect of fire in slender steel columns unfilled and filled with high strength concrete submitted to three different levels of axial load (30%, 50% and 70%), which is the relation between the axial load to be applied in fire situation and the ultimate load obtained in the column test to room temperature. So, slender steel columns unfilled and filled with high strength concrete were also investigated to room temperature, once the results obtained in this situation have served of reference to the establishment of axial loads applied in fire situation. Altogether 32 slender columns were tested, being 4 unfilled and 4 filled with high strength concrete in room temperature. Besides these columns, 12 were tested filled with high strength concrete in fire situation and 12 unfilled. The experimental values of ultimate load obtained with steel columns unfilled and filled with high strength concrete to room temperature and in fire situation were compared to those determinated from the formulation proposed by EUROCODE 3 (prEN 1993-1-1:2001), EUROCODE 4 (prEN1994-1-1:2003), EUROCODE 3 (prEN 1993-1-2:2002) and EUROCODE 4 (prEN1994-1-2:2002), besides others researchers' proposals found in scarce literature about the subject. As a numeric part, the results obtained for mixed columns in fire situation were compared to those determinated by means of using two softwares, the SuperTempCalc and the PotFire. At the end, it was observed that the filling of slender steel columns with high strength concrete have provided significant improvement in the time of resistance to fire in these columns, but it was proved that, in general, only the columns in fire situation which reached the minimum time to fire resistance, stipulated in EUROCODE 4 (prEN 1994-1-2:2002), as in NBR 14432 (2000) in 30 minutes, were the ones that have presented the most satisfactory results. Doutorado Estruturas Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Maria Gabriela Caffarena Celani Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Em alguns contextos, a complexidade representa a qualidade do que é confuso, embaraçado e de difícil apreensão. No entanto, existe uma categoria de problemas científicos relacionados à complexidade organizada, nos quais ferramentas como a Estatística e a Computação Científica podem auxiliar no entendimento dessa organização. Algumas dessas ferramentas são inspiradas em teorias provenientes da Biologia, como os algoritmos evolucionários e a vida artificial. Em design computacional, os mesmos conceitos são utilizados para a geração de formas e estruturas, principalmente quando existe a intenção em simular essa complexidade. Nesse contexto, existem duas abordagens possíveis: a top-down, em que processos de otimização podem ser iniciados com uma forma complexa e estruturalmente ineficiente, para então, se buscar a eficiência por meio do refinamento progressivo da solução; a bottom-up, na qual componentes elementares (agentes) se auto organizam em um processo que subtende um nível de presciência que culmina na emergência de complexidade. Atualmente, as propostas científicas têm se valido mais dos processos de otimização da forma global do que de interação entre componentes elementares, uma vez que estes últimos são comumente padronizados e, por causa disso, recebem críticas sobre a sua limitação da liberdade formal. Partindo da hipótese de que a construção de um sistema bottom-up, com a variação paramétrica de componentes, permite chegar na mesma liberdade formal dos processos top-down, mas com as vantagens da auto-organização, esta pesquisa tem como objetivo propor um método generativo para o design de estruturas espaciais fundamentado nos conceitos de complexidade e emergência. Como método serão identificadas regras em estudos de caso e, a partir de sua síntese e implementação em rotinas de programação, será desenvolvido um algoritmo baseado no método incremental tal como descrito na computação científica. As estruturas geradas foram submetidas a métodos experimentais físicos e computacionais para a verificação de aspectos produtivos relacionados a exequibilidade. Dentre os resultados, se propôs um novo método para o design de estruturas espaciais complexas Abstract: Sometimes, complexity refers to confusion, embarrassment and difficulties of understanding. However, there's a kind of scientific problems related to organized complexity wherein statistics and computation tools can help to identify essential features of their organization. Some of these tools are inspired by theories from biology such as evolutionary algorithms and artificial life. In computational design, the same concepts are used in structural form-finding process, when it's intended to simulate this complexity. In this context, there are two design approaches: top-down, in which design process begins with a complex and structurally inefficient shape, and then, refining the solution using optimization techniques; bottom-up, in which design process begins with components (agents), and then, their self-organization results in emergent complexity. Currently, researchers have been used more global shape optimization than agents interaction, because the last ones are commonly standardized, and this is represents a limitation in form-finding process. Assuming that the use of parametric components to construct a bottom-up generative system allows the same formal freedom of top-down approach, but with the advantages of self- organization, this research aims to propose a design method for spatial structures based on concepts of emergence and complexity. In research method, we intend to identify and compile rules in case studies to develop an algorithm using computational interactive and incremental method. After that, we evaluated assembly and feasibility aspects with physical experiments and computational simulations. Among outcomes, it was proposed a new method for complex spatial structures design Doutorado Arquitetura, Tecnologia e Cidade Doutor em Arquitetura, Tecnologia e Cidade FAPESP 2012/05475-4, 2015/01228-0

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O uso de vigas de aço soldadas constituídas por chapas esbeltas é uma solução eficiente, sobretudo, em construções cujo principal objetivo é superar grandes vãos, como pontes. No entanto, devido à elevada esbeltez, esses elementos são suscetíveis a problemas de instabilidade, sendo essencial o uso de enrijecedores para aumentar a capacidade resistente ao fenômeno de perda de estabilidade. Esse aumento depende, principalmente, da posição e da rigidez relativa à flexão do enrijecedor longitudinal. A norma EN 1993-1-5:2006 e o programa computacional EBPlate 2.01 apresentam procedimentos, amplamente utilizados na prática, para a obtenção dessas tensões críticas. Assim como na maioria das pesquisas acadêmicas no tema, as análises geralmente são realizadas considerando painéis com as 4 bordas apoiadas. Contudo, alguns autores afirmam que nos casos de vigas de seção transversal I, a consideração de simples apoio nas bordas longitudinais para representar as restrições proporcionadas pelas mesas conduz a resultados conservadores. Nesse sentido, o presente trabalho teve o objetivo de estudar numericamente, por meio do programa ABAQUS, baseado no Método dos Elementos Finitos, a flambagem de chapas esbeltas enrijecidas a fim de compreender a influência da razão de aspecto e da quantidade, posição e rigidez dos enrijecedores longitudinais no fenômeno. Para tanto, foram considerados painéis apoiados e submetidos à ação isolada do cisalhamento e de diferentes razões entre tensões normais e à interação de flexão e cisalhamento. Ao final, foram determinadas a posição ótima e a rigidez à flexão mínima do enrijecedor longitudinal. Alguns dos resultados obtidos foram confrontados com os valores encontrados por meio da norma europeia e do EBPlate 2.01 e um estudo inicial foi realizado para compreender a influência das restrições das mesas em vigas I. Foi observado que a rigidez à flexão do enrijecedor é um dos parâmetros de maior impacto no comportamento de flambagem, sendo encontrado um aumento de até 557% para a tensão crítica nos casos em que o enrijecedor rígido é posicionado na posição ótima. Na norma e no EBPlate 2.01, também foi notado o acréscimo das tensões a partir do aumento da rigidez desse elemento, sendo inclusive observada a interferência desse parâmetro nos resultados acerca da influência das restrições impostas pelas mesas à alma em vigas I. The use of welded steel girders with slender web plates is an efficient solution, especially to constructions in which the main goal is to overcome large spans, such as bridges. However, due to the slenderness of some elements, this structure is susceptible to instability problems, making it essential to use stiffeners to increase buckling resistance capacity. This increase depends mainly on the position and flexural rigidity of the longitudinal stiffeners. The standard EN 1993-1-5:2006 and the computer program EBPlate 2.01 present procedures widely used in practice to obtain these critical stresses. As in most academic research on the area, the analyses are usually performed considering panels with all 4 edges supported. However, some authors claim that in cases of I-section girders, the consideration of simple support at the longitudinal edges to represent the constraints provided by the flanges leads to conservative results. In this sense, the present paper studied, using the ABAQUS program based on Finite Element Method, the buckling behavior of stiffened slender plates in order to understand the influence of the aspect ratio and the amount, position, and flexural rigidity of the longitudinal stiffeners on the phenomenon. For this purpose, supported panels were considered and submitted to the isolated action of shear and different ratios between normal stresses and the interaction of bending and shear. Finally, the optimum position and the minimum flexural rigidity of the longitudinal stiffener were determined. Some of the results obtained were compared with the values found using the European standard and EBPlate 2.01, and an initial study was performed to understand the influence of flanges constraints on I-girders. It was observed that the flexural rigidity of the stiffener is one of the parameters with the greatest impact on buckling behavior, and an increase of up to 557% was found for the critical stress in cases where the rigid stiffener is positioned in the optimal position. In the standard and in EBPlate 2.01, the increase in stresses was also noted as the flexural rigidity of this element increases. Furthermore, the interference of this parameter in the results of the influence of the restrictions imposed by the flanges on the web in I-girders was also observed.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia das Construções. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. Diante do déficit habitacional brasileiro e da hegemonia de tecnologias convencionais extensivamente difundidas na construção civil no Brasil, o presente trabalho trata da temática da racionalização e industrialização construtiva com ênfase no sistema Light Steel Framing (LSF), aplicado em Habitações de Interesse Social (HIS). Parte-se do pressuposto de que dificilmente se conseguiria, em um curto espaço de tempo, suprir a demanda brasileira por habitações sem a introdução de novas alternativas construtivas que estejam associadas a um alto desempenho e um baixo custo de produção. O Light Steel Framing está atrelado a características como a agilidade construtiva, menor desperdício de recursos, controle de prazos e custos, dentre outras, que justificam a produção de moradias em larga escala. Logo, este trabalho investiga o uso deste sistema construtivo, que pode ser considerado contra-hegemônico para a produção de HIS, no sentido de ser uma tecnologia construtiva pouco utilizada. A partir da avaliação pós-ocupacional de um conjunto habitacional construído em LSF, localizado no Município de Ponta Grossa, no Paraná, buscou-se compreender a relação dos usuários com o ambiente construído, analisando a interação, aceitação, conhecimento, uso e manutenção da tecnologia. A coleta de dados da pesquisa realizou-se por meio de questionários, entrevistas e observação direta do objeto de estudo. Os resultados obtidos indicam que não houve a participação do usuário ao longo das etapas construtivas, como, por exemplo, por meio de instrução e capacitação para o uso da moradia em Light Steel Framing. A participação do usuário nestas etapas poderia ampliar as potencialidades do LSF e reduzir muitos dos problemas verificados, uma vez que os usuários enfrentaram dificuldades no uso, manutenção e adaptação à moradia em razão da falta de envolvimento nas etapas anteriores ao recebimento das casas. Neste sentido e no âmbito da pesquisa, provoca-se a indagação se seria possível o Light Steel Framing ser tratado sob os aspectos da Tecnologia Social como vertente de inclusão do beneficiário em etapas construtivas que precedem o recebimento da moradia, como caminho para efetiva aceitação e adaptação deste sistema construtivo. In view of the brazilian social housing deficit and the hegemony of conventional technologies widely disseminated in civil construction in Brazil, the present work deals with the theme of constructive rationalization with an emphasis on the Light Steel Framing (LSF) system, applied in Social Housing (SH). It is assumed that it would be difficult to meet the Brazilian demand for housing in a short period of time without introducing new construction alternatives that are associated with high performance and low production costs. Light Steel Framing is tied, among others, to characteristics such as constructive agility, less waste of resources, control of deadlines and costs, which justify the production of large-scale houses. Therefore, this study investigates the use of this constructive system, which, in the sense of being a under used constructive technology, can be considered counter-hegemonic for the production of SH. From the post-occupational assessment of a housing complex built in LSF, located in the municipality of Ponta Grossa, Paraná, the study sought to understand the relationship of users with the built environment, analyzing the interaction, acceptance, knowledge, use and maintenance of the technology. The research data collection was carried out through questionnaires, interviews and direct observation of the object of study. The results obtained indicate that there was no user participation during the construction stages, such as, for example, through instruction and training in the use of housing in Light Steel Framing. User participation in these steps could increase the potential of LSF and reduce many of the problems encountered, since users faced difficulties in using, maintaining and adapting to housing due to the lack of involvement in the prior steps to receiving the homes. In this sense and within the scope of the research, the question arises as to whether it would be possible for Light Steel Framing to be treated under the aspects of Social Technology as an aspect of including the beneficiary in constructive stages that precede the receipt of housing, as a way for effective acceptance and adaptation of this constructive system.

Orientadores: Saulo José de Castro Almeida, Isaias Vizotto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: O presente trabalho teve por objetivo apresentar uma investigação numérica sobre o comportamento estrutural de pilares de aço formado a frio de seção transversal U com enrijecedores, Sigma, I ou dois Ue, e dois Sigma, submetidos a temperaturas elevadas considerando a influência da restrição a? dilatação térmica, onde avaliaram-se os efeitos de alguns parâmetros, a saber, dimensões da seção transversal, esbeltez local e global, condições de vinculação nas extremidades, nível de força inicialmente aplicada e influência da restrição axial na temperatura crítica dos pilares. São apresentadas as calibrações dos modelos numéricos desenvolvidos utilizando o software de elementos finitos ABAQUS que tiveram como base ensaios experimentais desenvolvidos por diversos pesquisadores. De acordo com as calibrações realizadas, de modo geral, os modelos numéricos desenvolvidos são capazes de representar de forma satisfatória o comportamento dos pilares estudados em temperaturas elevadas considerando a restrição axial ao alongamento térmico. Tendo como base os modelos devidamente calibrados, foi desenvolvido um estudo paramétrico abrangendo 1296 casos visando fornecer dados suficientes para avaliação da influência dos parâmetros citados anteriormente na temperatura crítica dos pilares. Produto dessa investigação numérica foi possível identificar que a condição de apoio nas extremidades do pilar, o nível de força inicial e o nível de restrição axial são os parâmetros que mais influenciaram no desempenho dos pilares, atingindo diminuições médias da temperatura crítica de 30%, 32% e 41%, respectivamente, para perfis de seção simples e de 31%, 29% e 45% para perfis compostos. Adicionalmente, no presente trabalho avaliaram-se as resistências à compressão em temperaturas elevadas calculadas seguindo as equações do Método da Resistência Direta -MRD. Para tal fim, foram calculadas as propriedades do aço na temperatura na qual foi identificado o maior valor para a força de restrição atuante em cada um dos 1296 pilares. O presente trabalho adotou como máxima resistência à compressão em temperaturas elevadas o maior valor da força de restrição medido no pilar durante a aplicação da curva de temperatura ISO 834-1. A avaliação das resistências citadas anteriormente sugere que o MRD pode estar fornecendo valores de resistência à compressão em temperaturas elevadas superiores àquelas experimentadas por pilares de aço formado a frio com diferentes níveis de restrição à dilatação térmica. Vale a pena salientar que o presente trabalho constitui uma contribuição no processo de desenvolvimento de um método simplificado de cálculo para determinação de temperatura crítica de pilares de aço formado a frio em temperaturas elevadas considerando a restrição axial imposta pela estrutura circundante, uma vez que os resultados da investigação numérica e dos estudos paramétricos poderão ser usados como insumo e base para a construção do método supracitado Abstract: The present work aims to present a numerical investigation on the structural behavior of cold-formed steel columns with U cross section with stiffeners, Sigma, I or two Ue, and two Sigma, submitted to high temperatures considering the influence of restriction on thermal expansion, allowing to investigate the effects of some parameters: cross-sectional dimensions, local and global slenderness, binding conditions at the ends, level of initially applied force and influence of axial restriction on the critical temperature of the pillars. Calibrations of numerical models developed using ABAQUS finite element software based on experimental tests developed by several researchers are presented. According to the performance in the calibrations, in general, the numerical models developed are able to satisfactorily represent the behavior of the columns studied at high temperatures considering the axial restriction to thermal elongation. Based on calibrated models, a parametric study was developed covering 1296 cases in order to provide enough data to assess the influence of the aforementioned parameters on the critical temperature of the columns. As a result of this numerical investigation, it was possible to identify that the condition of support at the ends of the column, the level of initial force and the level of axial restraint are the parameters that most influenced the performance of the columns, reaching average critical temperature decreases of 30%, 32 % and 41%, respectively, for single section profiles and 31%, 29% and 45% for composite profiles. Additionally, the present work evaluates the compressive strengths at high temperatures calculated following the equations of the Direct Resistance Method -MRD. The properties of the steel at the temperature at which the highest value for the restraining force acting on each of the 1296 columns were identified. The present work adopted as maximum compressive strength at high temperatures the highest value of the restraint force measured on the column during the application of the ISO 834-1 temperature curve. The evaluation of the aforementioned strengths suggests that the MRD may be provide compressive strength values at elevated temperatures higher than those experienced by cold-formed steel columns with different levels of restriction to thermal expansion. It is important to highlight that the present work is a contribution in the process of developing a simplified calculation method for determining the critical temperature of cold-formed steel columns at high temperatures considering the axial constraint imposed by the surrounding structure, since the results numerical investigation and parametric studies can be used as inputs and basis for the construction of the aforementioned method Mestrado Estruturas e Geotécnica Mestre em Engenharia Civil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Os materiais utilizados nos sistemas de vedação de edifícios de múltiplos pavimentos, frequentemente estão sujeitos à fissuração. Uma das causas frequentes da fissuração das vedações é o surgimento de esforços de cisalhamento no seu plano devido aos deslocamentos horizontais provocados pela ação do vento. Para verificação do estado-limite de serviço de deslocamento horizontal excessivo podem ser adotados diferentes critérios, que são definidos por normas ou recomendações internacionais. O objetivo desse trabalho é avaliar critérios para verificação do estado-limite de serviço de deslocamento horizontal excessivo em edifícios de múltiplos pavimentos em estrutura de aço. Para desenvolvimento dos estudos foram considerados cinco sistemas estruturais e cinco alturas diferentes, o que resultou em dezessete modelos de pórtico plano e um total de cento e nove análises estruturais. Dentre os modelos concebidos, alguns possuem outriggers. As ações devidas ao vento foram determinadas em função de diferentes períodos de retorno. Para verificação do estado-limite de serviço de deslocamento horizontal excessivo foram avaliados os seguintes critérios: limitação do deslocamento no topo dos pilares em relação à base e interpavimento e limitação da distorção dos painéis de vedação devido ao efeito combinado dos deslocamentos horizontais e verticais dos nós. Os resultados mostraram que quando se considera o critério de deslocamento no topo e deslocamentos interpavimentos, os danos nos painéis de vedação são subestimados. Com base nos estudos realizados, concluiu-se que o critério que considera a distorção dos painéis de vedação devido ao efeito combinado dos deslocamentos horizontais e verticais dos nós é o que melhor representa o comportamento da estrutura em serviço, além de estar convergente com as normas nacionais e internacionais. Quando utilizados ventos com períodos de retorno de 20 e 10 anos para as análises de serviço, o acréscimo de peso necessário apenas para atendimento do ELS é mais coerente, principalmente em edifícios acima de dezesseis pavimentos. Por último, o trabalho evidenciou que para o projeto de edifícios de múltiplos pavimentos em estrutura de aço de grande altura, a escolha do sistema estrutural é um aspecto ainda mais importante. Palavras-chave: Estrutura de aço. Deslocamento horizontal. Desempenho. Estado-limite de serviço. The materials used in the nonstructural elements of multi-story buildings are often subject to cracking. One of the frequent causes of cracking of the nonstructural elements is the appearance of shearing forces in its plane due to lateral drift caused by the action of the wind. To check the serviceability limit state of lateral drift, different criteria can be adopted, which are defined by international standards or recommendations. The objective of this work is to evaluate criteria for verifying the serviceability limit state of lateral drift in multi-story framed buildings. For the development of the studies, five structural systems and five different heights were considered, which resulted in seventeen flat frame models and a total of one hundred and nine structural analyzes. Among the models designed, some have outriggers. The actions due to the wind were determined according to different mean recurrence interval. In order to verify the serviceability limit state of lateral drift, the following criteria were evaluated: limitation of displacement at the top of the columns in relation to the base and inter-story drift and limitation of distortion of the fence panels due to the combined effect of the horizontal and vertical displacements of the nodes. The results showed that when considering the criterion of displacement at the top and inter-story drift, the damage to the panels is underestimated. Based on the studies carried out, it was concluded that the criterion that considers the distortion of the fence panels due to the combined effect of the horizontal and vertical displacements of the nodes is the one that best represents the behavior of the structure in service, in addition to being in line with the trend of national and international standards related to verifying the performance of the building and its systems. When using winds with mean recurrence interval of 25 and 10 years for service analysis, the increase in weight required only comply with the ELS is more consistent, especially in buildings above sixteen floors. Finally, the work showed that for the design of multi-story steel framed buildings of great height, the choice of the structural system is an even more important aspect. Keywords: Steel frame. Lateral drift. Performance. Serveceability limit state.

Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2021-07-24T00:08:54Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leonardo Ferreira de Miranda - 2019 - Completo.pdf: 8913617 bytes, checksum: bb7bdb057607cd17487fcbbdfa5e8811 (MD5) Made available in DSpace on 2021-07-24T00:08:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leonardo Ferreira de Miranda - 2019 - Completo.pdf: 8913617 bytes, checksum: bb7bdb057607cd17487fcbbdfa5e8811 (MD5) Previous issue date: 2019-10-25 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In this work, the dynamic response of a 5-story steel building constructed in laboratory was determined based on dynamic experimental monitoring and numerical analyses. The dynamic experimental monitoring makes possible the extraction of modal parameters (natural frequencies, vibration modes and damping coefficients). These parameters are relevant for the characterization of the structural system, and are calculated based on the accelerations, velocities and displacements experimental signals. To validate the dynamic response, both numerical and experimental results were correlated and presented in terms of modal parameters, time history functions and frequency response functions (FRFs). This way, the numerical model used for the steel building dynamic analysis adopted the usual mesh refinement techniques present in finite element modelling (FEM) simulations implemented in the ANSYS program. The floor steel columns were represented by three-dimensional gantry elements, where flexural and torsional effects are considered, and the slabs were represented by shell elements. A forced vibration analysis was carried out and the dynamic response of the building, when subjected to impact loads, was compared with the actual structural response of the steel building model. Based on the good agreement between the numerical and experimental results, the conclusions emphasize the relevance of the dynamic experimental monitoring in order to characterize and adjust the developed FEM of the building. Neste trabalho, a resposta dinâmica de um edifício em aço de cinco andares construído em laboratório foi determinada com base em monitoração experimental dinâmica e análises numéricas. A monitoração experimental dinâmica possibilita a extração dos parâmetros modais (frequências naturais, modos de vibração e coeficientes de amortecimento). Esses parâmetros são relevantes para a caracterização do sistema estrutural e são calculados com base nos sinais experimentais de acelerações, velocidades e deslocamentos. Para validar a resposta dinâmica, os resultados numéricos e experimentais foram correlacionados e apresentados em termos de parâmetros modais, funções no domínio do tempo e funções de resposta em frequência (FRFs). Desta forma, o modelo numérico utilizado para a análise dinâmica do edifício em aço adotou as técnicas usuais de refinamento de malha presentes nas simulações de modelagem de elementos finitos (MEF) implementadas no programa ANSYS. Os pilares de aço foram representados por elementos de pórtico tridimensionais, onde os efeitos de torção e flexão são considerados, e as lajes foram representadas por elementos de casca. Uma análise de vibração forçada foi realizada e a resposta dinâmica do edifício, quando submetida a cargas de impacto, foi comparada com a resposta estrutural real do modelo do edifício em aço. Com base na boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais, as conclusões enfatizam a relevância da monitoração experimental dinâmica, a fim de caracterizar e ajustar o MEF desenvolvido do edifício.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:00:35Z No. of bitstreams: 1 Tatiana Pereira Correia_BDTD.pdf: 7866730 bytes, checksum: 7f2cbb92e29c8b16988d60d87fc0f59d (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:00:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tatiana Pereira Correia_BDTD.pdf: 7866730 bytes, checksum: 7f2cbb92e29c8b16988d60d87fc0f59d (MD5) Previous issue date: 2019-09-26 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro The adoption of hollow section profiles in steel structures has stood out, especially, due to its high resistance to compression, torsion, bending and combined loads. Therefore, they are widely used in columns, trusses and bracing elements. In light of this context, it is necessary to expand studies in the area, aiming to achieve the best form of application of this profile as structural elements. A particularly important aspect in the design of tubular structures is the assessment of the joints, since these points are susceptible to different failure mechanisms. Traditionally, this evaluation is carried out based on technical standards, such as Eurocode 3, part 1-8, ABNT NBR 16239 and ISO 14346. The objective of this dissertation is to develop a numerical study, evaluating the effects of chord stresses on the ultimate resistance of welded joints constituted by SHS and RHS cold-formed profiles, with β ratio equal to 1. A parametric analysis was conducted with finite element models elaborated in the software ANSYS, and calibrated against experimental results. In this analysis, unreinforced and reinforced T tubular joints were simulated, considering different levels of chord axial preloading. From the results, it was observed that the introduction of compression and chord tension loads reduces the joint ultimate capacity. A greater resistance reduction is noted for joints with chords subjected to tension loads. With the inclusion of sidewall reinforcement plates, it was verified a lower ultimate resistance decrease, indicating that the effects of chord axial stresses is more significant in unreinforced joints than in reinforced joints. Finally, it was concluded that ISO 14346 function Qf, which introduces the effect of chord axial stresses into the resistence capacity of welded tubular joints, was the one that presented the best results, however it provided overestimated values for a wide range of joints with chord subjected to tension loads, and for this reason, two new methods are proposed conducting to satisfactory results. O emprego de perfis tubulares em estruturas de aço tem se destacado, em especial, devido à sua elevada resistência à compressão, torção, flexão e esforços combinados. Por este motivo, são amplamente empregados em colunas, treliças e em elementos de contraventamento. Diante deste contexto, faz-se necessário o desenvolvimento de estudos na área, visando alcançar a melhor forma de aplicação destes perfis como elementos estruturais. Um aspecto particularmente importante no dimensionamento de estruturas tubulares é a verificação das ligações, visto que estes pontos estão suscetíveis a diferentes mecanismos de falha. Tradicionalmente, esta verificação é realizada com base em normas de projeto, tais como o Eurocode 3, parte 1-8, ABNT NBR 16239 e ISO 14346. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um estudo numérico para avaliar a influência de tensões normais no banzo para a resistência de ligações soldadas entre perfis SHS e RHS, com β igual a 1. Uma análise paramétrica foi conduzida com modelos em elementos finitos elaborados no programa ANSYS, e calibrados com ensaios experimentais. Nesta análise, foram simuladas ligações T com e sem reforço de chapa lateral, considerando diferentes níveis de esforço axial no banzo. A partir dos resultados obtidos, observou-se que a introdução de esforços axiais de compressão e de tração no banzo resulta em uma diminuição da resistência da ligação. Uma redução maior da resistência última é observada para ligações com o banzo sujeito a tração. Com a inclusão de reforço de chapa lateral verificou-se uma diminuição menor da resistência última, indicando que o efeito da introdução de tensões normais no banzo é mais expressivo em ligações não reforçadas do que em ligações reforçadas. Por fim, concluiu-se que a função Qf da norma ISO 14346, que introduz o efeito de tensões axiais atuantes no banzo na capacidade resistente de ligações tubulares soldadas, foi a que apresentou os melhores resultados, porém forneceu valores contra a segurança para uma ampla gama de ligações sujeitas a tensões de tração no banzo, e por esta razão, dois novos métodos são propostos fornecendo resultados satisfatórios.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O sistema construtivo autoportante constituído por perfis leves de aço galvanizado formados a frio, conhecido mundialmente como Light Steel Framing, vem ganhando espaço no cenário da construção civil brasileira. Diante disso, esta pesquisa tem por objetivo investigar o comportamento da ligação do compensado estrutural com os perfis do sistema construtivo Light Steel Framing, tendo em vista a possibilidade de utilização de tais placas no contraventamento do reticulado de aço desse sistema. Durante a realização dos ensaios foi considerada a anisotropia da madeira e a assimetria de suas propriedades. Foram ensaiados 92 corpos de prova de compensado estrutural para determinar, por meio de ensaios de flexão, o módulo de elasticidade e a resistência à tração na flexão estática das placas de compensado estrutural e 144 espécimes para avaliar o comportamento do conjunto formado pelos parafusos de ligação e as placas de compensado estrutural fixadas nos perfis do sistema Light Steel Framing, por meio de ensaios do tipo push test. Os resultados mostraram que os corpos de prova formados por placas de compensado estrutural com 18,3 mm de espessura e com corte de placa longitudinal em relação às fibras externas da placa, isto é, paralelamente ao comprimento de 2440 mm do compensado, apresentaram maior resistência à tração na flexão estática em relação às placas de 11,1 mm e com corte de placa transversal. Além disso, nos ensaios de push test, os espécimes que continham placas com corte na direção longitudinal, placas de 18,3 mm e perfis de aço de 0,80 mm apresentaram maior rigidez por ligação. Enquanto os espécimes com placas de 11,1 mm de espessura, perfis de aço de 0,95 mm e, também, placas com corte na direção longitudinal apresentaram maior força máxima por parafuso. Tais resultados irão contribuir para estudos acerca da redução do aço no contraventamento desse sistema, comumente feito com fitas e perfis de aço galvanizado, levando em conta a provável eficiência do compensado estrutural como componente de vedação com função estrutural, principalmente em edificações de interesse social. Ademais, este estudo contribuirá com a normalização nacional sobre o assunto estudado, a difusão do conhecimento técnico a respeito desse sistema e com uma construção ainda mais sustentável. The self-supporting construction system, consisting of the galvanized cold-formed profiles, known worldwide as Light Steel Framing, it has been gaining a place in the Brazilian civil construction scenario. Therefore, this research has as main objective to investigate, by mean a theoretical and experimental study, the behavior of the connection of the structural plywood with the Light Steel Framing profiles system, with the intention of using such boards in the shear wall of the system. During the tests it was considered the anisotropy and the asymmetry of the wood. 92 structural plywood specimens were tested to determine, by means of flexure tests, the modulus of elasticity and the rupture stress of the structural plywood boards and 144 specimens to evaluate the connecting behavior between self-tapping screws and the structural plywood boards fixed in the Light Steel Framing profiles system, by means of the push test. The results showed that the specimens formed by 18,3 mm structural plywood boards, with longitudinal cutting in the boards in relation to the external fibers of the board, in other words, when the cutting is parallel to the 2440 mm length of the plywood, showed higher static flexural strength in relation to the 11,1 mm boards and transverse cutting in the boards. In addition, in push test, the specimens that contained longitudinal cutting in the boards, 18,3 mm boards and 0,80 mm steel profiles exhibited greater connection stiffness. While the specimens with 11,1 mm boards, 0,95 mm steel profiles and also longitudinal cutting in the boards showed the highest maximum force per screw. These results will contribute to studies about the reduction of steel in the shear wall of this system, commonly made with strips and steel profiles galvanized, taking into account the likely efficiency of the plywood as a structural component, especially in buildings of social interest (low cost construction). Furthermore, this study will contribute to the national standardization on the subject studied, the diffusion of technical knowledge about this system and a more sustainable construction.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O calor imposto devido à soldagem é responsável por alterações metalúrgicas no material, consequentemente determinado as propriedades mecânicas e susceptibilidade a trincas da solda. A chamada zona afetada pelo calor (ZAC) merece atenção especial, pois ela representa um gradiente acentuado de microestruturas e tamanhos de grãos, tornando-se uma região em que normalmente trincas iniciam e se propagam mais facilmente. Infelizmente, o comportamento de uma ZAC não pode ser previsto por END, por exemplo. Portanto, conhecer a priori o efeito da energia de soldagem sobre a formação da ZAC é uma necessidade para se mitigar a deterioração do material nesta região. Uma das formas de se estudar a ZAC é pelo levantamento do Diagrama de Resfriamento Contínuo do material, conhecido pelo acrônimo inglês CCT (Continious Cooling Transfomation Digrama) através da simulação física. Equipamentos comerciais, como a Gleeble® e dilatômetro de alta velocidade, possibilitam estudar esta região, mas com um elevado investimento de capital. O objetivo geral deste trabalho foi apresentar e avaliar uma outra abordagem para simulação física da ZAC, baseada no aquecimento de amostras por efeito Joule e resfriamento natural controlado por variações sistemáticas da geometria da amostra. A determinação dos inícios e fins de transformação, tanto no aquecimento (de forma original para soldagem), como no resfriamento, foram feitas por análise diferencia entre os ciclos térmicos preditos sem transformação e os ciclos térmicos alterados pelo calor latente de transformação. O trabalho ainda objetivou estudar técnicas para mitigar o efeito de características de simuladores físicos, como não relação entre taxa de aquecimento e resfriamento (como acontece em soldagens reais), e erros intrínsecos, como desvio entre valor real e monitorado (“overshoot”) da temperatura de pico. Para esta avaliação foi usando como estudo de caso um aço BLAR (baixa liga alta resistência) API X70Q, impondo-se ciclos térmicos com taxas de resfriamento variando de 3 a 415 oC/s. Caracterização metalúrgica e microdurezas foram feitas nas seções transversais das amostras ensaiadas e diagramas de aquecimento e resfriamento (CCT) foram levantados e confrontados com de aços similares para validação. Os resultados demonstraram que esta abordagem funciona de forma eficiente. Por basear o controle do resfriamento na geometria da amostra, cria-se uma relação intrínseca entre taxas de aquecimento e de resfriamento, como acontece em soldagem reais. Conclui-se que problemas como de “overshoot” são elimináveis. Quando à validação com o aço BLAR, verificou-se que as temperaturas de início e final das transformações durante o aquecimento são decrescentes para menores taxas de aquecimento e que foi possível, através do diagrama CCT, encontrar faixas de energias de soldagem que caracterizariam o material com microestruturas e durezas com tenacidade/susceptibilidade a trincas em diferentes níveis (alto, baixo e sem risco). The heat imposed by the welding is responsible for metallurgical changes in the material, and as a result determines the mechanical properties and susceptibility to cracks. The named heat-affected zone (HAZ) deserves special attention, because it represents a steep gradient of microstructures and grain sizes, becoming a region where cracks usually start and propagate more easily. Unfortunately, the behavior of a HAZ cannot be predicted by NDT. Therefore, to know the effect of welding energy on the HAZ formation is a necessity, in order to mitigate the material deterioration in this region. One means of studying HAZ is through the Continuous Cooling Diagram (CCT) of the material, which is obtained after physical simulation. Commercial equipment, such as the Gleeble® and high-speed dilatometer, make it possible to study this region, but they require high capital investment. The general objective of this work was to present and evaluate a different approach for HAZ physical simulation, based on samples heated by Joule effect and natural cooling controlled by systematic variations of the sample geometry. The determination of the starting and end points of transformation, both in the heating (novel for welding) and in the cooling, were made by differential analysis between the predicted thermal cycles without transformation and the thermal cycles altered by the latent heat of transformation. The specific objective was to study techniques able to mitigate the effect of physical simulator characteristics, such as the relation between heating rate and cooling (as in real welding) and intrinsic errors, such as the deviation between actual and overshoot value of the peak temperature. For this evaluation, a HSLA (high stress low alloy) API X70Q steel was chosen, imposing thermal cycles with cooling rates varying from 3 to 415 °C/s. Metallurgical characterization and microhardness were made on the sample cross sections and a heating transformation and a CCT diagrams were raised and compared with the ones of similar steels for validation. The results demonstrated that this approach works efficiently. As it uses cooling control based on the sample geometry, it creates an intrinsic relationship between heating and cooling rates, similarly to actual welding. It is also concluded that problems like overshoot can be eliminated. After validation with the HSLA, it was found that the starting and finishing temperatures of the transformations during the heating decrease for lower heating rates. It was also possible, through the CCT diagram, to find ranges of welding energies that characterize the material with microstructures and hardness with different levels (high, low and without risk) of tenacity/susceptibility to cracks. Dissertação (Mestrado)

