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Pesquisa sem auxílio de agências de fomento A contribuição das paredes de alvenaria para o aumento da rigidez de pórticos preenchidos submetidos a ações horizontais tem sido verificada ao longo das últimas décadas por diversos autores ao redor do mundo. Entretanto, apesar de conhecidos os benefícios da associação de pórticos com alvenarias, esse sistema estrutural ainda é pouco utilizado de forma prática, devido à complexidade do comportamento de pórticos preenchidos e a falta de modelos analíticos que forneçam resultados precisos e sejam de fácil aplicação. Nesse contexto, o presente trabalho possui como objetivo contribuir para o desenvolvimento de análises numéricas de edifícios com alvenarias participantes, apresentando a influência da consideração da alvenaria como material de comportamento ortotrópico e propondo um procedimento para a elaboração de modelos com múltiplas diagonais equivalentes para a consideração das alvenarias participantes. Foram simulados diversos pórticos de concreto armado preenchidos com alvenarias participantes, submetidos a ações horizontais, modelados com o emprego do Método dos Elementos Finitos (MEF) e com Modelos de Diagonal Equivalente (MDE). Com relação à ortotropia, verificou-se que a consideração da alvenaria como material de comportamento ortotrópico pode impactar de maneira significativa nos resultados dos modelos numéricos. Já a respeito dos modelos de múltiplas diagonais desenvolvidos neste trabalho, esses consistem em modelos com duas e três diagonais equivalentes, em que as excentricidades das diagonais são calculadas em função da largura da diagonal equivalente do MDE clássico. Foram investigadas a influência da consideração das expressões de Mainstone (1974), Durrani e Luo (1994) e do procedimento da ABNT NBR 16868-1 (2020) para o cálculo da largura equivalente, e também a influência da rigidez das alvenarias na qualidade dos resultados fornecidos pelos modelos desenvolvidos, comparando com resultados de referência obtidos com o MEF. Concluiu-se que, para os pórticos preenchidos analisados, os modelos com múltiplas diagonais forneceram resultados mais satisfatórios que o modelo clássico na obtenção de deslocamentos horizontais e esforços dos elementos do pórtico. Notou-se também que a rigidez da alvenaria participante influenciou nos resultados, visto que os modelos desenvolvidos forneceram valores mais próximos aos de referência para alvenarias com menor rigidez. The contribution of masonry walls to increase the stiffness of infilled frames under lateral loading has been verified over the last decades by several authors around the world. However, despite the known benefits of the interaction between the infill masonry and the surrounding frame, this structural system is still barely applied in a practical way, due to the complexity of the behavior of infilled frames and the lack of analytical models that possess the necessary simplicity and the required accuracy to be used in everyday engineering practice. In this context, the present work aims to contribute to the development of numerical analysis of buildings with participating masonry, presenting the influence of considering masonry as a material with orthotropic behavior and proposing a procedure for the elaboration of equivalent multi-strut models for the consideration of participating masonry. Several reinforced concrete frames infilled with participating masonry were simulated, under lateral loads, modeled using the Finite Element Method (FEM) and Equivalent Strut Models (ESM). In relation to masonry orthotropy, it was found that the consideration of masonry as a material with orthotropic behavior can significantly impact the results of numerical models. Regarding the multi-strut models developed in this work, these consist in models with two and three equivalent struts, in which the eccentricities of the struts are calculated from the equivalent strut width of the classic single-strut model. The influence of the consideration of Mainstone (1974) and Durrani and Luo (1994) expressions and the procedure of the brazilian code ABNT NBR 16868-1 (2020) for the calculation of the equivalent width were investigated, as well as the influence of the stiffness of the masonry on the quality of the results provided by the developed models, comparing with reference results obtained with the FEM. It was concluded that, for the infilled frames analyzed, the multi-strut models provided more satisfactory results than the classic single-strut model for the obtainment of lateral displacements and internal forces in the frame elements. Also notable that the stiffness of the participating masonry influenced the results, since the developed models provided closer values to the reference for masonry with lower stiffness. Dissertação (Mestrado)