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:00:24Z No. of bitstreams: 1 Leandro Rocha Machado de Oliveira.pdf: 4083075 bytes, checksum: 96a88748b1919980244080e09dfea3b4 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:00:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro Rocha Machado de Oliveira.pdf: 4083075 bytes, checksum: 96a88748b1919980244080e09dfea3b4 (MD5) Previous issue date: 2019-02-25 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The growing demand for energy in the world and the growing technological advance of the last decades, in line with the need to obtain energy that minimally impacts the environment, have led to a great development of techniques for the use of energy from renewable sources, such as: winds, tides and the sun. In this context (In this scenario), wind energy has been very promising because it is inexhaustible energy, of low environmental impact. Thus, this research aims to study the static and dynamic non-deterministic structural response of a steel tower to be used as a support for a wind turbine model type MM92 from Repower. Throughout the study, different numerical models were developed, using the ANSYS computational program, based on the usual discretization techniques, by means of the Finite Element Method (FEM), with the purpose of verifying how the different numerical modeling interferes on the structural behavior of the steel tower investigated. The analysis of the non-deterministic dynamic response of the structural model is performed for different wind speeds, bearing in mind a critical evaluation about the maximum values obtained for Von Mises's displacements and voltages. Finally, the results obtained during the research work are evaluated and compared with the limit values recommended by international project norms and recommendations. A demanda crescente por energia no mundo e o avanço tecnológico crescente das últimas décadas, alinhados com a necessidade de se obter uma energia que impacte minimamente no meio ambiente, impulsionaram um grande desenvolvimento de técnicas para a utilização de energias provenientes de fontes renováveis, tais como: ventos, marés e o sol. De acordo com este contexto, a energia eólica tem se mostrado bastante promissora, pois se trata de uma energia inesgotável e de baixo impacto ambiental. Assim sendo, este trabalho de pesquisa objetiva o estudo da resposta estrutural estática e dinâmica não determinística de uma torre de aço para ser utilizada como suporte de uma turbina eólica modelo MM92 da Repower. Ao longo do estudo são desenvolvidos modelos numéricos distintos, através da utilização do programa computacional ANSYS, a partir do emprego de técnicas usuais de discretização, por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), com o intuito de verificar de que maneira as diferentes modelagens numéricas interfere sobre o comportamento estrutural da torre de aço investigada. A análise da resposta dinâmica não determinística do modelo estrutural é realizada para diferentes velocidades de vento, tendo em mente uma avaliação crítica acerca dos valores máximos obtidos para os deslocamentos e tensões de Von Mises. Finalmente, os resultados obtidos ao longo do trabalho de pesquisa são avaliados e comparados com os valores limites recomendados por normas de projeto e recomendações internacionais.

Frequentemente, as construções em aço apresentam falhas nas interfaces entre os sistemas de vedação vertical externa (SVVE) e estrutura de aço. Isto tem gerado uma grande quantidade de manifestações patológicas nas construções em aço, causando a deterioração precoce da estrutura e diminuindo a vida útil da edificação. Deste modo, o tratamento das interfaces é de fundamental importância para se garantir o desempenho adequado quanto à durabilidade e estanqueidade do SVVE e da estrutura em aço. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho quanto à estanqueidade à água e durabilidade de interfaces entre alvenaria e estrutura de aço utilizadas em SVVE, tratadas com manta de elastômero EPDM, sujeitas a envelhecimento acelerado. Foi realizado um programa experimental, onde o modelo utilizado é composto por um pórtico de aço e fechamento em alvenaria convencional de blocos cerâmicos, inserida no plano da estrutura, desvinculada e revestida com argamassa. Neste modelo foram representados três casos de interface típicos entre alvenaria e estrutura de aço. O modelo foi submetido ao ensaio de exposição à ação do calor e choque térmico, com objetivo de simular um envelhecimento acelerado. Foram monitorados também os deslocamentos relativos entre alvenaria e perfil de aço, no plano da parede. Posteriormente, o revestimento da face externa dos modelos foi pintado com tinta acrílica e, em seguida, realizado o ensaio de estanqueidade à água, simulando uma chuva associada a uma pressão de vento, por oito horas ininterruptas. Após os ensaios de exposição à ação do calor e choque térmico não foi observado nenhum tipo de deterioração na região das juntas tratadas. Os deslocamentos relativos observados indicam que a desvinculação das juntas permitiu a movimentação da alvenaria, sem causar danos aparentes às interfaces tratadas. Os resultados obtidos apontam um desempenho satisfatório quanto à durabilidade e estanqueidade à água das interfaces, indicando que o tratamento com manta de elastômero EPDM pode ser eficaz para evitar a passagem de água pelas interfaces entre alvenaria e perfis de aço, contribuindo para a garantia do desempenho quanto à durabilidade da estrutura em aço. Steel constructions often present flaws in interfaces between systems of vertical external sealing (SVES) and of steel structure. This has been creating large amounts of pathological manifestations in steel constructions, resulting in the precocious deterioration of the structure and diminishing the building’s useful life. Therefore, the correct treatment of interfaces is of ultimate importance in ensuring proper performance regarding durability and sealing of the SVES and the steel structure. The goal of this work is to evaluate the performance regarding watertightness and durability of interfaces between masonry and steel structures employed in SVES, treated with a blanket of EPDM elastomer, subjected to accelerated aging. An experimental program was conducted, where the model consists of a steel gantry closed by masonry in conventional ceramic blocks, inserted in the structure’s plane, separated from it and coated with mortar. In this model, three typical cases of interfacing between masonry and steel structures were represented. The model was subjected to a heat exposure and thermal shock test for the simulation of accelerated aging. Relative displacements between masonry and steel profile in the wall’s plane were also monitored. Subsequently, the external coating on the outer faces of models was painted with acrylic paint and a watertightness test was performed through the simulation of rain associated with wind pressure for eight hours non- stop. In all three interface cases studied, no deterioration was observed in treated joints after the heat exposure and thermal shock tests. Relative displacements observed indicate the decoupling of joints allowed the masonry to move without causing apparent damage to treated interfaces. The absence of damp spots in the experimental model’s inner faces after the watertightness test indicates that the acrylic paint successfully stopped water from passing through possible cracks created during the heat exposure and thermal shock tests. Results display a satisfactory performance regarding durability and watertightness of interfaces, indicating the treatment with EPDM elastomer can be effective for preventing water from passing through interfaces between masonry and steel profiles, contributing to ensure proper performance regarding the durability of steel structures.

No âmbito das construções em aço, tem sido comum a ocorrência de problemas de estanqueidade nas juntas e interfaces entre alvenaria e estrutura de aço, o que leva a uma deterioração precoce da estrutura e diminui a vida útil da edificação. Neste trabalho aborda-se a avaliação do desempenho quanto à estanqueidade de juntas típicas utilizadas em sistemas de vedação vertical externa (SVVE) em alvenaria para estruturas de aço, sujeitas a envelhecimento acelerado. Para isso, foi desenvolvido um painel radiante seguindo as prescrições da ABNT NBR 15575-4:2013 e foram construídos dois exemplares de um modelo experimental com junta vertical. As juntas do modelo foram inicialmente tratadas com selante à base de poliuretano, e posteriormente com manta de elastômero EPDM. Foram realizados ensaios de exposição à ação do calor e choque térmico e ensaios de estanqueidade à água, com base na norma citada. No caso das juntas tratadas com manta de elastômero EPDM, também foram realizados ensaios de estanqueidade com a face externa do modelo pintada com tinta acrílica. Observou-se que após os ensaios de exposição à ação do calor e choque térmico o selante à base de poliuretano e a manta de elastômero EPDM não sofreram degradações perceptíveis e que houve o surgimento de fissuras horizontais na face interna dos exemplares do modelo experimental. As manchas de umidade, identificadas no modelo experimental nos ensaios de estanqueidade à água, se deram pela passagem de água por meio das fissuras horizontais introduzidas no ensaio de exposição à ação do calor e choque térmico e não pela junta vertical para ambos os tratamentos. Existem fortes evidências de que a fissuração horizontal pode ter sido induzida pela presença dos grampos inseridos nas juntas horizontais, que acabaram transferindo o deslocamento devido à dilatação do pilar de aço para a alvenaria. A inexistência de manchas de umidade nos exemplares com face externa pintada com tinta acrílica, após o ensaio de estanqueidade à água, evidencia que a tinta acrílica foi capaz de selar as fissuras na superfície da argamassa e confirma que o tratamento da junta vertical com manta de elastômero EPDM apresentou bom desempenho quanto à estanqueidade à água. In the context of steel constructions, it has been common the occurrence of watertightness problems in the joints and interfaces between masonry and steel structure, which leads to an early deterioration of the structure and decreases the service life of the building. This research aims to evaluate the performance in terms of watertightness of typical joints used in external vertical sealing systems (EVS) in masonry for steel structures, subjected to accelerated aging. For this purpose, a radiant panel was developed following the requirements of ABNT NBR 15575-4:2013 and two specimens of an experimental model with vertical joint were constructed. The joints of the experimental model were treated with a polyurethane sealant, and later treated with an EPDM rubber splice tape. It was carried out heat exposure and thermal shock tests and watertightness tests, based on the cited standard. In the case of joints treated with EPDM rubber splice tape, the watertightness tests were also carried out with the external face of the experimental model painted with acrylic paint. It was noted that after the heat exposure and thermal shock tests, the polyurethane sealant and the EPDM rubber splice tape did not suffer noticeable degradation and it was also noted that horizontal cracks appeared on the inner face of the specimens of the experimental model. The moisture spots identified on the experimental model during the water tightness tests occurred due to the passage of water through the horizontal cracks introduced in the heat exposure and thermal shock test and not by the vertical joint for both treatments. There are strong evidences that horizontal cracking may have been induced by the presence of the connectors inside the horizontal joints, which eventually transferred the displacement suffered by the steel pillar due to the expansion to the masonry. The absence of moisture spots on the experimental model with its external face painted with acrylic paint, after the watertightness test, shows that the acrylic paint was able to stagnate the cracks in the surface of the mortar and confirms that the treatment of the vertical joint with EPDM rubber splice tape showed good performance in terms of watertightness.