As ligações viga-pilar são regiões denominadas descontínuas e, portanto, devem ser dimensionadas pelo método de bielas e tirantes. No entanto, além dessas ligações não serem verificadas em projetos usuais, observa-se uma deficiência de estudos considerando casos em que a viga gera flexão na direção de menor inércia do pilar. Neste trabalho foi analisado o comportamento estrutural de ligações viga-pilar extremo de pórticos de concreto armado considerando essa situação. Foram avaliadas as ancoragens das armaduras positiva e negativa, a configuração do fluxo de tensões no concreto e o modelo de bielas e tirantes. Para isso, foram desenvolvidos modelos numéricos em elementos finitos, de pórticos variando dimensões para a viga e o pilar. Foram consideradas situações com e sem a presença de grampos de ancoragem. Foi constatado que modelos com flexão na direção de maior rigidez do pilar apresentaram maior resistência que quando fletidos na menor rigidez, o que confirma a necessidade de se considerar a rigidez do pilar para a correta determinação dos esforços nas vigas. A armadura negativa apresentou deformações de tração elevadas somente em alguns casos de flexão na direção de maior rigidez do pilar sendo que esses valores não foram significativos ao longo do prolongamento após o gancho. Para todos os casos, a armadura positiva se mostrou comprimida junto ao apoio e os grampos não foram solicitados à tração da maneira esperada e não influenciaram o resultado. Conclui-se que existe uma superestimação dessa armadura pelos critérios normativos, uma vez que não se considera redução da mesma quando se tem momento negativo na ligação. Os modelos de bielas e tirantes apresentaram boa correlação com os valores numéricos, indicando valores a favor da segurança para os momentos negativos na ligação. Palavras-chave: Ligação viga-pilar. Ancoragem. Modelagem numérica. Modelo de bielas e tirantes. The beam-column joints are called discontinuous regions and, therefore, must be dimensioned by the strut and tie method. However, in addition to these joints not being verified in usual projects, there is a lack of studies considering cases in which bending occurs towards the lower inertia of the column. In this study, the structural behavior of exterior beam-column joints in reinforced concrete frames was analyzed. The positive and negative reinforcements anchorages, the stress flow configuration in the concrete and the strut and tie model were evaluated. For this, numerical models in finite elements were developed, considering frames with different dimensions for the beam and the column. Situations with and without the presence of anchorage clamps were considered. It was found that models with bending towards column higher stiffness showed greater strength, which confirms the need to consider the column stiffness to the correct determination of efforts in the beam. The negative reinforcement showed high tensile strain only in some cases of bending towards column higher stiffness, and these values were not significant along the extension of the hook. In all cases, the positive reinforcement close to the support was compressed, the clamps were not requested in tension as expected and did not influence the result. It is concluded that there is an overestimation of this reinforcement by the normative criteria, since it is not considered a reduction of it when there is a negative moment in the joint. The strut and tie models showed good correlation with the numerical values, indicating values in favor of safety for the negative moments in the joint. Keywords: Beam-column joint. Anchorage. Numerical modeling. Strut and tie model.

Orientador : Nilson Tadeu Mascia Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola Doutorado

Orientador: Maria Cecilia Amorim Teixeira da Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: O presente trabalho apresenta um procedimento numérico que tem como finalidade otimizar as estruturas formadas por pórticos planos de concreto armado. A função objetivo da otimização é o custo total da estrutura. As formas de madeira, o volume de concreto e as armaduras são os itens que fazem parte do custo e, portanto, as variáveis a serem otimizadas. O pórtico plano é calculado pelo Método dos Deslocamentos, que se mostra mais apropriado para implementação computacional. A otimização é efetuada por duas maneiras: inicialmente é utilizado um processo iterativo, onde todas as combinações possíveis de seções transversais de vigas e pilares pré-estabelecidas são testadas e então armazenadas em um banco de dados. Em seguida, a técnica de Algoritmos Genéticos é utilizada com o intuito de estabelecer as melhores combinações entre seções transversais das vigas e seções transversais dos pilares. Todas as etapas, desde a análise estrutural do pórtico plano até o dimensionamento otimizado dos elementos estruturais, foram sistematizadas por meio de dois programas computacionais (Otimo_Iterativo e Otimo_Genético). A eficácia do processo de otimização pela utilização da técnica de Algoritmos Genéticos é verificada com base nos resultados obtidos pelo processo iterativo Abstract: This paper presents a numerical procedure to optimize the structures of reinforced concrete plane frame. The optimization objective function is the total cost of the structure. The shuttering, concrete volume and the reinforcement areas are the items that are part of the cost, and therefore the variables to be optimized. The plane frame is calculated using Displacement Method, which proves more suitable for computer implementation. The optimization will be performed in two ways. Initially is established an iterative process, all possible combinations beams and columns cross sections pre-set will be tested and then stored in a database. Genetic Algorithms will be used to establish the best combinations of cross sections of the beams and cross sections of the columns. All steps from the structural analysis of plane frame until the optimized design of the structural elements will be systematized through a two computers programs (Otimo_Iterativo e Otimo_Genético). The effectiveness of the optimization process by using the genetic algorithms will be verified based on the results obtained by the iterative process Mestrado Estruturas e Geotécnica Mestre em Engenharia Civil

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. O presente trabalho tem como foco a análise, no domínio do tempo, de pórticos planos com seções transversais genericamente variáveis, descritos segundo a formulação de Timoshenko. Para isso, uma nova formulação é proposta para determinar as matrizes "exatas" de propriedades estruturais envolvidas nas equações de movimento do sistema. Ao contrário das formulações padrões de elementos finitos, no presente trabalho, o princípio das forças virtuais (PVF) é aplicado, em nível do elemento, para obter as expressões exatas para cálculo dos coeficientes de rigidez e de cargas nodais equivalentes. Aqui, um conjunto de equações do tipo flexibilidade é gerado, cujas incógnitas são os valores procurados das propriedades estruturais. É importante notar que esses coeficientes são "exatos" desde que a variação da rigidez ao longo do elemento também seja descrita de forma exata. Para elementos não prismáticos, polinômios de diferentes ordens podem ser empregados para aproximar suas rigidezes axial, de flexão e de cisalhamento, ao longo do elemento. O processo também permite construir as funções de forma exatas de Timoshenko, necessárias para calcular matrizes de propriedades estruturais dependentes da deformação do elemento, como a matriz de massa. A estratégia implícita de Newmark é usada para integrar as equações de equilíbrio no tempo. A precisão e eficiência da formulação proposta são verificadas efetuando-se várias análises no domínio do tempo de estruturas com elementos geometricamente complexos e submetidas a diversas excitações dinâmicas, inclusive sismos. Para fins de validação, as respostas obtidas são comparadas às calculadas por meio dos pacotes comerciais ANSYS e SAP2000. This work focuses on the time-domain analysis of plane framed structures with generically variable cross sections and described according to Timshenko's formulation. For that, a novel formulation is proposed to determine the "exact" structural-property matrices involved in the motion matrix equations of the structural system. Unlike standard finite-element formulations, the principle of virtual forces (PVF) is applied, at the element level, to obtain closed-form expressions for stiffness and equivalent nodal load coefficients. Herein, a flexibility-type set of equations is generated whose unknowns are the sought-after structural-property values. It is worth noting that these coefficients are "exact" as long as the rigidity variation along the element be exactly described as well. For non-prismatic elements, polynomials of different orders may be employed to approximate their axial, bending, and shear rigidities along the element. The process also allows constructing the exact Timoshenko’s shape functions, necessary to calculate structural-property matrices dependent on the element deformation such as the mass matrix. The implicit Newmark method is considered to integrate the time-dependent equilibrium equations. Accuracy and efficiency of the proposed formulation are verified by effecting several time-domain analyses of framed structures having geometrically complex elements, including seismic analyses. Aiming at validating the developed formulations, the responses are compared to the ones calculated using ANSYS and SAP2000 commercial packages.