Programa de Pós-Graduação em Construção Metálica. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. As estruturas devem oferecer segurança e boas condições de utilização, de forma que não venham a falhar ou mesmo provocar desconforto a seus ocupantes. O estudo da confiabilidade estrutural relaciona-se com a avaliação da probabilidade de violação de um estado limite para um sistema estrutural. Assim, o objetivo deste trabalho é aplicar uma metodologia para análise dos índices de confiabilidade para barras de perfis formados a frio submetidas à flexão simples, projetadas segundo a norma brasileira ABNT NBR 14762:2010 e a norma norteamericana AISI S100:2016. Primeiramente, foi elaborado um banco de dados de resultados experimentais de alguns autores para o estado limite em questão e obtidas as forças resistentes para cada modelo ensaiado, com a utilização da ABNT NBR 14762:2010. É avaliado o erro de modelo (relação entre os valores teórico e experimental), fornecendo um resultado estatístico. Em seguida, foi empregado o Método de Confiabilidade de Primeira Ordem (First Order Reliability Method - FORM) para avaliação da segurança de vigas em perfis formados a frio incorporando-se os coeficientes de ponderação das resistências e das ações das normas brasileira e americana. Comparando-se os valores dos índices fornecidos pelos três métodos aplicados, o método FORM e a Simulação de Monte Carlo forneceram valores bem próximos, confirmando a precisão do método FORM. Sobre os índices de confiabilidade, a combinação referente ao LSD (Limit States Design) não apresentou resultados satisfatórios em relação ao valor alvo de β0=3,0, já que em todos os casos, o índice encontrado foi inferior ao valor pretendido. Por fim, concluiu-se que são necessários ajustes nos coeficientes de ponderação da resistência previstos em norma, conforme o tipo de seção e modo de falha; porém, faz-se necessário um refinamento destes resultados através da análise de mais dados. The structures must provide safety and good conditions of use, so that they will not break or fail or even cause discomfort to its occupants. The study of structural reliability is related to the assessment of the probability of violation of a limit state for a structural system. Thus, the objective of this work is to apply a methodology for the analysis of reliability indexes for cold formed members subjected to bending, designed in accordance with the Brazilian standard ABNT NBR 14762:2010 and the American standard AISI S100:2016. Firstly, a database of experimental results of some authors was elaborated for the limit state in question and the strengths were obtained for each model tested, using ABNT NBR 14762:2010. The model error (relation between the theoretical and the experimental values) is evaluated, providing a statistical result. Then, the First Order Reliability Method (FORM) was used to evaluate safety of cold formed sections incorporating the load factors and resistance factor of the Brazilian and American standards. Comparing the index values provided by the three methods used, the FORM method and the Monte Carlo Simulation provided similar values, confirming the precision of the FORM method. Regarding the reliability indices, the Limit Stat Design combination did not present satisfactory results in relation to the target value β0=3,0, since in all cases, the index found was lower than the intended value. Finally, it was concluded that adjustments to the standard load factors are necessary, according to the type of section and failure mode; however, it is necessary to refine these results by analyzing more data.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. As vantagens oferecidas pelo aço na construção civil, sobretudo pelos perfis tubulares usados em sistemas treliçados, motivam o crescimento de projetos com essa filosofia e pesquisas nessa área. Vencimento de grandes vãos, facilidade no transporte e montagem e organização do canteiro de obras são fatores desejáveis na etapa de execução. Neste trabalho, foram realizados estudos paramétricos numéricos de um nó de ligação em treliça plana tubular circular, em ANSYS Parametric Design Language (APDL), por meio do software ANSYS onde as diagonais possuem as extremidades achatadas e enrijecidas proposta em pesquisas anteriores são unidas à chapa gusset soldada ao banzo por meio de um único parafuso. O objetivo principal da pesquisa foi analisar o comportamento das diagonais comprimidas sob quatro variáveis: diâmetros e espessuras do banzo e das diagonais. Foram analisadas as situações em que o modo de falha ocorre nas diagonais, sendo a capacidade de carga da chapa gusset e do banzo superior à das diagonais. Foram observados dois possíveis modos de falha nos nós das diagonais: início de escoamento no enrijecedor lateral (predominante) e ovalização do furo em alguns casos nas diagonais tracionadas. Foram obtidas através das análises numéricas as cargas de início de escoamento do enrijecedor lateral das diagonais comprimidas e os valores teóricos de carga de flambagem elástica na metade do comprimento da diagonal, por meio dos métodos da fórmula da secante e da combinação de esforços, regulamentado pela NBR 8800:2008. Dessa maneira, foi possível estabelecer limites em que cada modo de falha ocorre. Foi observado que o aumento do diâmetro da diagonal e a diminuição da esbeltez do tubo implica a falha no achatamento enrijecido. Ao final, é sugerida uma metodologia de cálculo considerando a geometria da extremidade achatada enrijecida. The advantages offered by steel in civil construction, especially the tubular hollow sections used in truss systems, motivate the growth of projects with this philosophy and research in this area. Large spans, ease of transport and assembly and organization of the construction site are desirable factors in the execution stage. In this work, numerical parametric studies of a circular hollow tubular flat truss attachment knot were performed in the APDL language through the ANSYS software, where the diagonals have with flattened and stiffened ends proposed in previous researches are attached to the gusset plate by means of a single screw welded to the chord. The main porpouse of the research was to analyze the behavior of compressed diagonals under four variables: diameters and thicknesses of the chord and the diagonals. Plate gusset and chord were kept stiff. Two possible failure modes were observed on the diagonals nodes: beginning of yelding in lateral stiffener (predominant) and bearing failure of plate in some cases on traversed diagonals. Throughout the numerical analysis, the starting yelding in the lateral stiffener of the compressed diagonals and the theoretical values of elastic buckling loading in half the diagonal length were obtained by the methods of the secant formula and the stress combination, regulated by NBR 8800: 2008. In this way, it was possible to establish limits in which each mode of failure occurs. It was observed that the increase in diagonal diameter the decrease of the slenderness of the tube implies the failure of the stiffening. At the end, a calculation methodology is suggested considering the geometry of the stiffened flat end.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Em virtude dos incêndios de grandes proporções ocorridos no Brasil, que resultaram em graves perdas nos últimos anos, diversos estudos vêm sendo desenvolvidos visando a elaboração de critérios para dimensionamento de estruturas em situação de incêndio. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento estrutural de vigas casteladas de aço em situação de incêndio com ênfase nos modos de falha por plastificação, por meio de simulação numérica. Foram desenvolvidos e validados modelos capazes de simular o comportamento das vigas alveolares de aço em temperatura ambiente. Com base nestes modelos numéricos, foram realizadas análises em condições isotérmicas de temperatura a 400 °C, 500 °C, 600 °C e 700 °C, simulando o aquecimento dos perfis por meio da degeneração das propriedades dos materiais. Os resultados obtidos possibilitaram analisar o comportamento das vigas em situação de incêndio e em temperatura ambiente, bem como propor modelos de predição da resistência para os modos de falha relacionados à plastificação, que podem ser utilizados para verificação tanto em temperatura ambiente quanto em situação de incêndio. O modelo proposto para predição da resistência à flambagem do montante de alma de vigas casteladas, que contempla a falha por escoamento do montante, apresentou resultados compatíveis com os obtidos numericamente, para todas as temperaturas analisadas, e melhores que outros modelos pré-existentes. O estudo representa um avanço para análise e projeto de vigas alveolares de aço em situação de incêndio. Due to the large fires that occurred in Brazil, which have resulted in serious losses in recent years, several studies have been developed aiming at the elaboration of criteria for designing structures in fire situations. In this context, the aim of this study was to evaluate the structural behavior of steel beams in fire with emphasis on failure modes by plastification, by numerical models. Models capable of simulating the behavior of alveolar steel beams at environment temperature were developed and validated. Based on numerical models, analyzes were performed under isothermal temperature conditions at 400 °C, 500 °C, 600 °C and 700 °C, simulating the heating of the profiles by means of the degeneration of the properties of the materials. The results allowed to analyze the behavior of beams in fire and in environment temperature, as well as to propose models for predicting the resistance of failure modes related to plastification, which can be used for checking both at room temperature and in a fire situation. The proposed model to predict the resistance to the web-post buckling of castellated beams presented results compatible with those obtained numerically, for all temperatures analyzed, and better than other pre-existing models. The study represents an advance for the analysis and design of alveolar steel beams in fire situation.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ). O funcionamento das estruturas mistas aço-concreto é dependente da transmissão dos esforços entre as partes, sendo o conector de cisalhamento o responsável por essa interação. Recentemente, foi desenvolvido um conector de cisalhamento alternativo, denominado conector treliçado, que alinha eficiente comportamento estrutural, agilidade de execução e baixo custo de produção quando comparado aos conectores convencionais aplicados em estruturas mistas. Contudo, pelo pouco tempo de existência, ainda há uma carência a respeito do entendimento do comportamento mecânico do conector de cisalhamento treliçado. Com isso, este estudo tem como objetivo analisar a influência da variação de parâmetros geométricos e físicos sobre a capacidade resistente do conector treliçado. Para tal, um modelo tridimensional não-linear em elementos finitos capaz de simular ensaios push-out com conectores trelicados foi desenvolvido e validado com resultados experimentais. Um intensivo estudo paramétrico foi conduzido para avaliar a resistência do conector treliçado com a variação da altura, ângulo de abertura entre hastes, diâmetro e resistência do concreto. Uma equação para o cálculo da resistência do conector treliçado foi proposta. The behavior of composite steel-concrete structures is dependent on the transmission of forces between the parts, being the shear connector responsible for this interaction. Recently, an alternative shear connector, called truss type connector, has been developed; it aligns efficient structural behavior, fast construction and implementation, and low cost when compared to conventional connectors applied in composite structures. However, there is still a lack of understanding of the mechanical behavior of the truss type connector, due to its short lifetime. Thus, this study aims to analyze the influence of variation of geometric and physical parameters on the strength capacity of the truss type connector. In order to investigate those parameters, a non-linear finite-element model, able to simulate push-out tests with truss type connectors, was developed and corroborated with experimental results. A thorough parametric study, varying the height, the angle between rods, the diameter, and the concrete strength, was conducted to evaluate the strength of the truss connector. In addition, an equation for the strength calculation of the truss type connector was proposed.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Neste Trabalho vigas de aço de seção transversal I sob ação de uma força transversal localizada em uma das mesas foram estudadas com relação ao modo de colapso denominado flambagem lateral da alma. Nesse modo de colapso, a alma perde estabilidade e movimenta-se lateralmente, fazendo com que a mesa oposta a de atuação da força (mesa tracionada) também se movimente na mesma direção. Inicialmente foi feita uma breve descrição dos principais estudos relacionados a esse estado-limite último disponíveis na literatura científica. O procedimento de cálculo das normas de projeto norte-americana ANSI/AISC 360-16 e brasileira ABNT NBR 8800:2008, para determinação da força localizada resistente (ambas adotam o mesmo procedimento) foi apresentado, indicando suas incertezas. Uma modelagem numérica pelo método dos elementos finitos, usando o programa ABAQUS, foi desenvolvida e aferida para obtenção da força localizada crítica e da força localizada última de vigas de aço biapoiadas com seção I duplamente simétrica com comportamentos elástico e inelástico, respectivamente. Foram analisadas vigias com a mesa carregada com rotação livre e impedida em todo o seu comprimento. Com essa modelagem, realizou-se um estudo paramétrico, a partir do qual foram obtidos resultados que mostraram como os parâmetros geométricos da viga influem no valor das forças crítica e última e permitiram uma avaliação dos resultados do procedimento normativo e das equações propostas na literatura. Além disso, com valores obtidos para o comportamento inelástico, foram ilustrados as distribuições de tensões e o comportamento das vigas. Conclui-se que os valores obtidos pelas normas de projeto são quase sempre conservadores e que as equações propostas nas pesquisas disponíveis até agora não são capazes de fornecer resultados satisfatórios para a força localizada resistente. Por fim foram desenvolvidas novas equações, derivadas do ANSI/AISC 360-16, que forneceram valores menos conservadores e se mostraram uma alternativa mais precisa para a obtenção dessa força.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Ao longo das últimas décadas, diversos estudos experimentais, numéricos e analíticos têm sido desenvolvidos a respeito de estruturas compostas por pórticos preenchidos com painéis de alvenaria. Apesar de já ser comprovado o aumento de rigidez proporcionado por estes painéis, os mesmos quase sempre são tratados apenas como material de vedação e sua influência no comportamento estrutural de pórticos é, em geral, desconsiderada em projetos. O presente trabalho consistiu em uma avaliação experimental de pórticos de aço preenchidos com painéis de alvenaria de blocos vazados de concreto, submetidos a ações horizontais cíclicas. Objetivou-se avaliar a contribuição destes painéis no enrijecimento da estrutura e a degradação da rigidez do conjunto devida aos carregamentos cíclicos aplicados. Ao todo, nove ensaios, em escala real, foram realizados, sendo três deles com painel de preenchimento e seis sem alvenaria. A partir dos resultados experimentais, o enrijecimento lateral da estrutura pôde ser mais uma vez constatado, visto que a presença dos painéis proporcionou, em média, um aumento de 11 vezes na rigidez do sistema. O modo de ruptura característico dos painéis foi por tração diagonal, com fissuras escalonadas ao longo das juntas de argamassa verticais e horizontais, evidenciando a baixa resistência da argamassa de assentamento quanto ao cisalhamento e à tração. A degradação da rigidez do sistema foi constatada, especialmente para os estágios de maior nível de fissuração dos painéis. Uma análise teórica aproximada do comportamento do pórtico preenchido também foi realizada, baseada em prescrições normativas e estudos que adotam o conceito da barra diagonal equivalente. Com relação ao aumento da rigidez lateral proporcionada pela diagonal comprimida, as normas técnicas internacionais sugeriram valores inferiores a aqueles obtidos nos ensaios experimentais, justificável como medidas de segurança quanto ao dimensionamento de estruturas de pórticos preenchidos. O método da barra diagonal equivalente se mostrou como uma ferramenta útil e simples para a consideração dos painéis como parte do sistema de contraventamento, podendo ser empregado para ações horizontais reduzidas, antecedentes ao estágio inicial de fissuração do painel Over the last decades, several experimental, numerical and analytical studies have been carried out regarding structures composed by infilled frames with masonry walls. Although the increase on stiffness provided by infill panels is already known, the masonry walls are generally treated only as a partition element and their influence on the structural frame behavior is usually disregarded in projects. This research consisted on an experimental evaluation of steel frames infilled with masonry walls of concrete blocks, submitted to horizontal cyclic load. The objective of this work was to evaluate the contribution of infill panels in the structure strength and the stiffness degradation due to the application of cyclic loads. Nine real-scale tests were performed, being three infilled frame tests and six bare frame tests. From the experimental results, lateral stiffening of the structure could be verified, since the presence of the infill provided, in average, a stiffness 11 times higher compared to the bare frame. The failure mode of the walls was the diagonal tension, with stairstepped pattern of cracks through head and bed joints, indicating the low shear and tensile strength of mortar. Degradation of stiffness was verified especially for stages of higher cracking levels. An approximate theoretical analysis of the infilled frame’s behavior was also carried out, based on design codes and studies that adopt the equivalent diagonal strut method. Regarding the increase in lateral stiffness provided by the diagonal strut, international codes suggested values lower than those obtained in experimental tests, justifiable as safety measures for the designing of infilled frames. The equivalent diagonal strut method has proved to be a useful and simple tool for the consideration of walls as part of the bracing system, and it can be used for reduced horizontal loads, prior to initial cracks of infill panel

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior As vigas mistas de slim floor fazem parte de um tipo de sistema de piso que possui como principal característica a viga de aço embutida na laje de concreto, resultando em uma redução na altura total do piso, quando comparado a sistemas mistos convencionais. Nos sistemas slim floor, existem múltiplas interfaces de contato entre aço e concreto e diversos meios para ativar o comportamento misto entre os elementos. Particularmente, nos sistemas que utilizam vigas de aço com aberturas na alma, o comportamento estrutural é normalmente governado pelos meios de conexões de cisalhamento presentes no concreto confinado nas aberturas, combinado com uma barra de aço passante, mais a aderência que ocorre nas interfaces entre os elementos de aço e concreto. Neste trabalho, os meios de conexão utilizados nos estudos realizados se baseiam no sistema I-TECH, com aberturas trapezoidais na alma, e no sistema SCSFB, com aberturas circulares na alma. Assim, avaliou-se o comportamento estrutural à flexão de vigas mistas de slim floor com aberturas na alma a partir de modelos de elementos finitos que foram criados com o auxílio do programa computacional Abaqus, e da metodologia proposta por Paes (2003). Os modelos numéricos foram validados de acordo com os experimentos de vigas mistas de slim floor feitos por Ju, Chun e Kim (2009), com aberturas trapezoidais, e Chen, Limazie e Tan (2015), com aberturas circulares. A comparação entre as análises indicou boa concordância com os resultados experimentais. Portanto, os modelos numéricos são capazes de representar o comportamento estrutural à flexão das vigas mistas de slim floor. Após a validação, um extenso estudo de variação de parâmetros foi conduzido para investigar a influência que os diversos parâmetros, relacionados aos meios de conexão, possuem no comportamento estrutural da viga mista de slim floor com aberturas na alma. Com esses estudos, constatou-se que os meios de conexão, em especial as aberturas na alma, exercem significativa influência na ativação do comportamento misto entre os elementos da viga mista de slim floor, e constituem características de projeto relevantes ao desempenho do sistema de piso. Composite floor systems with slim floor beams mainly consist of a steel profile encased in the concrete slab, thus reducing the overall floor depth compared to conventional composite systems. In these systems, there are several shear transfer mechanisms at the contact interfaces between the concrete slab and the encased steel beam to achieve a composite behavior of the materials. In slim floor systems with openings in the web, the shear connection mechanisms consist of concrete dowels passing through web openings with embedded steel reinforcing tie-bars and the bond strength at the contact interfaces between the steel beam and concrete slab. In the design of these systems the connection strength is a critical factor. In this research, the chosen slim floor beams were based on the I-TECH system, with trapezoidal web openings, and the SCSFB system, with circular web openings. Finite element models were created to evaluate the flexural structural behavior of the slim floor beams with web openings. The numerical models were calibrated and validated against experimental tests. The comparison indicated that the analyses results of the finite element models agree with the experimental tests, and are able to predict the structural behavior of the composite slim floor beams. An extensive parametric study was conducted to investigate the influences of the parameters related to the shear transfer mechanisms on the structural behavior of slim floor beams with web openings. Through the studies it was found that shear connections, especially the web openings of the steel profile, have a significant influence on the composite behavior between the elements of the slim floor beams and are relevant design features to the performance of the entire floor system.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Nas últimas duas décadas, avanços nas tecnologias de automação de corte e solda de aço tornaram novamente competitiva a fabricação de perfis alveolares de aço. Com esses elementos estruturais novamente disponíveis, e dado o seu grande apelo arquitetônico, tem-se observado o ressurgimento de um interesse crescente pela sua utilização. Assim, os perfis alveolares, que originalmente foram idealizados para serem utilizados como vigas, tem sido empregados sob novas condições de contorno e carregamento, tais como pilares e arcos, ainda não extensivamente estudadas. Neste trabalho, apresenta-se uma avaliação do comportamento de perfis castelados de aço sob o efeito de compressão axial, a partir de resultados obtidos de simulação numérica com modelos de elementos finitos desenvolvidos com o auxílio do software ABAQUS. A partir de uma análise comparativa de resultados numéricos e de resultados analíticos, obtidos com as formulações da ABNT NBR 8800:2008 e da EN 1993-1-1:2005, são propostos dois modelos semiempíricos que permitem estimar com boa aproximação a capacidade resistente de perfis alveolares à compressão axial. Estes modelos foram ajustados a partir da análise de regressão não-linear de resultados numéricos. Por fim, propõe-se um procedimento de cálculo, utilizando os modelos semiempíricos desenvolvidos, que pode ser utilizado em associação com a metodologia de cálculo vigente na ABNT NBR 8800:2008, e na EN 1993-1-1:2005 para a determinação da resistência à compressão axial de perfis castelados de aço. In the last two decades, advances in steel cutting and welding automation technologies have made the steel castelatted beams manufacturing competitive again. With the availability of these structural elements again available, and given its great architectural appeal, there has been a resurgence of a growing interest in the use of them buildings in general. Thus, castellated beams, which were originally designed to be used as beams, have been used under new boundary conditions and loading configurations, such as columns and arches, not yet extensively studied. In this work, an evaluation of the behavior of steel castellated beams under the effect of axial compression is presented, based on results obtained from numerical simulation with finite element models developed with the aid of ABAQUS software. From a comparative analysis of numerical results and analytical results, obtained with the equations of ABNT NBR 8800:2008 and EN 1993-1-1: 2005, two semi-empirical models are proposed, allowing a good estimative of the resistant capacity of profiles to axial compression. These models were adjusted by means of non-linear regression analysis of numerical results. Finally, it is proposed a simple calculation procedure, using the semi-empirical developed models, that can be used in association with the current calculation methodology present in the Brazilian standard, ABNT NBR 8800:2008, and in the European standard, EN 1993-1-1:2005, for the determination of the design compressive strength of castellated beams.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Este trabalho compreende a realização de um estudo numérico-experimental do comportamento estrutural de 12 protótipos de perfis soldados com alma castelada sujeitos à flexão. Os objetivos específicos foram avaliar experimentalmente o desempenho estrutural de vigas casteladas soldadas susceptíveis à flambagem do montante de alma por cisalhamento (FMAV); avaliar a influência do método de fabricação das vigas casteladas soldadas nas imperfeições geométricas iniciais e comparar os resultados com os das vigas casteladas laminadas da literatura; e propor um modelo analítico para verificação do estado limite de FMAV. Dez das doze vigas ensaiadas falharam por FMAV. Uma das vigas falhou por formação de mecanismo Vierendeel e outra por ruptura da junta soldada no montante de alma. De acordo com os resultados obtidos no presente trabalho, observou-se que praticamente não existem diferenças entre o comportamento de vigas alveolares soldadas e laminadas. O programa experimental conduzido contribuiu para o estabelecimento de uma proposta de verificação ao modo de colapso por FMAV. Por fim, o modelo numérico utilizado para realização das análises numéricas prévias foi capaz de estimar satisfatoriamente a resposta estrutural dos modelos ensaiados. A coerência e correlação entre os resultados de modelos pares e entre os resultados experimentais e numéricos evidenciam rigor na execução dos procedimentos de análise. This work comprises the execution of a numerical-experimental study of the structural behavior of 12 specimens of welded castellated beams subjected to bending. The specific objectives were to experimentally evaluate the structural performance of welded castellated beams susceptible to web-post buckling under vertical shear; to evaluate the influence of the manufacture method on the initial geometric imperfections by comparing the results with those in the literature from castellated beam specimens fabricated from hot rolled parent sections; and to propose an analytical model to verify the shear capacity of the web-post. Ten of the twelve specimens tested failed by web-post buckling. One of the specimens failed due to Vierendeel mechanism and another by rupture of the welded joint in the web-post. According to the results obtained in the present work, it was observed that there are practically no differences between the behavior of welded and hot rolled castellated beams. The experimental program conducted contributed to the establishment of an analytical model to verify the shear capacity of the web-post. Finally, the numerical analysis was able to appropriately estimate the structural response of the tested specimens. The consistency and correlation of results for identical models and between the experimental and numerical results show rigor in the execution of the analysis procedures.