Orientador: Prof. Jucélio Tomás Pereira, D.Sc. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa : Curitiba, 01/10/2020 Inclui referências: p. 150-163 Área de concentração: Fenômenos de Transporte e Mecânica dos Sólidos Resumo: Nas últimas décadas, diversas técnicas de monitoramento e identificação de danos estruturais têm sido desenvolvidas partindo da premissa de que a presença de danos promove alterações nas propriedades dinâmicas de uma estrutura, as quais podem ser mensuradas através de análises modais. Porém, comumente, na análise modal de grandes estruturas torna-se inviável a realização de ensaios de vibração utilizando excitações forçadas, seja por meio de martelos ou excitadores eletromecânicos. Aproveitando-se das excitações ambientais e utilizando apenas informações de resposta das estruturas, os métodos de Análise Modal Operacional (OMA) foram desenvolvidos. Quando suficientemente robustos e confiáveis, pode-se associar tais métodos a técnicas de identificação de danos, permitindo o monitoramento da integridade estrutural. As mais diversas estruturas estão sujeitas a deteriorações, seja por fatores climáticos, desgaste ou fadiga de componentes, e o monitoramento destas estruturas é fundamental para que avarias sejam detectadas e identificadas de forma precoce, permitindo a realização de reparos e manutenções planejadas, reduzindo a possibilidade de falhas catastróficas e estendendo a vida útil. Neste contexto, busca-se investigar o potencial dos métodos OMA para identificar danos em torres de transmissão de energia elétrica. Nesta dissertação, propõe-se a identificação dos parâmetros modais de estruturas porticadas do tipo torre a partir dos sinais de resposta apenas. São implementados algoritmos distintos de OMA em MATLAB, e diferentes métodos de identificação são comparados, com diferentes fontes de excitação e diferentes posições dos sensores de referência, considerando estrutura com modos em frequências próximas e utilizando uma quantidade limitada de sensores. São realizados ensaios experimentais em laboratório, contudo sem monitorar as excitações aplicadas. Conclui-se, com base nos resultados obtidos, que os três métodos de OMA implementados foram capazes de identificar satisfatoriamente as frequências naturais e formas modais das estruturas ensaiadas. Os fatores de amortecimento, no entanto, foram estimados com erros significativos. Estudos adicionais são sugeridos para automatização do processo de identificação e implementação dos métodos a técnicas de identificação de danos e monitoramento de estruturas. Palavras-chave: Método de Identificação em Subespaço Estocástico. Método da Decomposição no Domínio da Frequência Melhorado. Poli referência para Estimador Complexo por Mínimos Quadrados no Domínio da Frequência. Pórticos. Método dos Elementos Finitos. Abstract: In the past decades, several techniques for damage identification and damage monitoring have been developed from the premise that the occurrence of damages leads to changes in the dynamic properties of a structure, which can be evaluated by modal analyses. Although, in the modal analysis of large structures it is commonly unfeasible to conduct vibration tests with forced excitations induced by hammers or shakers, as it is done in Experimental Modal Analysis (EMA). Taking advantage of the environmental excitations and measuring only the output responses of the structures, the Operational Modal Analysis (OMA) methods have been developed. With sufficiently robust and reliable OMA methods, one can associate such methods with damage identification techniques, thus allowing the so-called Structural Health Monitoring (SHM). Every structure is susceptible to deteriorations by climate factors, wear or fatigue of its components, and the monitoring of these structures is fundamental to adequately plan predictive maintenance actions, reducing the possibility of catastrophic failures, and extend their life expectancy. In this context, this work seeks to investigate the potential of OMA methods to identify damages in transmission towers. In particular, the identification of the modal parameters of space frame structures from their response signals is proposed in this dissertation. Three distinct and independent OMA methods are implemented in MATLAB, and their performance is compared when different sources of excitation are utilized, different positions for the reference sensors are chosen, and when the structure has close vibration modes. Vibration tests are conducted in laboratory, and the experimental results are compared with those obtained by finite element models and EMA. It is possible to conclude that all three OMA algorithms were capable to satisfactorily identify the natural frequencies and mode shapes of the studied structures. The damping factors, in the other hand, were estimated with significant errors. Further work is suggested to implement automated procedures for modal parameter identification and to extend the developed algorithms to damage identification techniques and structural health monitoring. Keywords: Stochastic Subspace Identification. Poly-reference Least Squares Complex Frequency. Enhanced Frequency Domain Decomposition. Space Frames. Finite Element Method.

Orientador: Maria Cecília Amorim Teixeira da Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Este trabalho tem como objetivo otimizar pórticos planos em concreto armado por meio de Algoritmo Genético cujo função objetivo é o custo, englobando os valores das fôrmas, do volume de concreto e das armaduras de flexão e de cisalhamento. Este trabalho considerou a análise dos Estados Limites de Serviço (flecha e abertura de fissuras) e dos Estados Limites Últimos (flexão e cisalhamento). O programa foi elaborado em linguagem Object Pascal por meio de ambiente Delphi a qual apresenta uma interface mais amigável ao usuário. A análise estrutural foi realizada pelo Método dos Deslocamentos. Para o dimensionamento das armaduras, foi criado um banco de dados de seções transversais de vigas e pilares, cada qual com suas respectivas áreas de aço e suas capacidades de carga características as quais foram determinadas conforme a NBR 6118:2014. Na otimização foi utilizada a técnica de Algoritmos Genéticos (AG). Ao final, o programa retorna o pórtico com o menor custo, levando em consideração a flexão, o cisalhamento e o Estado Limite de Serviço (ELS), em vigas, e flexo-compressão normal em pilares, caracterizando, portanto, uma situação mais próxima à realidade dos projetos de estruturas de concreto armado. Para comparação dos resultados foi usado o método de Busca Total dentro do banco de dados, com intuito de encontrar o pórtico com menor custo, corroborando os resultados obtidos pelo AG. O Algoritmo Genético forneceu resultados precisos com tempo de processamento significativamente menor que o Busca Total demonstrando a capacidade do AG em obter resultados satisfatórios com menor tempo computacional Abstract: This work aims to optimize reinforced concrete plane frames using Genetic Algorithm (GA) technique, whose objective function is the cost, including the values of formwork, concrete volume and bending and shear reinforcement. This work considered serviceability limits (deflection and crack opening) and the ultimate limit sate (shear effects and bending). The software was developed in Object Pascal language through Delphi environment, allowing a more user friendly interface. The Structural analysis was performed using the Displacement Method. For the reinforcement design, a database of beam and column cross-sections was assembled, each with their respective steel areas and their characteristic load capacities that were determined according to Brazilian Standard NBR 6118:2014. Genetic Algorithms (GA) were used for optimization. At the end, the software provides the lowest cost frame, taking into account bending, shearing and serviceability limits in beams, and the uniaxial bending in columns, therefore providing a result closer to the reality of the designs of reinforced concrete structures. To compare the results, the Total Search method was applied to the database in order to find the lowest cost frame, corroborating the results obtained by the GA. The Genetic Algorithm provided accurate results with significantly less processing time than Total Search method, showing GA¿s ability to obtain satisfactory results with shorter computational time Mestrado Estruturas e Geotécnica Mestre em Engenharia Civil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A contribuição da alvenaria participante no aumento da rigidez de pórticos tem sido verificada desde a década de 1960. Muitos estudos experimentais, analíticos e numéricos, já foram desenvolvidos, mas ainda é um sistema construtivo pouco utilizado. Usualmente a interação entre pórtico e painel é desconsiderada e a parede atua apenas como vedação. Uma explicação para esse fato é a complexidade do comportamento dos pórticos preenchidos e a abordagem modesta em normas técnicas no mundo. O presente trabalho consistiu na construção de modelos numéricos que representassem pórticos vazios e preenchidos por alvenaria estrutural não armada submetidos a carregamentos cíclicos. O objetivo foi calibrar tais modelos baseando-se em ensaios experimentais, de modo a obter as envoltórias de força-deslocamento concordantes e identificar os modos de colapso que ocorrem na alvenaria. Primeiramente, modelou-se um pórtico de aço vazio no software Abaqus, sendo definidas as rigidezes das ligações entre os perfis de aço e entre o pórtico e sua base. Em seguida, a alvenaria foi modelada empregando- se a estratégia de micromodelagem simplificada. As argamassas foram reduzidas a interfaces de espessura nula e a elas foram atribuídas propriedades que simulassem o seu comportamento. Foi constatado que a energia de fratura adotada para as juntas de assentamento tem grande impacto no comportamento da estrutura, tanto no seu deslocamento frente ao carregamento quanto nos mecanismos de colapso do painel. O coeficiente de atrito entre os blocos e a superfície metálica do pórtico também influencia essas características. O efeito pinching, comum em estruturas de concreto submetidas a carregamentos cíclicos, não foi reproduzido pelo modelo. Porém, a adoção de envoltórias de