Orientador: Prof Dr Marco André Argenta Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Construção Civil. Defesa : Curitiba, 12/11/2018 Inclui referências: p.78-79 Resumo: Este trabalho apresenta uma metodologia para determinacao da rigidez rotacional de ligacoes metalicas parafusadas viga-pilar com chapa de topo nao estendida, atraves de analise numerica tridimensional com elementos finitos e do metodo proposto pelo Eurocode 3. A elaboracao de projetos estruturais ainda e feita considerando a simplificacao do comportamento das ligacoes, porem atualmente os projetos estruturais demandam solucoes mais eficientes e economicas, o que pode ser alcancado com a analise de ligacoes considerando a semirrigidez rotacional. Neste trabalho a simulacao do carregamento da estrutura foi feita por uma analise numerica tridimensional com auxilio do software ANSYSR, onde foram medidas as deformacoes locais e globais dos elementos da ligacao para o calculo da rigidez rotacional. O foco principal deste trabalho e a analise da rigidez rotacional das ligacoes metalicas viga-pilar ligados por quatro parafusos, e a descricao do comportamento e influencia de cada elemento que compoem a ligacao na rigidez rotacional, de forma a acrescentar informacoes sobre o comportamento local dos elementos que formam a ligacao e o comportamento global da estrutura. Para isso foram simulados modelos de ligacao variando os perfis da viga e do pilar, a espessura da chapa de topo e o diametro dos parafusos, e foi feita a analise do efeito da variacao destas dimensoes no deslocamento das abas da mesa do pilar e da chapa de topo, no alongamento do fuste dos parafusos, na deformacao da alma do pilar, na rotacao local da ligacao e na rotacao global do pilar. Tambem foram propostas equacoes para delinear e simplificar o deslocamento da alma do pilar, mesa do pilar e chapa de topo. Palavras-chaves: Ligacoes Metalicas Parafusadas; Chapa De Topo nao estendida; Semirrigidez De Ligacoes. Abstract: This work presents a numerical analysis of the rotational stiffness of steel bolted beam to column connections with end plate, using a 3D numerical analysis with finite elements, and the method proposed by Eurocode 3. The design of structural projects is still made considering the simplification of the behavior of the connections, but currently the structural projects demand more efficient and economic solutions, which can be achieved with the analysis of the structure considering the semi-rigidity of the connection. In this work the 3D numerical analysis was made on the software ANSYSR, where the structural loading was simulated, and the connection local and global deformations for the calculation of the rotational stiffness were measured. The main focus of this work was analyzing the rotational stiffness of four bolts steel beam to column connections, and describe the behaviour and influence of each connection element in the rotational stiffness of the connection, in order to add information about the local behavior of the elements that constitute the connection and the overall behavior of the structure. In order to do this,the connection models were simulated varying the beam and collumn profiles, the tickness of the end plate, and the diameter of bolts, and it was also made an analysis of the effect of the variation of these dimensions on the displacement of the column flanges and of the flushed end plate, the elongation of the bolts shaft, the deformation of the column web, the local rotation of the connection and the global rotation of the column. Expressions were also proposed to delineate and simplify the displacement of the column web, column flange, and end plate. Key-words: Steel Bolted Connections; Flushed End Plate; Semi Rigid Connections.

Orientador: Luiz Carlos Marcos Vieira Junior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: As espumas metálicas, isto é, materiais de natureza metálica com uma estrutura porosa interna, são usadas graças à combinação de propriedades mecânicas e físicas, tais como a alta rigidez à flexão aliada ao baixo peso específico, a capacidade de dissipação de energia e a resistividade térmica. As espumas metálicas têm tanto vantagens estruturais como não estruturais e podem ser usadas, por exemplo, como núcleos de painéis sanduíche para a construção leve, ou absorvedores de impacto graças à alta compressibilidade deste tipo de materiais (até 90% de deformação). No presente trabalho foram testadas à compressão espumas compostas por esferas de aço ocas e espumas de alumínio fabricadas pelo processo da Metalurgia do Pó, sujeitas às temperaturas de 24 ºC, 100 ºC, 150 ºC, 200 ºC, 300 ºC, 400 ºC, 500 ºC, 550 ºC e 700 ºC. A caracterização experimental abrange o gradiente quase elástico, a tensão de escoamento determinada pelo método do "offset", a tensão de platô, a deformação de densificação, o módulo de enrijecimento e a absorção de energia. A obtenção das propriedades é feita tanto por métodos tradicionais como tendo por base a técnica de simulação analítica baseada em componentes. As espumas de aço mantiveram as suas propriedades até 400 ºC, enquanto que as espumas de alumínio viram suas propriedades se degradarem logo a partir dos 150 ºC. Apesar dos fatores de retenção da tensão de platô terem seguido a mesma tendência do Eurocode verificadas para o aço e alumínio sólido, a oxidação do ferro registrada entre 150 e 300 ºC produziu uma coloração azul nas espumas de aço, resultando em um aumento da sua rigidez para esse intervalo de temperaturas. Com os resultados experimentais obtidos para as espumas de esferas de aço ocas foi possível desenvolver um modelo numérico explícito que possibilita uma análise paramétrica. Dado que as espumas metálicas podem ser utilizadas em ambientes de altas temperaturas este trabalho visa apresentar as propriedades mecânicas baseadas nos ensaios realizados e demonstra uma melhoria significativa na metodologia de obtenção dessas propriedades quando usada a simulação analítica baseada em componentes, permitindo uma melhor interpretação dos resultados obtidos. O modelo numérico desenvolvido permitiu ainda investigar a influência da geometria na resposta do modelo explícito feito para a espuma de aço Abstract: Metallic foams, i.e., metal with internal voids, are used due to the combination of interesting mechanical and physical properties, like the enhanced bending rigidity in conjunction with very low specific weight, exceptional energy dissipation and thermal resistivity. Metallic foams have both structural and non-structural advantages and can be used, for example, as cores of sandwich panels for lightweight construction and crash absorbers due to their high compressibility (80-90% strain). This work evaluates mechanical properties of hollow sphere (HS) steel foams and powder metallurgy aluminum foams under compressive loads at a range of temperatures: 24 ºC, 100 ºC, 150 ºC, 200 ºC, 300 ºC, 400 ºC, 500 ºC, 550 ºC and 700 ºC. The experimental characterization of the HS steel foam encompassed quasi-elastic gradient, compressive offset stress and plasticity metrics such as plateau stress, densification strain, hardening modulus and energy absorption. Mechanical properties are obtained based on typical methods, as well as component-based modelling approach. Steel foams maintained their properties up to 400 ºC, while aluminum foams began to soften at 150 ºC only. Although plateau stress retention factors followed Eurocode reductions for bulk steel and aluminum in general, oxidation of Fe at 150-300 ºC produced distinct blue discoloration of the steel foam samples. These samples showed an increase in their stiffness at that temperature range. Experimental results obtained for hollow sphere steel foams allowed the developing of a finite element model that permitted a parametric analysis. Since metallic foams can be subjected to high temperatures, this work aims to present its mechanical properties based on experimental tests and shows a significant improvement on understanding the mechanical performance of steel and aluminum foams at high temperatures when component-based modelling approach is used. Furthermore, the finite element model was able to capture the model geometry influence on the stress-strain response of metallic foams Mestrado Estruturas e Geotécnica Mestre em Engenharia Civil

Programa de Pós-Graduação em Construção Metálica. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. O mercado da construção civil é um dos principais responsáveis pelos altos índices de acidentes de Trabalho no Brasil. Visando contribuir para a diminuição desses índices analisaremos as condições de fabricação e execução de estruturas metálicas, sob a ótica da segurança do trabalho, visando identificar possíveis riscos envolvidos nestas atividades, com o objetivo de promover a conscientização dos profissionais nela envolvidos. Foi analisada a segurança do trabalho em três casos: fábrica de estruturas metálicas, montagem em campo de pequeno porte e de grande porte, promovendo um levantamento de custos per capita e por tonelada de aço fabricada/montada com base nos valores gastos com segurança e saúde do trabalhador. O resultado obtido foi de que as empresas analisadas investem em saúde e segurança do trabalhador, porém falta uma fiscalização mais efetiva sobre os trabalhadores durante a realização de suas tarefas, porque não são todos que executam suas atividades segundo as Normas Regulamentadoras vigentes no Brasil. Este trabalho tem como finalidade demonstrar que apesar do investimento em segurança e saúde do trabalhador ser oneroso, é vantajoso, pois o retorno se dá pela redução de afastamento do trabalhador por motivos de saúde ou acidentes de trabalho. Civil construction is an activity that responses for a big amount of work accidents in Brazil. In order to contribute to reduction of these accidents, this work analyzes the work safety in manufactures and assemblage of steel structures, to verify possible risks in these activities and to induce the professionals to be more cautious in their tasks. Were studied three cases: a steel structures manufacture, a big assemblage of a steel structure and a small one. The investment in safety at work and protection equipments was determined, and measured considering the number of workers and also the weight of steel assembled. It was observed that the companies invest correctly in work safety, but lacks in supervising. It is also noted that, despite the relatively high investment in safety at work and health protection, it leads to reductions in layoff time due to injuries treatment, resulting in economy for the companies.

Orientador: Prof. Dr. Julio Cézar de Almeida Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa : Curitiba, 22/02/2018 Inclui referências: p.115-117 Área de concentração: Fenômenos de Transporte e Mecânica dos Sólidos Resumo: Tubulações são utilizadas para transportes de fluídos em todo o globo. Levando desde água potável até petróleo e seus derivados, esse meio de transporte é essencial para a manutenção do atual estilo de vida da humanidade. Dessa forma, é de vital interesse que estas estruturas não venham a falhar por erros de projeto ou avaliações simplificadas das suas condições de operação. Sendo assim, simulações computacionais têm sido amplamente utilizadas para a avaliação de esforços em estruturas tubulares buscando aferir os mais diversos cenários antes mesmo que qualquer tubulação real seja exposta a estes carregamentos. Entretanto, simulações computacionais não prescindem avaliações experimentais e de campo, pois modelos numéricos não obrigatoriamente representam a realidade simulada. Isso pode ocorrer por erros de simplificação da realidade, malhas grosseiras ou condições de contorno. Tendo em vista a necessidade de se avaliar a adequação de modelos numéricos à realidade, no presente trabalho foram estudadas oito variações do modelo de uma tubulação sujeita a uma carga de pressurização interna. Desde modelos mais simples até modelos complexos com variadas condições de suporte e atrito. Os resultados de tensão das simulações foram comparados com os medidos em ensaios realizados em uma tubulação real de transporte de gás. Para seis dos modelos avaliados, foi feito ainda um estudo de convergência de malha para se levantar qual refino de malha é necessário para o carregamento proposto em cada tipo de modelo. Os dois modelos restantes, por serem mais complexos, foram comparados diretamente com as medições feitas nos pontos avaliados na tubulação ensaiada. A comparação dos modelos indicou que os modelos simplificados fornecem resultados significativamente adequados para avaliação da carga de tensão circunferencial (que é a mais crítica para tubulações). Tais resultados foram próximos aos resultados previstos pela avaliação analítica e pelos ensaios realizados. Palavras Chaves: MEF. API-X70. Ensaio em tubulação de gás. Avaliação de convergência de malha. Abstract: Pipelines are well used all around the globe to provide resources like oil, gas, water and sewer disposal. They are a quick and safe way of transportation that can cover great distances without much effort. Therefore, it is essential that they don't fail, whether by wrong design or mislead assumptions during its operation. For that reason, computational simulations had been an effective tool to proper design and evaluate as many conditions are needed before it goes to be installed. However, these simulations do not presume laboratory and in field evaluations, for numerical models may not always deliver a result that is suitable with the reality. It can happen mostly by working simplifications, rough meshes and erroneous boundary conditions. Thereby, it is needed to evaluate the adequacy of numerical models to reality. In this work, eight different models of a pressurized pipeline were compared between themselves and with two experimental results of an evaluation in a gas pipeline. This experimental evaluation was made with an API-X70 pipeline filed with water and pressurized. Six of these models were also evaluated in a mesh convergence study to validate witch mesh refinement to use in each model. The other two models were compared directly with the experimental evaluation. The comparison concluded that simplified models gave results slightly suitable for the evaluation of the hoop tension (which is more critic for pressurized pipes). These results were close to the prediction by the analytical solution and the experimental evaluation. Key Words: FEM. API-X70. Gas pipeline experimental evaluation. Mesh convergence evaluation

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. Esse trabalho apresenta uma análise dos comportamentos mecânicos em diferentes tipos de estruturas considerando o efeito da viscoelasticidade, associado com presença de trincas. Além disso, também é feito uma análise de deslocamentos em uma estrutura metálica submetida a altas temperaturas. A pesquisa visa é avaliar a predição da Taxa de Liberação de Energia () dependente do tempo e da temperatura em estruturas viscoelásticas, além de avaliar os deslocamentos apresentados em estruturas metálicas submetidas a altas temperaturas considerando o efeito da fluência. Para tal, é feito uma análise de deslocamentos e de variando no tempo de uma placa viscoelástica fissurada, além de uma análise do comportamento mecânico e da Taxa de Liberação de Energia em um cilindro viscoelástico fissurado submetido à variação de temperatura, analisando ora o comportamento de materiais termo-reologicamente simples, ora o de materiais termo-reologicamente complexos. É feito, ainda, uma análise da predição da Taxa de Liberação de Energia em um pressurizador de um reator de uma usina nuclear do tipo PWR e um estudo do desenvolvimento dos deslocamentos de uma estrutura metálica submetida à situação de incêndio, analisando a influência das parcelas contribuintes para o deslocamento. Os principais resultados apontam que os comportamentos das estruturas viscoelásticas apresentam grande variabilidade ao longo do tempo e que a não consideração de deslocamento de origem viscoelástica (fluência) pode gerar erros considerados na evolução do deslocamento de estruturas metálicas submetidas a altas temperaturas. This work presents an analysis of the mechanical behavior in different types of structures considering the effect of viscoelasticity, associated with the presence of cracks. Moreover, a displacement analysis was also performed on a steel structure subjected to high temperatures. The main goal of the research is measure the prediction of Energy Release Rate () dependent on time and temperature in viscoelastic structures, as well as the evaluation of displacements in steel structures subjected to high temperatures considering the effect of creep. For this, it’s made an analysis of the displacements and varying in time of a fissured viscoelastic plate, besides an analysis of the mechanical behavior and the Energy Release Rate in a viscoelastic cylinder cracked under temperature variation, analyzing the behavior of simple thermo-rheologically materials, or that of complex thermo-rheologically materials. Moreover, is also made an analysis of the prediction of Energy Release Rate in a reactor pressure vessel of a PWR nuclear power plant and a study of the development of the displacements of a steel structure submitted to a fire situation, analyzing an influence of the contributing portions for the displacement. The main results indicate that the behavior of the viscoelastic structures present great variability over time and that the lack of consideration of viscoelastic displacement (creep) can generate errors considered in the evolution of the displacement of steel structures subjected to high temperatures.

O presente trabalho apresenta uma análise numérica do desempenho térmico de painéis construídos utilizando o sistema light steel framing (LSF) submetido a ação térmica decorrente de um incêndio. O objeto de estudo foram painéis utilizados na construção de duas casas modelo localizadas na Universidade Tecnológica Federal do Paraná campus Curitiba, construídas com materiais disponíveis comercialmente no Brasil e as análises utilizaram propriedades disponibilizadas pelos fabricantes e pela norma brasileira. A análise numérica foi realizada no software ANSYS, com base no método dos elementos finitos em análise térmica transiente. O modelo foi validado com base em comparação com análises experimentais pesquisadas na literatura. Quatro painéis obtidos das casas modelo foram analisados. Os painéis que utilizaram lã de PET para preenchimento da cavidade foram também analisados com preenchimento de lã de vidro. Um painel simples, com a cavidade preenchida por ar foi analisado para ser usado como referência. Por fim, com a utilização de coeficientes de redução da resistência ao escoamento propostos pela ABNT NBR 14323:2001, determinou-se a redução da resistência do aço do perfil de acordo com o tempo de exposição ao incendio e o tempo de resistência ao fogo dos perfis. Com base nos resultados obtidos é possível afirmar que mesmo para os paneis com pior desempenho, a proteção obtida pode ser suficiente, a depender do carregamento aplicado ao montante e do Tempo requerido de resistência ao fogo necessário. O presente trabalho apresenta informação relevante sobre o desempenho térmico em situação de incêndio do sistema LSF constituído com materiais brasileiros. The thermal performance of light steel framing (LSF) panels was the objective of this study. The study subject was panels used in the construction of two model houses located at Federal Technology University – Parana, built with materials commercially available in Brazil. The analysis was set with material properties from the manufacturer and in compliance with the Brazilian regulation, using the finite element method for a transient thermal analysis. The model validation was based on experimental tests available in the literature. Based on the validated model, the four panels have been analyzed. Two of the panels used PET wool in the cavity for insulation and the analysis was repeated with them replacing it for glass wool. A panel with no insulation was also analyzed to be used as reference. Based on the analysis results and the resistance reduction coefficients proposed by ABNT NBR 14323:2001, the resistance decrease of the studs due to the fire exposure and the panels resistance to fire were determined. Based on the obtained results, it can be affirmed that, depending on the applied load and the required Equivalent time of fire exposure, even the less protective configuration of the panels presented can be viable. The current study presented relevant information about the performance of LSF manufactured in Brazil when exposed to fire.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. O Light Steel Framing (LSF) é uma das soluções construtivas que vem ganhando cada vez mais espaço no cenário nacional e sendo bastante utilizada tendo em vista o crescimento populacional e a necessidade de atender a uma demanda crescente por habitações. Por se tratar de um sistema leve, que exige menos da fundação em comparação ao sistema tradicional de construção, e cujas cargas da estrutura são distribuídas uniformemente, é necessário que a fundação seja contínua em toda a sua extensão. Portanto, para este sistema, a fundação do tipo radier é bastante eficiente, além de ser muito empregada em casas térreas e sobrados constituídos por outros sistemas construtivos leves. De modo similar, uma mudança notável no setor da construção civil é relativa à crescente preocupação com o desempenho das edificações como um todo, principalmente, devido às exigências da norma de desempenho NBR 15.575. Dos vários fatores que interferem no desempenho térmico das edificações, a temperatura do solo nem sempre é considerada, porém sabe-se que é um fator que influencia no resultado final das trocas de calor do ambiente, principalmente, em edificações térreas. Desta forma, o objetivo deste trabalho é a avaliação do desempenho térmico de tipologias construtivas em LSF, que utilizam fundação em radier, levando em consideração a influência da temperatura do solo. O método adotado consiste na simulação numérica de uma edificação unifamiliar em Light Steel Framing por meio do software EnergyPlus com a utilização do pré-processador Slab. À partir das simulações foi realizada uma análise das temperaturas internas dos ambientes baseada nas exigências da norma de desempenho e considerando a interação da edificação com solo por meio do pré-processador, onde se verifica que a utilização do Slab proporciona resultados de temperaturas internas diferentes dos obtidos em uma simulações convencional, com variações que chegam a 4,5°C no verão e 2,1°C no inverno. The Light Steel Framing is one of the constructive solutions which has been conquering, each time, more space in the national scenario and has been largely used due to the population growth and the need to attend a big growing demand of constructions. Because of its light system, which demands less of the foundation compared to the traditional construction system, and whose structural loads are distributed equally, it is necessary that the foundation be continuous in its whole extent. Therefore the slab foundation is very efficient for this system. Besides that it is very used in ground floor houses and two-story houses built with other light construction systems. Similarly a noticeable change in the civil construction sector is related to the growing preoccupation with the performance of the buildings as a whole, especially due to the demands of the performance norm NBR 15.575. Of the various factors which interfere in the thermal performance of the constructions, the ground temperature is not always considered. However it is known that this factor influences the final result of the environmental heat changes, especially in ground floor houses. This way the objective of the research is the evaluation of the thermal performance of LSF constructive typology with slab foundation, taking into consideration the influence of the ground temperature. The adopted method consists in a numerical simulation of a one-family construction in Light Steel Framing using the EnergyPlus software with the pre-processor Slab. Starting the simulations an analysis of the internal temperature of the environment was done based on the norm demands of performance and considering the interaction of the building with the ground through the pre-processor, where it was observed that with the use of Slab internal temperature results were different from those obtained in a conventional simulation with variations reaching 4.5 ° C in summer and 2.1°C in winter.