carregamento-deslocamento foram suficientes para a calibração. Em concordância com os demais trabalhos na área, foi constatado que a alvenaria participante confere grandes ganhos aos pórticos em termos de deslocamento e rigidez, sendo um potencial contraventamento em estruturas metálicas. The contribution of masonry to the stiffness of frames has been observed since the 1960s. Although many experimental, analytical and numerical studies have already been developed, this building system is still barely applied. Usually, the interaction between frame and masonry is not considered, and the masonry is used only as cladding for the building exterior or as partition to separate spaces inside the building. An explanation to this is the complexity of infilled frames behavior and the low occurrence of this topic in technical standards around the world. The present study consisted in the development of numerical models to represent bare steel frames and structural masonry-infilled steel frames under cyclic loading. The aim was to calibrate such models according to experimental results, obtain force-displacements envelopes and identify the masonry collapse modes. Firstly, it was created a bare steel frame model using the software Abaqus and the stiffness of the connections between beams and columns was defined. The same thing was made between columns and foundation. Then, it was made a masonry model using the simplified micromodeling approach. The mortar was represented by an interface with zero thickness and properties that simulated its behavior were defined. It was verified that the adopted fracture energy to the mortar joints had a critical role on the structure behavior in terms of frame’s displacement and masonry’s collapse. The friction coefficient between the masonry and the steel frame also has influence in the analysis results. The pinching effect, a common phenomenon in concrete structures under cyclic loading, was not reproduced by the models. However, the use of load-displacements envelopes was enough to adequately calibrate the models. In accordance with other studies, it was demonstrated that masonry panels provide wide improvements to the frames behavior in terms of displacement and stiffness. Therefore, masonry of concrete blocks are a potential bracing system to resist horizontal forces in steel buildings.

The constructions with framed structures formed by reinforced precast concrete elements are commonly seen in all Brazilian territory. They are high and slender structures that the wind action can cause elevated displacements, and at the most of situations full filled by masonry. In this context, the masonry inclusion on the framed system, using blocks of compressive strength up to 3.0 MPa could seem like an efficient way to the stiffen as a possibility to improve the structural system behavior. From another point of view, the excessive requested of the masonry could result in cracks appearing, which could be avoided by the use of a more resistant blocks. This study objectives to evaluate the masonry influence in the structural systems behavior of skeletal systems precast reinforced concrete, through the efforts and displacement value in the wall and column elements. The skeletal system is formed by five parallel frames connected to each other by transversal beams. The linear analysis is done by numerical simulations, considering the masonry contribution by means of a diagonal compression bar of fixed dimension (w). By using ABAQUS® software, three two-dimensional frames models were built to better understand the stresses distribution to the wall, such as the contact and compression region. For computational simulations of skeletal system, two computational modules were used in MATLAB language, namely: P3D and P3DGALPAO. The P3D module consists of a general program of linear analysis of three-dimensional frames in which connection perfectly rigid, semi-rigid and articulate are considered. The P3DGALPAO module corresponds to a customization of the general module P3D, in which a frame analysis template is created from a set of parameters. The results obtained for efforts and displacements were evaluated according to the criteria established by Brazilian Standards NBR 9062 (ABNT, 2017) and NBR 6118 (ABNT, 2014). Comparing the results of the analysis without equivalent diagonal and with this one, the diagonal promoted some advantages like the reduction of the flexural moments at the column base and the displacements at the top of the columns. It was verified that the masonry only suffered rupture by traction. Walls with blocks of 1.5 MPa withstand the stresses resulting from the incidence of wind in the structure with a maximum speed of 30 km/h. To prevent cracking, blocks with of 2.0 MPa or 3.0 MPa are recommended, which withstand the action of winds at speeds of 40 km/h and 50 km/h, respectively. The block with 3.0 MPa compression strength presented an adequate result, although it has a low resistance, indicating that it is possible an improvement in the stiffening of the lateral frames with the use of blocks of good quality and with larger . CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior As construções com pórticos formados por elementos pré-moldados de concreto são vistas comumente em todo território brasileiro. São estruturas de elevada esbeltez, que pela ação do vento podem apresentar deslocamentos elevados, e são na maioria das vezes preenchidas por alvenaria de vedação. Nesse cenário é possível idealizar que o enrijecimento dos pórticos por meio da incorporação de paredes de alvenaria que utilizam blocos com resistência à compressão de até 3,0 MPa representa uma possibilidade de melhoria para o comportamento estrutural do sistema. De outro ponto de vista, a alvenaria pode estar sendo solicitada excessivamente, ocasionando o surgimento de fissuras, problema recorrente nas edificações, mas que poderia ser evitado pela utilização de blocos mais resistentes. Este estudo de caso tem como objetivo avaliar a influência da alvenaria de vedação no comportamento de sistemas estruturais aporticados de galpões pré-moldados, por meio dos esforços na parede e pilares, e dos deslocamentos nestes. O sistema do galpão adotado no estudo possui duas águas e é formado por cinco pórticos ligados entre si por meio de vigas transversais. A análise linear do comportamento do sistema estrutural é feita mediante simulações numéricas, considerando a contribuição das alvenarias por meio de diagonais equivalentes de compressão () vinculadas às laterais do galpão. Com o programa ABAQUS®, construiu-se 3 Modelos de pórtico bidimensional para melhor entender sobre a transmissão dos esforços à parede, como a região de contato e de compressão. Para as simulações computacionais do galpão foram utilizados dois módulos computacionais em linguagem MATLAB, a saber: P3D e P3DGALPAO. O módulo P3D consiste em um programa geral de análise linear de pórticos tridimensionais em que são combinados elementos de barras retilíneas, com consideração de ligações perfeitamente rígidas, semirrígidas e rotuladas. O módulo P3DGALPAO corresponde a uma customização do módulo geral P3D, no qual se cria um template de análise de galpões a partir de um conjunto de parâmetros. Os resultados obtidos para esforços e deslocamentos foram avaliados sob os critérios estabelecidos pelas Normas Brasileiras NBR 9062 (ABNT, 2017) e NBR 6118 (ABNT, 2014). Comparando os resultados da análise sem diagonal equivalente e com esta, a diagonal promoveu algumas vantagens como a redução dos momentos na base do pilar do pórtico e dos deslocamentos no topo dos pilares. Verificou-se que a alvenaria sofreu ruptura por tração. Paredes com blocos de vedação com de 1,5 MPa apresentaram ruptura por tração decorrentes da incidência de vento na estrutura com velocidade máxima de 30 km/h. Para prevenção do surgimento de fissuras, recomenda-se blocos com de 2,0 MPa ou 3,0 MPa, que resistiram a ação de ventos com velocidades de 40 km/h e 50 km/h, respectivamente. O bloco com 3,0 MPa apresentou melhor resultado, ainda que tenha uma baixa resistência, indicando que é possível uma melhoria no enrijecimento dos pórticos com utilização de blocos de boa qualidade e com maiores.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2018. O projeto estrutural tem como objetivo a concepção de uma estrutura que seja capaz de suportar, de maneira segura, estável e sem deformações excessivas, as solicitações a que estará submetida durante a sua execução e utilização, e que seja economicamente viável. Portanto, o estudo da configuração das estruturas é imprescindível, dada sua influência no atendimento às verificações normativas, bem como no seu custo. Nesse cenário, técnicas de otimização são utilizadas com o intuito de obter estruturas ótimas para um determinado objetivo e que verifiquem determinadas restrições, o que tem sido objeto de diversos estudos. De acordo com a norma brasileira NBR 6118 (2014), no dimensionamento de estruturas de concreto armado devem ser sempre verificados simultaneamente os estados limites últimos (ELU) e os estados limites de serviço (ELS). Assim, percebe-se a importância do desenvolvimento de estudos que apontem a influência de tais estados limites no que seria a configuração ótima de uma estrutura. Nesse sentido, o presente trabalho propõe um esquema de otimização de pórticos planos de concreto armado que considera as restrições do ELU e do ELS. São analisadas as características ótimas das estruturas sujeitas às restrições dos dois estados limites juntos, como também das estruturas sujeitas a cada estado limite em separado. A função objetivo considerada consiste no custo dos elementos estruturais que compõem o pórtico. São elaboradas rotinas computacionais de verificação dos estados limites de vigas e de pilares, em ambiente MATLAB e de acordo com a norma NBR 6118 (2014), e são utilizados algoritmos genéticos para a otimização. A análise estrutural é realizada com o uso do software MASTAN2. Foram adotadas não-linearidades geométricas e física simplificada. A metodologia de otimização é aplicada a dois exemplos de pórticos: o primeiro