Agradecimentos: The authors thank CAPES and V&M do Brasil Company for their financial support of this research Abstract: Herein is presented a numerical methodology for a static resistance analysis of symmetrically loaded multiplanar KK joints in circular hollow steel sections. This methodology addresses factors related to the simulation of KK joints such as the material properties, the boundary conditions, mesh generation and refinement, incremental load steps and failure criteria. An objective criterion is proposed to identify the two failure modes most often occurring in KK joints. Failure mode 1 is observed when two neighboring diagonal braces loaded in the same sense act as one brace penetrating the chord together. In the failure mode 2, excessive deformation is observed in the chord region between two neighboring braces, folding the chord wall. However, in some cases the failure mode is not easily identified or both failure types are present. The proposed criterion objectively identifies the failure mode. In order to compute the joint resistance, an important failure criterion often adopted in literature for uniplanar K joints is the one known as Lu's deformation. In this paper, a strategy is proposed, which is an extension of Lu's criterion for multiplanar KK joints COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Aberto

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. As estruturas mistas apresentam grandes vantagens quanto a aspectos estruturais e construtivos, sendo os conectores de cisalhamento determinantes para a obtenção da interação entre os materiais (aço e concreto) e para a distribuição dos esforços na estrutura, aproveitandose de forma efetiva da potencialidade de cada material constituinte da estrutura mista. Este trabalho, através de estudos experimentais e numéricos, apresenta o desenvolvimento de um conector de cisalhamento (conector treliçado) proposto para uso em vigas mistas de açoconcreto. O conector proposto é de fácil execução e pode servir como alternativa viável ao uso dos conectores stud bolt ou U. Foi idealizada uma geometria para o conector que propiciasse baixo custo de produção, facilidade de execução, maiores valores de carga resistente, eficiência quanto à resistência aos deslizamentos relativos entre o perfil metálico e a laje de concreto, bem como a eficiência quanto à resistência ao afastamento das lajes em relação ao perfil metálico (uplift). A fim de avaliar o comportamento dos conectores treliçados foram construídos 24 modelos experimentais, para ensaios tipo push-out, considerando diferentes diâmetros e configurações dos conectores de cisalhamento. Modelos numéricos foram idealizados e estudados através do Método dos Elementos Finitos (MEF), utilizando-se o software ANSYS e simulando-se ensaios de push-out em vigas mistas. Os estudos experimentais e numéricos possibilitaram a compreensão do comportamento dos modelos quanto à distribuição de tensões, deslizamento do perfil em relação às lajes dos modelos e afastamento das lajes em relação ao perfil metálico dos modelos. Os resultados das análises experimentais e numéricas proporcionaram uma visão global do funcionamento dos conectores stud e treliçados, com resultados significativos que evidenciaram vantagens do conector treliçado em relação ao conector stud, considerando os parâmetros analisados neste trabalho. Composite structures present great advantages in regards to structural behavior and the building process, and the shear connectors are the key to achieving interaction between the materials (steel and concrete) and distributing stresses throughout the structure, effectively increasing the potentiality of each material of the composite structure. This work, through experimental and numerical analyses, presents the development of a shear connector (lattice connector) proposed for use in steel-concrete composite beams. The proposed connector is easy to construct and can serve as a viable alternative to the use of the stud bolt or U connectors. Its geometry was conceived in order to bring about low production cost, ease of implementation, high load resistance values and efficiency regarding the relative slip between the metal profile and the concrete slab, as well as the efficiency and resistance to the pulling apart of the slab and the metal profile (uplift). In order to evaluate the behavior of lattice connectors 24 experimental models were built for push-out tests with different diameters and configurations of shear connectors. Numerical models that simulate push-out tests on composite beams were developed and studied through the Finite Element Method (FEM) with the use of the ANSYS software. The experimental and numerical studies made it possible to understand the behavior of the models relative to stress distribution, slip and uplift. The results of the experimental and numerical analyses provided an overview of the functioning of stud connectors and lattice, with significant results that showed advantages of the lattice connector relative to the stud bolt connector, considering the parameters analyzed in this study.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. A aderência é uma das características fundamentais do funcionamento do concreto armado como material estrutural, através da qual se transmitem esforços do concreto para o aço. Durante os últimos anos, várias pesquisas vêm estudando este fenômeno com a finalidade de estabelecer e determinar os parâmetros que permitam expressar a evolução da tensão de aderência em função do deslizamento da barra. Por outro lado, a criação e validação de modelos numéricos é de grande importância. Através da simulação numérica torna-se possível mensurar a influência de diferentes parâmetros e condições nas estruturas, em tempo reduzido. Este trabalho faz um estudo experimental das propriedades do contato aço-concreto, de forma que as mesmas possam ser utilizadas em modelos numéricos. Para este fim, inicialmente foram realizados ensaios de arrancamento direto em laboratório utilizando corpos de prova com diferentes geometrias e diferentes diâmetros de barra. Posteriormente, após a identificação dos parâmetros necessários à modelagem numérica foram realizadas simulações utilizando o Método dos Elementos Finitos de forma a verificar os resultados numéricos com os experimentais. Por outro lado, após uma série de análises, observou-se que o modelo numérico proposto conseguiu reproduzir com sucesso as principais características do arrancamento, especialmente antes da ruptura. The bond strength between steel and concrete is the main feature of reinforced concrete as structural material. Through it, the stresses are transferred from the concrete to the steel. During the last years, several investigations have been studying this phenomenon working to establish and to determine the parameters that define the evolution of bond stresses according to the rebar slipping. On the other hand, the development and validation of numerical models is also important. This allows estimating the influence of different parameters and conditions in a structure in reduced time. This work uses experimental results and numerical simulations to study the steel-concrete interface in order to find parameters to be used in structural analyses. For this purpose, pull-out tests were performed in laboratory using samples with different geometries and rebar diameters. After the identification of the most important parameters, numerical simulations using the Finite Element Method were performed with the aim to compare numerical and experimental results. After a series of analysis, it was observed that the simple proposed numerical model reproduces successfully main features of a pull-out test especially before bond failure.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. O projeto de arquitetura necessita ter como requisito a eficácia em seu processo de desenvolvimento, consorciando as diversas especialidades projetuais, a qualidade da representação e a busca pelo menor tempo de trabalho, de forma que seja inteligível e viável economicamente; com total respeito à legislação em vigor e aos melhores índices de conforto e segurança para os futuros usuários da edificação. Com base nestas necessidades, neste trabalho estuda-se o processo de projeto de arquitetura tendo como referencial a busca pelo adequado desempenho térmico, acústico, lumínico e antropométrico em edificações estruturadas em aço. Foram realizadas revisões bibliográficas nos temas correlatos, tais como: conforto ambiental, arquitetura em aço e processos de projeto. A pesquisa tem o intuito de compreender qual a importância dada ao conforto humano dentro do processo projetual. Após a fundamentação, com base nos dados descritos, foram esquematizados desenhos de processo projetual que buscam englobar todos os conceitos avaliados na pesquisa, de forma a dar prioridade ao conforto humano enquanto condição essencial para a eficácia do processo de projeto de arquitetura em aço. Sendo assim, os resultados compreendem a indicação e a conexão de requisitos e critérios de desempenho relacionados ao conforto térmico, acústico, lumínico e antropométrico dentro do processo de projeto de arquitetura com ênfase no sistema estrutural em aço. The architectural design has the effectiveness as the requirement for its process of development. It must connect different projective specialties, the quality of representation and the shortest timework, in order to be intelligible and economically viable, respecting the current legislation and the best comfort and security indexes for the future building users. Therefore, this work studies the process of architectural design in steel-structured buildings, taking into account the search for adequate thermal, acoustic, luminal and anthropometric performances. A literature review was addressed on the related topics, such as environmental comfort and design processes in architecture. This research aims to understand what the importance given to human comfort within the architectural design process. Forward to the systematic review, strategies for the projects development were proposed and an architectural design process for steel-structured buildings was outlined, which includes all the evaluated concepts, prioritizing human comfort as an essential condition for its effectiveness. Thus, the results included the indication and the connection of requirements and thermal, acoustic comfort, luminal and anthropometric performance criteria in the process of architectural design with emphasis on structural steel system.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. O presente trabalho consiste no estudo do comportamento não–linear geométrico de sistemas estruturais aporticados planos. Busca–se esclarecer aspectos pertinentes aos procedimentos normativos à luz de análises numéricas não–lineares com consideração de grandes deslocamentos, utilizando–se, para tanto, o esquema incremental–iterativo de Newton– Raphson com controle de carga, com atualização da matriz de rigidez a cada iteração e a abordagem corrotacional. Neste contexto, foi desenvolvida uma formulação capaz de modelar elementos com seções transversais de formas geométricas arbitrárias e variando genericamente ao longo do elemento. A validação da base computacional implementada foi feita através da comparação de análises estruturais realizadas pelo software SAP2000 (2013) e, quando pertinente, pelo TQS (2016). As aplicações focam em questões relacionadas ao projeto de estruturas em concreto armado e aço, e na avaliação da estabilidade global da estrutura. This work consists on the study of geometrically nonlinear planar frame structures. Among others, one aims at exploring relevant aspects of code-based specifications related to the nonlinear behavior of reinforced structures under large displacements. For that purpose, a co– rotational approach is incorporated into the Newton–Raphson process. Besides, a formulation capable of modeling elements with non-prismatic cross-sections and rigidity varying along their axis has also been developed. The validation of the computational code constructed has been carried out by means of comparisons to results obtained employing the SAP2000 (2013) and the TQS (2016) software. The applications focus on reinforced concrete and steel structures.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais As vigas alveolares são obtidas a partir de perfis de aço laminados padronizados, tipo I ou H. Esses perfis são cortados ao meio, no sentido longitudinal, de modo que as duas metades possam ser reposicionadas e soldadas mais afastadas uma da outra. Dessa maneira, obtém-se peças com uma série de aberturas na alma, com maior altura da seção transversal e com inércia superior, mantendo-se o mesmo peso do perfil de aço original. A colocaçlão de uma laje de concreto sobre a viga alveolar de aço proporciona vantagens construtivas e econômicas. Neste trabalho é apresentado um modelo analítico para o dimensionamento de vigas alveolares mistas. Sua capacidade de resposta frente aos diferentes modos de colapso foi verificada com auxílio de um modelo numérico. O modelo de elementos finitos apresentado e aprimorado neste trabalho foi inicialmente desenvolvido com auxílo do programa ABAQUS, no âmbito do Grupo de Pesquisa de Estruturas do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa - Brasil. Foram desenvolvidos estudos de caso com o objetivo de avaliar a capacidade do modelo analítico de representar os estados-limites típicos de vigas alveolares mistas, com base na comparação dos resultados obtidos com auxílio do modelo analítico e por meio do modelo numérico. Para desenvolvimento desses estudos considerou-se a variação de algumas características geométricas e mecânicas das vigas alveolares mistas que influenciam o seu comportamento estrutural, tais como: a geometria dos alvéolos, a relação entre vão e altura expandida da viga alveolar de aço, o grau de interação e a utilização de enrijecedores de alma. O modelo numérico deste trabalho é capaz de representar o comportamento estrutural de vigas alveolares mistas de aço e concreto de forma adequada, uma vez que apresentou cargas máximas, variação da rigidez e modos de colapso compatíveis com aqueles observados em estudos experimentais realizados por outros autores. O modelo analítico desenvolvido também é capaz de representar de forma satisfatória o comportamento estrutural de vigas alveolares mistas de aço e concreto, visto que os seus resultados foram próximos aos obtidos por meio dos modelos de elementos finitos para diferentes modos de colapso e parâmetros de projeto. Castellated beams are obtained from hot-rolled I or H steel sections. These profiles are split longitudinally following a defined pattern, in a way that the high points of the two halves can be welded together, obtaining a beam with regular web openings. This beam presents greater depth and higher moment of inertia, while maintaining the original profile weight. The placement of a concrete slab on the top of the castellated beam provides constructive and economic advantages. This work presents an analytical model for the design of composite castellated beams. The analytical model’s response to different failure modes was verified using a numerical model. The finite element model presented and improved in this work was initially developed with ABAQUS, within the Research Group for Structural Engineering of the Post-graduate Program on Civil Engineering at the Universidade Federal de Viçosa - Brazil. Case studies were performed in order to assess the analytical model’s capability to represent the typical limit states of the composite castellated beams, based on the comparison of the results obtained with the analytical model and those obtained by the numerical model. The variation of some geometrical and mechanical characteristics of the composite castellated beams that influence their structural behavior was done on the development of the case studies, such as the openings geometry, the span/depth ratio, the degree of connection and the use of web stiffeners. The numerical model proposed in this work is able to appropriately represent the structural behavior of composite castellated beams of steel and concrete, since it presented failure loads, stiffness variation and failure modes compatible with those observed in the experimental studies carried out by other authors. The analytical model developed is also capable of satisfactorily representing the structural behavior of the composite castellated beams of steel and concrete, since the results obtained using this analytical model were close to those obtained using the finite element models for different failure modes and design parameters.

A escolha do sistema estrutural e as decisões tomadas durante sua definição são feitas normalmente com base na experiência do projetista e, embora envolva aspectos técnicos, ainda é de caráter pessoal. Chegar à configuração ótima da estrutura manualmente, ou utilizando ferramentas clássicas de análise e dimensionamento, na prática é inviável, tendo em vista o rigor exigido para o cumprimento de prazos na realidade atual. Entretanto, os recursos de computação disponíveis permitem não somente o desenvolvimento de aplicações mais sofisticadas como também a integração de aplicativos, possibilitando a automatização de processos complexos que demandam a execução de grandes quantidades de cálculos, e viabilizando a obtenção de soluções mais otimizadas do que as que se consegue com os métodos convencionais. Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para análise e dimensionamento otimizados de estruturas planas de aço. Uma ferramenta computacional foi desenvolvida para avaliar o impacto da metodologia no dimensionamento de modelos estruturais de edifícios usuais em aço. Uma análise crítica dos atuais critérios e parâmetros de avaliação do desempenho de estruturas sujeitas ao ELS de deslocamentos horizontais foi realizada. Os resultados mostraram que a utilização da metodologia apresentou um impacto positivo no dimensionamento de estrutura planas de aço sujeitas a deslocamentos horizontais. When choosing the appropriated structural system, the engineer usually relies on his previous experiences. Although it involves a number of technical aspects, the decision making still personal. A structure optimum configuration cannot be acquired manually or with the aid of analysis and design tools, in view of project's tight deadlines nowadays. However, the available computing resources currently allow not only the development of more sophisticated applications as well as the integration of existing applications, enabling the automation of complex processes, which require the implementation of large amounts of calculations, and enabling the achievement of solutions that are more sophisticated or more optimized than those achieved with conventional methods. This paper presents a computer-assisted methodology for analysis and optimized design of steel frame structures. A software tool was developed to assess the impact of the methodology in the design of structural models of the usual steel buildings. A critical review of current criteria and evaluation parameters of the performance of structures subjected to horizontal displacements of Serviceability Limit State was held. The results showed that the use of optimized design methodology had a positive impact on the dimensioning of planar steel structure subjected to horizontal displacements.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-09-17T19:46:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Estudo de metodologias para o dimensionamento de vigas de aco e vigas mistas de aco e concreto com perfis celulares.pdf: 2078689 bytes, checksum: 9c23cf66603a5d2ae083c3541af3fb96 (MD5) Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2015-10-15T15:11:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Estudo de metodologias para o dimensionamento de vigas de aco e vigas mistas de aco e concreto com perfis celulares.pdf: 2078689 bytes, checksum: 9c23cf66603a5d2ae083c3541af3fb96 (MD5) Made available in DSpace on 2015-10-15T15:11:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Estudo de metodologias para o dimensionamento de vigas de aco e vigas mistas de aco e concreto com perfis celulares.pdf: 2078689 bytes, checksum: 9c23cf66603a5d2ae083c3541af3fb96 (MD5) Previous issue date: 2015 CAPES Atualmente, com o avanço da tecnologia de corte e solda, vigas com aberturas sequenciais na forma circular, denominadas vigas celulares, vêm sendo bastante utilizadas como vigas de edificações. As vigas alveolares podem ser projetadas como mistas quando existir uma conexão de cisalhamento entre o perfil de aço e a laje de concreto, podendo assim vencer vãos ainda maiores que os da viga mista convencional, dado ao aumento de rigidez proporcionado pela geometria do perfil alveolar. A NBR 8800:2008 e as normas internacionais não abordam vigas de aço e vigas mistas de aço e concreto com perfis celulares, o que contribui para que o seu uso seja limitado, havendo a necessidade de mais pesquisas sobre o comportamento estrutural e dimensionamento dessas vigas. Este trabalho visa apresentar metodologias e desenvolver ferramentas computacionais para o dimensionamento das referidas vigas. A aferição do programa computacional é realizada utilizando exemplos numéricos disponíveis na literatura e as metodologias de dimensionamento foram avaliadas por meio da comparação de seus resultados com resultados experimentais da literatura. Adicionalmente, foi realizado um estudo paramétrico para analisar a influência da geometria do perfil celular na carga última e no modo de colapso de uma série de vigas mistas com perfis celulares e laje mista de aço e concreto. Como resultado, as metodologias estudadas mostram que a utilização de vigas mistas com perfil de aço celular é vantajosa quando a razão entre vão e altura do perfil original, L/d, é maior que 20. Currently with the advancement of welding and cutting technology, beams with circular openings, called cellular beams, have been widely used. The cellular beams can be designed as composite beams when a shear connection exists between the steel section and the concrete slab, and thus achieve even greater spans than conventional composite beam, given the increased stiffness provided by the alveolar section geometry. The NBR 8800:2008 and international standards do not address cellular steel beams and cellular composite steel and concrete beams, which contributes to its use is limited, there is a need for more research on the structural behavior and design of these beams. This paper presents methodologies and develops computational tools for the design of such beams. The calibration of computational program was carried out using numerical examples available in the literature and design methodologies were evaluated by comparing its results with experimental results from the literature. In addition, a parametric study was performed to evaluate the influence of the cellular beam geometry on the ultimate load and failure mode of a series of composite cellular beams with composite slab. As a result, the methodologies studied show that the use of composite cellular beams is advantageous when the ratio between span and height, L/d, is greater than 20.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. O emprego da tecnologia de estruturas mistas apresenta vantagens significativas para a indústria da construção civil, em relação ao comportamento estrutural, e também quanto a aspectos construtivos. Os conectores de cisalhamento desempenham papel fundamental na solidarização dos materiais, no caso deste desta pesquisa o aço e o concreto, e portanto na qualidade da ação conjunta dos mesmos. Neste trabalho é apresentado um conector de cisalhamento composto por barra de aço CA-50 dobrada em formato próximo ao de uma treliça ou dente de serra, soldado a viga metálica. Foi realizado um estudo prévio da solução construtiva em modelo de elementos finitos, para determinação de seu potencial como objeto de estudo experimental. O estudo numérico mostrou que os conectores treliçados de diâmetro nominal acima de 12,5 mm apresentam resistência superior ao stud bolt, conector tomado como referência por ser o mais largamente empregado. A ductilidade se mostrou bastante semelhante entre os conectores, como pode ser observado nas curvas carga-deslizamento. Este comportamento motivou o estudo experimental de push-out em laboratório de três modelos do conector treliçado com diâmetro de 12,5 mm, seguindo o procedimento descrito na norma europeia EN 1994-1-1:2004 onde constatou-se uma carga final de ruptura bastante elevada e um comportamento rígido da conexão. The employment of composite structures technology presents many advantages to the construction industry, regarding the structural behavior and also the building process. The shear connectors play a fundamental role, causing the different materials, in the case of this research the steel and the concrete, to respond together, and therefore also determine the quality of this conjunct behavior. In this work a shear connector built from a CA-50 type rebar bent in a lattice or saw tooth form and welded to the steel profile is presented for the first time. A previous numerical study was made using the Finite Elements Method (FEM) to assert the connector’s potential and to justify experimental tests. The numerical study showed that the lattice connectors with diameters above 12,5 mm in diameter reach a final bearing load higher than that of the stud bolt connector, taken as the control as it is the most widely used. All the connectors revealed a similar ductility, as can be seen in the load-slip graphics. This behavior motivated the experimental push-out tests of three 12,5 mm diameter rebar specimens, in accordance with the EN 1994-1-1:2004 european code, where a very high bearing load was observed, as well as a rigid behavior of the connection.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais Este trabalho consistiu de um estudo amplo sobre o comportamento estrutural de vigas casteladas de aço com foco no Estado Limite de Flambagem do Montante de Alma (FMA). A pesquisa envolveu um programa experimental no qual 14 vigas de três padrões geométricos diferentes foram ensaiadas à flexão simples. O processo de análise experimental, que envolveu diversas etapas, desde a fabricação dos modelos e montagem dos experimentos até ao tratamento dos dados, evidenciou a importância do controle de qualidade na fabricação e do estabelecimento de valores para os limites de imperfeições geométricas iniciais para vigas casteladas. Os resultados experimentais permitiram a elucidação de diversas questões relacionadas ao comportamento estrutural de vigas casteladas sujeitas à FMA, bem como possibilitaram a calibração de modelos numéricos capazes de simular o comportamento da viga e o do montante de alma. Com os modelos numéricos realizados no ABAQUS foi realizado um estudo paramétrico cujos resultados viabilizaram a elaboração e ajustamento de modelos semiempíricos representativos das curvas de resistência à FMA para os principais padrões de vigas casteladas de aço. Os modelos propostos, para a determinação da capacidade resistente de vigas casteladas no estado limite último de FMA, permitem descrever de maneira realista o comportamento das vigas em regime elástico ou inelástico, possibilitando a obtenção de resultados mais econômicos e seguros que os dos modelos mais antigos existentes na literatura, contribuindo para o incremento da competitividade e da sustentabilidade da solução. Palavras-chave: vigas casteladas, flambagem do montante de alma, método dos elementos finitos, análise experimental, modelagem numérica, curvas de resistência. This work presents of an extensive study on the structural behavior of castellated steel beams (CSB) focused on the ultimate limit state of web-post buckling (WPB). The research involved an experimental program in which 14 beams from three different geometric patterns were tested in bending. The process of experimental analysis, which involved several steps, from manufacturing of models and assembly of experiments to the processing of data, highlighted the importance of quality control in manufacturing and the establishment of values for the limits of initial geometric imperfections for CSB. The experimental results elucidate various issues related to the structural behavior of CSB subjected to the WPB and allowed the calibration of numerical models to simulate the behavior of the beam and the web post. With the numerical models in ABAQUS was conducted a parametric study, which made possible the establishment and adjustment of representative semi-empirical models of the WPB resistance curves for the main patterns of castellated steel beams. The proposed models, to determine the bearing capacity of castellated beams in the ultimate limit state of WPB, allow realistically describe the behavior of these beams in elastic or inelastic regime, making possible to obtain more economical and safe results than older models in the literature, contributing to increase the competitiveness and sustainability of the solution. Keywords: castellated beams, web-post buckling, finite element method, experimental analysis, numerical modelling, buckling curves.

Orientador : Prof. Dr. Leonardo Fagundes Rosemback Miranda Co-orientador : Prof. Dr. Márcio Henrique de Avelar Gomes Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Construção Civil. Defesa: Curitiba, 20/01/2016 Inclui referências : f. 136-141 Area de concentração : Materiais e estruturas Resumo: A construção civil no Brasil necessita de uma reformulação para atender a crescimento populacional. Uma alternativa é a utilização de tecnologias com características industrializadas como o "light steel framing" (LSF) que é um sistema aberto, modular, de rápida execução, fácil manutenção e sustentável. Com a vigência da norma de desempenho, a NBR 15575 (ABNT, 2013), nasce uma necessidade de ciência sobre o desempenho dos sistemas. Materiais com características sustentáveis e de menor custo precisam ser avaliados de forma a contribuir para o avanço sustentável do LSF no Brasil, então o objetivo é avaliar o desempenho de alternativas para as vedações verticais externas em LSF com relação ao seu desempenho térmico e acústico visando menor custo e sustentabilidade. Os painéis possuem elementos constantes e variáveis como os isolantes e as massas para acabamento. Foram testados produtos industrializados, resíduo industrial, gesso acartonado moído e em pedaços (resíduo da construção) e materiais utilizados em outros sistemas construtivos. O desempenho térmico foi analisado segundo o procedimento 1A Simplificado - NBR 15575 (ABNT, 2013) e experimento onde comparou-se a diferença de temperatura com a medição da face interna enquanto que uma fonte de calor manteve a temperatura da face externa em 80oC por 60 minutos. O desempenho acústico foi analisado utilizando o método da função de transferência, já que os materiais reciclados não possuem índices para incrementar os cálculos ou simulações nos dois casos. Os resultados obtidos foram analisados pelo Processo de Análise Hierárquica (AHP) que determinou qual é o melhor painel. Quando o desempenho térmico é considerado o critério de maior importância, os painéis com acabamento na face externa (estuque sintético), massa látex PVA na parte interna e no interior do painel fibra cerâmica obtiveram o melhor desempenho. Para o desempenho acústico, o painel com lã de vidro no miolo obteve o melhor desempenho e quando o critério de maior relevância é o custo, os painéis com o interior preenchido com materiais reciclados obtiveram o menor valor. Palavras chave: light steel framing, desempenho térmico, desempenho acústico, materiais reciclados, reciclagem de materiais e materiais para isolamento, Abstract: Civil construction in Brazil needs a reformulation to attend the population growth. One of the options is the use of technologies with industrialized characteristics, such as "light steel frame"(LSF) which is an open system, modular, of fast execution, easy maintenance and sustainable. With the legality of the law performance , the NBR 15575(ABNT, 2013), the need of a study over the system's performance is born. Covering, isolation and finishing with sustainable characteristics and of low cost need to be appraised in a way to contribute to the sustainable advance of LSF in Brazil, therefore the goal is to evaluate the alternatives of performance for external vertical sealing in LSF with regards to its thermal performance and acoustic looking for low cost and sustainability. The frames have constant elements and changeable, like insulating materials and finishing batters. Were tested industrialized products such as glass wool and rock wool, ceramic fiber(industrial residue), crushed wall plaster(drywall) and in pieces(construction residues) and the acoustic stripe. the thermal performance was analysed according to procedure 1 A Simplified - NBR 15575 (ABNT, 2013) and the experiment, as well the acoustic performance that used the transfer function method, since the recycled materials do not have contents to increase the calculations or simulations. Were realized in sites with easy control of climate variables. In the thermal experiment measurements were done in one face, while the other source of heat kept the temperature from the opposite face in 80 C (176 F) for 60 minutes. The obtained results were analyzed by the Analytic Hierarchy (A.H.P.) that settled which is the best panel. When thermal performance is considered the criterion of biggest importance, the panels with synthetic stucco on the external face, PVA latex on the internal part and in the core ceramic fiber, obtained the best performance. For the acoustic performance, the panel with glass wool in the core obtained the best performance and when the criterion of relevancy is cost, the filled core panels with recycled material had the lowest cost. Key words: light steel frame, thermal performance, acoustic performance, recycled material to LSF and filling of the panel core.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. O presente trabalho tem como finalidade a implementação e a avaliação de estratégias numéricas para realizar análises estáticas avançadas de estruturas mistas de aço e concreto. Utilizam-se formulações não lineares baseadas no Método dos Elementos Finitos (MEF) acopladas ao Método da Rótula Plástica Refinado (MRPR). Consideram-se simultaneamente os efeitos de segunda ordem e da plasticidade, em termos nodais, em sistemas estruturais como vigas, pilares e pórticos. A perda gradual da rigidez à flexão, via MRPR, é determinada através da localização da combinação de esforços solicitantes dentro da curva de resistência, que relaciona esforço normal e momento fletor. Fez-se necessária então a definição dos limites de início de plastificação e da capacidade resistente da seção. Para tal, métodos simplificados, utilizando normas de projeto, e uma formulação generalizada, baseada na compatibilidade de deformações, foram introduzidos ao sistema computacional CS-ASA (Computational System for Advanced Structural Analysis). Utiliza-se o método iterativo de Newton-Raphson acoplado, ou não, a estratégias de continuação para a solução das equações não lineares global e local (a nível da seção transversal). Por fim, apresentam-se análises numéricas avançadas de sistemas estruturais de aço, de concreto e mistos de aço e concreto através da formulação implementada. Os resultados obtidos são comparados com respostas numéricas e experimentais presentes na literatura. This dissertation presents the computational implementation and evaluation of numerical strategies to perform advanced static analysis of composite steel-concrete structures. Nonlinear finite element formulations coupled with Refined Plastic Hinge Method (RPHM) are used. Second order effects and nodal concentrated plasticity are simultaneously considered in structural systems such as beams, columns and frames. In RPHM approach, the gradual decrease of nodal stiffness is determined by the location of internal forces combination within the full yield curve relating axial force and bending moment. Therefore, it is necessary to define the full and initial yield section interaction curves, and thus simplified method using design codes and a generalized formulation based on strain compatibility method were introduced and implemented on the computer system CS-ASA (Computational System for Advanced Structural Analysis). The Newton-Raphson method with path-following strategies is adopted to solve nonlinear global and local (in cross section level) equations. Finally, advanced nonlinear analysis of steel, concrete and composite steel-concrete structural systems are performed through the presented numerical formulation and the results obtained here are compared with experimental and numerical data given in the literature.

Orientador: João Alberto Venegas Requena Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Sistemas mistos e híbridos aço/concreto tem sido objeto de diversos estudos pela comunidade científica. Estruturas de aço e de concreto armado tem vantagens que podem ser maximizadas e desvantagens que podem ser minimizadas por meio da associação de ambos, não apenas em termos estruturais, mas também nos aspectos construtivos, funcionais e estéticos. O resultado da eficácia dessa associação é um número crescente de edifícios de múltiplos andares com estruturas híbridas, principalmente no exterior, mas ainda não contemplado nas principais normas, inclusive internacionais. Com base em sistemas híbridos inovadores atualmente em desenvolvimento pela comunidade científica européia, este trabalho pretende apresentar o comportamento híbrido em painéis de contraventamento submetidos à ação do vento compostos por paredes de cisalhamento com lintéis de aço embutidos, simplesmente articulados a colunas mistas em ambos os lados da parede, aqui definido como Sistema Híbrido de Contraventamento. A estrutura metálica e mista é modelada em elementos de barras e as paredes são modeladas em elementos finitos. Discute-se, além do sistema construtivo cuja parede é erguida após a montagem da estrutura metálica sem ligações engastadas, sua concepção preliminar, sua eficiência, limitações e seu comportamento aos esforços, deslocamentos, reações verticais e momentos nas bases, avaliados por meio de análise linear estática e análise de primeira e segunda ordem. O projeto da ligação dos lintéis embutidos nas paredes de concreto também é avaliada através da abordagem apresentada pelo AISC, utilizando ou não conectores de cisalhamento tipo stud bolt. Para um edifício de vinte pavimentos, três diferentes configurações de paredes de concreto, quinze diferentes perfis dos lintéis de aço e nove diferentes afastamentos entre colunas e paredes são analisados, totalizando quatrocentos e cinco modelos de cálculo cujos resultados do estudo de caso, analisado por meio de ferramenta de regressão e derivadas levam às configurações mais eficazes para esse sistema híbrido Abstract: Currently, mixed and hybrid steel / concrete systems have been the object of several studies by the scientific community. Steel structures and reinforced concrete have advantages that could be maximized and disadvantages that could be minimized by this association, not only in structural terms, but also in construction, functional and esthetic aspects. The result of the effectiveness of this association is an increasing number of multi-storey buildings with hybrid steel-concrete structures, especially abroad, but not yet contemplated in the main standards including international standards. Based on innovative hybrid systems currently under development by the European scientific community, this work is about the hybrid behavior of structural systems under wind loads that consisting on one shear wall and steel link beams, simply articulated to the lateral composite columns, on both sides, here defined as a hybrid steel concrete structural system. The steelwork and mixed structures are modeled like bar elements and the walls are modeled using finite elements. Are discussed, in addition to building system whose wall is built after installation of the steel structure without rigid connections, their preliminary design, their efficiency, limitations and behavior to bending moment, shear force, displacement, vertical reactions and moments on the bases, evaluated by linear static analysis, and first and second order. The project of the connection between steel beams and concrete walls are also rated by the approach presented by the AISC, using stud bolts or without shear connectors. For a twenty floors building, three different configurations of concrete walls, fifteen different profiles of steel link beams and nine different gaps between columns and walls are analyzed. Four hundred five design models was analyzed by regression tools, trend lines and derivative that leads to more effective for this hybrid system, purposely designed to work mainly the bending moment Mestrado Estruturas Mestre em Engenharia Civil

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-04Bitstream added on 2014-06-13T18:34:25Z : No. of bitstreams: 1 000743465.pdf: 3499397 bytes, checksum: a57637cbcd33ddad6880867484cb7a63 (MD5) Este trabalho faz parte de um programa de pesquisa da soldagem GMAW-P no modo pulsado em aço estrutural, tem por objetivo avaliar as propriedades mecânicas, especificamente e resistência mecânica, a tenacidade ao impacto e dureza, de juntas soldadas pelo referido processo, com variações na corrente de pico, tempo de pico e na temperatura do tratamento térmico de pré-aquecimento. O procedimentode soldagem prevê a realização das soldas em dois países em juntas com chanfro em X, angulo de 60º, preparadas tiras do aço estrutural de alta resistência e baixa liga - ARBL, denominada COS-AR 50 com 16 mm de espessura. O material de adição a ser usado é um eletrodo de alma metálica AWS E70C-6M, no diâmetro de 1,2 mm, associado à proteção gasosa de CO2. Após a realização dos ensaios, os resultados foram correlecionados com as microestruturas desenvolvidas tanto no metal de solda (MS) quanto na zona afetada termicamente (ZTA) This study is part of a GMAW-P welding research program at a pulsed way in structural steel. It has the objective to evaluate the mechanical properties, specifically the mechanical resistance, the lenacity to the impact and hardness of joints welded by the mentioned process with variations in the peak power, peak time and in the thermal treatment temperature of pre-heating. The welding procedure forecasts the achievement of welds in two steps with bevel in X, bend of 60º, prepared stripes of the high resistance structural steel and low bind - ARBL, denominated COS-AR 50 with 16 mm of thickness. The addition material to be used is an electrode of AWS E70C-6 metallic soul, diameter 1,2 mm, associated to the gas protection of CO2. After the achievement of the tests, the results will be correlated with the microstructures developed in both weld metal (WM) amd in the heat affected zone (ZAC)

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. Uma análise estrutural rigorosa é de fundamental importância para o projeto e o desempenho adequado ao longo da vida útil de uma estrutura. Os pórticos de aço são uma excelente solução estrutural para os mais variados tipos de construções. Sua concepção estrutural e forma esbelta compõe uma estrutura leve, econômica, eficiente e de montagem rápida. Em algumas situações, esses pórticos de aço são submetidos a solicitações dinâmicas com intensidade suficiente para provocar deformações permanentes e danos localizados na estrutura que podem levar ao seu colapso parcial ou total. Dessa forma, projetar estruturas idealizando o comportamento elástico do material nessas situações tende a ser antieconômico. Assim, é aceitável que haja certa quantidade de dano nas estruturas em situações de carregamento extremo, desde que esses não coloquem em risco a segurança da edificação. Desse modo, esta dissertação tem como objetivo avaliar o comportamento não linear de estruturas de aço sob a ação de excitações dinâmicas extremas, explorando a capacidade de amortecimento histerético da estrutura em decorrência da energia absorvida durante o processo de deformação plástica de seus membros estruturais, com a consequente redistribuição de esforços internos e formação de rótulas plásticas. As análises dinâmicas inelásticas de segunda ordem são realizadas através do programa computacional CS-ASA (Silva, 2009), utilizando o método da rótula plástica refinada. Situações práticas envolvendo cargas de impactos e sismos são avaliadas no decorrer do estudo, evidenciando o amortecimento histerético introduzido na estrutura devido à consideração do escoamento parcial das seções transversais e a boa representação das respostas transientes não lineares obtidas com o método da rótula plástica refinada quando comparado à outras análises numéricas e estudos experimentais. Rigorous structural analysis is of fundamental importance when designing structures and also for guarantying proper performance. Steel frames are an excellent structural solution for various types of buildings. Its structural design and slender shape configure a light, economical, efficient and quickly assembled structure. In some situations, these steel frames are subjected to a dynamic load level that can cause permanent deformation and localized damage in the structure which may lead to its partial or total collapse. However, elastic design to overcome this behavior tends to be uneconomical. Thus, a certain amount of damage due to extreme loading is acceptable, provided the safety of the building is not jeopardized. This work aims to evaluate the nonlinear behavior of steel structures under dynamic excitation, exploiting the structural hysteretic damping. Such damping is related to the structural plastic deformation and its inherent energy absorption, with consequent redistribution of internal forces and formation of plastic hinges. The refined plastic-hinge method is used for the second order inelastic dynamic analysis, performed via computational interface CS-ASA (Silva, 2009). Real impact loading and seismic data were used during the study and demonstrate the relation between hysteretic damping and the consideration of material yielding of the cross sections. Good representation of the nonlinear transient responses was obtained with the refined plastic-hinge method when compared to other numerical analysis and experimental studies.

Orientador: João Alberto Venegas Requena Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Este trabalho trata da análise numérica de segunda ordem de pórticos planos de estruturas de aço. A norma brasileira ABNT NBR8800:2008 recomenda o uso de análise de segunda ordem para qualquer estrutura sempre que os deslocamentos afetarem de forma significativa os seus esforços internos, e apresenta um processo analítico simplificado para obter a análise de segunda ordem de pórticos planos de estruturas de aço. Como se trata de um processo analítico e aproximado, além de trabalhoso, propõe-se neste trabalho um processo numérico de análise de segunda ordem, utilizando o processo das funções de rigidez com a hipótese dos pequenos deslocamentos, com a finalidade de determinar os esforços para verificação de perfis de pórticos planos, de forma rápida, precisa e automática. Utilizaram-se as simplificações da norma brasileira para a consideração das imperfeições iniciais geométricas e de material. Desenvolveu-se também, dentro do programa, a verificação de perfis laminados de aço para análise de primeira e segunda ordem. Exemplos de pórticos são apresentados para validação dos resultados dos esforços obtidos numericamente pelo programa de computador desenvolvido e para compará-los com os obtidos pelo método de cálculo analítico simplificado indicado pela referida norma Abstract: This work approaches numerical second order analysis for steel plane frames. The Brazilian standard ABNT NBR8800:2008 specifies use of second order analysis for any structure where the displacements significantly affect their internal forces and presents a simplified analytical process to obtain second order analysis for steel plane frames. As it is a laborious approximated analytical process, it is proposed in this work a numerical second order analysis method, using rigidity functions process, with hypothesis of small displacements, in order to determine the forces to design plane frames profiles, by a quickly, accurately and automatically way. It was used simplifications of the Brazilian standard for consideration of initial geometric and material imperfections. Also, it was developed inside the software, verification of hot rolled steel profiles for first and second order analysis. Frame examples are presented to validate the results of efforts obtained numerically by the developed software and to compare them with those obtained by the simplified analytical method presented in the standard. Mestrado Estruturas Mestre em Engenharia Civil

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. A indústria da construção é responsável por vários impactos ambientais, sociais e econômicos, sendo um dos principais setores consumidores de recursos e geradores de resíduos. Em virtude do aumento do número de edifícios demolidos e da evolução das preocupações ambientais, o conceito de desconstrução vem surgindo como uma alternativa à demolição. A desconstrução pode ser descrita como a desmontagem cuidadosa de um edifício de modo a tornar possível o reuso de seus componentes ao fim da vida útil da edificação. No Brasil, estudos sobre reciclagem e reaproveitamento de materiais de construção vêm sendo desenvolvidos e publicados há algum tempo. Entretanto, temas como desconstrução e Projeto para Desconstrução (PpD) ainda são pouco discutidos e pesquisados. Em razão do aumento dos índices de construções em aço no país e dessas construções poderem apresentar alto potencial de reuso, propõe-se, como objetivo principal deste trabalho, o desenvolvimento de um sistema de análise aplicável a edifícios estruturados em aço já existentes ou em fase de projeto para classificar o potencial de desconstrução dos componentes ou elementos estruturais em aço. Após uma análise dos sistemas de avaliação do potencial de desconstrução encontrados na literatura foram definidos dois sistemas distintos para desenvolvimento desse trabalho: 1) um sistema simplificado de classificação baseado em pontuações pelas avaliações das características estabelecidas e 2) um sistema baseado em modelos de lógica fuzzy aplicados no programa MatLab com método de defuzzificação Centróide e Média dos Máximos (MOM). A partir dos principais critérios de PpD as características a serem consideradas nos sistemas de análise foram selecionadas e seus parâmetros de avaliação foram definidos. Um estudo de caso da desconstrução de um ginásio poliesportivo estruturado em aço foi aplicado nos sistemas de análise. Dados fictícios também foram simulados para avaliar os sistemas de avaliação desenvolvidos. O sistema de classificação baseado em pontuação apresentou-se eficiente e de fácil análise, com resultados compatíveis com o esperado. O sistema baseado em modelos com lógica fuzzy mostrou resultados satisfatórios para avaliação com defuzzificação MOM e resultados não satisfatórios para defuzzificação Centróide. Concluiu-se que ambos os sistemas de análise podem ser usados como ferramenta de avaliação da desconstrução. No entanto, para a utilização dos modelos em lógica fuzzy desenvolvidos recomenda-se utilização da defuzzificação MOM. The construction business is responsible for affecting the environmental, social and economic sectors. It is also one of the main industries which consumes both resources and waste generators. Due to the increase in the number of buildings demolished and the constant awareness about the current environmental situation, the concept of deconstruction is emerging as an alternative to demolition. Deconstruction can be described as the careful disassemble of a building in order to reuse building components at the end of the useful life of the building as possible. In Brazil, studies on recycling and reuse of building materials have been developed and published some time ago. However, several issues such as deconstruction and Design for Deconstruction (DfD) are still poorly researched and discussed. Due to the increase in the rate of steel constructions within the country and also the fact that these buildings may present a high potential for reuse, this study shows a proposal of developing an analysis system which can be applied to steel buildings both existent or under construction. This will allow to classify their deconstruction potential of structural steel components or elements. After an analysis of several evaluation systems for the deconstruction potential reported in the literature it was possible to define two separate systems for development of this study: 1) a simplified rating system based on given scores for the assessment of the characteristics established and 2) a system based on fuzzy logic models applied on MatLab software with defuzzification methods Centroid and Middle of Maximum (MOM). From the main DfD criteria the characteristics which have to be considered in the analysis systems were selected and their evaluation parameters defined. A case study of the deconstruction of a gymnasium structured with steel was used in the system analysis. Mock data was also used to evaluate the developed analysis systems. The rating system based on score has shown to be efficient and easy to analyze, presenting results in concordance with the expected ones. The system based on fuzzy logic models has shown satisfactory results for the evaluation with MOM defuzzification and non satisfactory results for Centroid defuzzification. It was concluded that both systems of analysis may be used as an evaluation tool for deconstruction. However, when using developed fuzzy logic models it is recommended to use MOM defuzzification

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013. Quando o fenômeno do incêndio ocorre em estruturas de aço, com o aumento da temperatura, ocorre uma debilitação das propriedades mecânicas do aço, provocando colapsos estruturais. Para se evitar efeitos catastróficos durante a ação do fogo, é importante e necessário o conhecimento sobre o comportamento dessas estruturas em situação de incêndio. O interessante, porém, não é que essa prevenção seja apenas feita, mas sim, que seja realizada de uma forma não tão conservadora e mais próxima da realidade. Ou seja, o objetivo é que essa prevenção seja otimizada e que se tenham menos gastos possíveis. Com esse intuito, nesse trabalho é feito um estudo numérico e analítico sobre o comportamento de vigas de aço, em perfil I, submetidas a situações de incêndio natural e com carga uniformemente distribuída. É feito um estudo sobre o fenômeno do incêndio, seus tipos de modelos, a degradação das propriedades do aço com o aumento da temperatura, a segurança contra o incêndio, isolamento térmico de estruturas e os mecanismos de transmissão de calor. É proposta uma formulação analítica através do método da energia para determinação da carga crítica nominal uniformemente distribuída na viga de aço, levando-se em conta a instabilidade lateral com flexo-torção. Esta formulação leva em consideração o aquecimento desigual das mesas do perfil I. Também é estudada a formulação desenvolvida por Silva em sua dissertação, mas considerando o fenômeno do incêndio, e é apresentado como a Norma Brasileira determina a carga crítica para esse caso. São apresentados quatro casos de estudo com perfis de aço diferentes e cada caso subdividido em análises com proteção térmica e sem proteção térmica. Esses casos possuem diferentes cargas de incêndio e graus de ventilação, resultando em diferentes incêndios naturais. As cargas críticas nominais resultantes da formulação proposta são maiores que aquelas calculadas pela Norma Brasileira. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT When the fire phenomenon happens on steel structures, with increasing temperature, there is a weakening of steel mechanical properties causing structural collapses. To avoid catastrophic effects during the fire action, it is important and necessary to know about these structures behavior under fire conditions. However, the interesting thing is not that such prevention is merely done. Rather, it is performed in such a way that is not so conservative and it is closer to reality. In other words, the aim is that this prevention be optimized and that do not spend so much on the budget. With this aim, in this work it is done an analytical and numerical study about steel I-beams behavior under natural fire situations and with uniformly distributed load. It is done a study about fire phenomenon, its model types, the weakening of steel properties with temperature increase, the safety against fire, thermal insulation of structures and the mechanisms of heat transfer. It is proposed an analytical formulation, based on the energy method, for determination of uniformly distributed critical load on steel beam, taking into account the lateral flexural-torsional buckling (LTB). This formulation considers the unequal heating of flanges. The formulation developed by Silva on his dissertation is also studied, but considering fire phenomenon, and it is shown how Brazilian standard determines the critical load for this case. Four study cases are presented with different steel sections and each case is subdivided into analyses with and without heat protection. These cases have different fire loads and different aeration ratios, resulting in different natural fires. The resulting nominal critical loads from the proposed formulation are higher than those calculated by Brazilian Standard.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The pre design consists of initial estimate of the cross section dimensions of structural elements. For the architect, it has the important function of enabling more real the design of the building. It also helps to understand the behavior of the structure, leading to a coherent and functional design. To the structural engineer, the pre design enters as a tool for determining the dimensions of cross section, that is needed in the design process. In most cases, the pre design is done based the intuition and experience of the engineer. In this work, the formulations and analysis are mainly discussed for common buildings, where the material of the structure is steel, wood or concrete. The calculation of the section is made from the designed structural project, which defines the spans, supports and loads. The dimensions are obtained from the formulations of the Strength of Materials, easy to use and understand, and empirical formulations, where support and loadings conditions are defined in a simplified manner. The updating parameter for approximate formulations is the design traditionally done according to the standards. Analyzes are also make of the pre design formulations for existing buildings as a way of measure their approach to practical the structural designs. The results show that it is possible to create simple formulas for pre design, leading to a good approximation of design values, which makes this approach a useful tool in architectural design. O pré-dimensionamento consiste numa estimativa inicial das dimensões das seções dos elementos estruturais. Para o arquiteto, ele tem a importante função de permitir a concepção do projeto arquitetônico de maneira mais real. Além disso, também auxilia no entendimento do comportamento da estrutura, levando a uma concepção coerente e funcional. Para o engenheiro que desenvolve cálculo estrutural, o pré-dimensionamento entra como ferramenta de determinação da seção das peças, o que é necessário no dimensionamento. Na maioria dos casos, o pré-dimensionamento é feito com base na intuição e experiência do engenheiro. Neste trabalho as formulações e análises são enfocadas principalmente para edificações comuns, onde o material da estrutura portante é o aço, a madeira ou o concreto. A obtenção da seção das peças é feita a partir do projeto estrutural concebido, o qual define os vãos, os apoios e os carregamentos. As dimensões são obtidas de fórmulas da Resistência dos Materiais, de fácil utilização e compreensão, e de fórmulas empíricas, onde as condições de apoio e de carregamento são definidas de maneira simplificada. O parâmetro de ajuste e balizamento das fórmulas aproximadas de pré-dimensionamento é o dimensionamento, feito tradicionalmente segundo as normas. Além disso, as fórmulas foram reajustadas a partir das dimensões de estruturas de edifícios existentes, como uma forma de medir sua aproximação ao cálculo estrutural realizado na prática. Os resultados mostraram que é possível criar fórmulas simples de pré-dimensionamento, que levam à uma boa aproximação aos valores de projeto, o que torna esta abordagem uma ferramenta útil na concepção arquitetônica. Mestre em Ciências

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. A industrialização da construção civil, sobretudo nas construções estruturadas em aço, é um processo consolidado em países como Inglaterra, Japão e Estados Unidos. Além de um grande índice de industrialização, que abrange desde os insumos utilizados no canteiro de obras até os processos de concepção e execução da edificação, nestes países o percentual de obras em aço gira em torno de 50% a 65% do total de edificações construídas, enquanto no Brasil apenas 12% das obras adotam este sistema estrutural (IBS, 2011). O processo de concepção e execução deste tipo de edificação vem se aproximando cada vez mais dos processos de Desenvolvimento de Produto e Produção em série, que são adotados em outros setores da indústria. Desta forma, são ofertados no mercado, produtos, sistemas construtivos, módulos e até mesmo edificações "prontas" que são apresentadas em projeto ao cliente e podem sofrer certo grau de customização. O panorama da construção civil no Brasil mostra-se bastante diferente, com a cultura do fazer artesanal ainda muito arraigada tanto no que se refere aos materiais, quanto aos processos que envolvem a concepção e execução de uma edificação. Apesar de apresentar exemplos relevantes de obras industrializadas, o cenário nacional ainda é carente de efetivas ações de implementação deste sistema construtivo. O presente trabalho propõe-se a desenvolver uma pesquisa abrangendo a industrialização das construções em aço, as metodologias de Desenvolvimento de Projeto de Produto, Produção em Série e Customização em Massa, a fim de criar um referencial teórico para o desenvolvimento de um sistema estrutural modulado e padronizado para edificações em aço que possibilite flexibilidade de customização a fim de poder ser adotado em diferentes tipologias, demandas e terrenos. The industrialization of civil construction, particularly in steel-structured buildings, is a consolidated process in countries like England, Japan and United States. In addition to a large level of industrialization, which ranges from the inputs used in the construction site to the processes of design and execution of the building, in these countries the percentage of buildings in steel is around 50% to 65% of the total of edifications built, while in Brazil only 12% of the constructions adopt this kind of structural system (IBS, 2011). In those countries, the process of conceiving and carrying out this kind of construction is increasingly approaching the serial product development and production processes that are adopted in other sectors of industry. In this way, the market offers products, constructive systems, modules and even “ready-for-use” buildings that are presented to the customer at the designing stage and may allow some degree of customization. The perspective of civil construction in Brazil is quite different, with its handicraft culture yet very deep-rooted both with regard to the materials and the processes that involve the conceiving and the erection of a building. Although presenting relevant examples of industrialized edification works, the Brazilian scenario still lacks effective actions to implement this constructive system. This article proposes to develop a survey covering the industrialization of steel constructions, methodologies of product design development, serial production and mass customization in order to create a theoretical framework for the development of a modulated and standardized structural system to be used in steel buildings, that allows flexibility for customization in order to be able to be adopted in different typologies, demands and terrains.