com dois pavimentos e um vão, e o segundo com seis pavimentos e dois vãos, levando em ambos os casos a estruturas otimizadas que satisfazem às condições de projeto e que apresentam menores custos em relação às configurações iniciais tomadas como referência. Quanto às características ótimas relacionadas a cada tipo de estado limite, nota-se que as vigas e os pilares tendem a apresentar seções transversais maiores e mais armadas no caso do ELU, o qual possui esforços solicitantes maiores do que aqueles do ELS. Mesmo assim, muitas vezes a estrutura ótima relacionada ao ELU não satisfaz o ELS e vice-versa. Além disso, foi observado que as estruturas ótimas para o caso de restrição que considera ambos os estados limites, são mais próximas das estruturas ótimas para o ELU do que para o ELS. Cabe destacar que apenas a inércia da seção bruta de concreto foi considerada no cálculo de deslocamentos e de esforços solicitantes. Isso pode ter impacto significativo nas verificações do ELS, que dependem diretamente dos deslocamentos calculados, e um impacto um pouco menor no ELU, no qual a influência da armadura é levada em conta ao se calcular os esforços resistentes. Abstract : The objective of structural design is the conception of a structure that is capable of supporting, in a safely, stable and without excessive deformations way, the actions and loads that will be subjected during its lifespan, and that is economically feasible. Therefore, the study of possible structural configurations is crucial and has a significant impact on costs and on the capability of the structure to meet the requirements. In this scenario, optimization techniques have been widely applied in order to obtain optimal structures for a given objective and which present proper performances. According to the Brazilian code NBR 6118 (2014), in the design of reinforced concrete structures, the Ultimate Limit State (ULS) and the Serviceability Limit State (SLS) must be checked. Thus, it becomes important to study the influence of such limit states on the optimal configuration of a structure. In this sense, the present dissertation thesis proposes an optimization scheme for reinforced concrete plane frames that considers the ULS and SLS constraints. The optimal characteristics of the structures subject to the constraints of the two limit states simultaneously, as well as the structures subject to each limit state, individually, are discussed. The objective function employed corresponds to the cost of the structural elements of the frame. Computational routines for the check of beams and columns limit states are implemented in MATLAB, following the requirements of NBR 6118 (2014), and genetic algorithms are applied for optimization. The structural analysis is performed by using the MASTAN2 software, taking into account geometric and physical nonlinearities. The optimization methodology is applied to two examples: a two-story and one-bay frame and a six-story and two-bay frame. In both cases, the methodology leads to optimized structures that meet the design requirements and present lower costs than an initial configuration taken as a reference. Regarding the optimal characteristics related to each type of limit state, it is noted that the beams and columns tend to have larger and more reinforced cross sections in the case of the ULS, which has larger loads than those of the SLS. Even so, optimal structures related to the ULS often do not satisfy SLS and vice versa. In addition, it is observed that the optimal structures considering both limit states are more similar to the optimal structures for the ULS than for the SLS. It is noteworthy that only the inertia of the entire cross-section of concrete was considered in the calculation of displacements and of internal forces. This may have a significant impact on the SLS checks, which depend directly on the calculated displacements, and a smaller impact on the ULS, in which the influence of the reinforcement is taken into account when calculating the strength capacity.

Orientador: Prof. Dr. Marcos Arndt Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Defesa : Curitiba, 22/03/2018 Inclui referências: p.157-169 Área de concentração: Estruturas Resumo: As ligações viga-coluna e coluna-base são usualmente assumidas como perfeitamente rígidas (engastadas) ou idealmente rotuladas em relação aos esforços solicitantes; contudo, experimentos demonstraram que o comportamento real das ligações é intermediário entre os extremos de perfeitamente rígidas e idealmente rotuladas, caracterizado como semirrígidez. Quando falamos de análise estrutural, tradicionalmente realiza-se uma análise linear elástica de primeira ordem, porém, uma análise inelástica de segunda ordem condiz com uma análise mais realista e melhor caracteriza o comportamento estrutural. O presente trabalho tem como objetivo verificar a influência das ligações semirrígidas ao variar a análise estrutural empregada (linear de primeira ordem e inelástica de segunda ordem); a influência da ligação metálica da estrutura; a influência da semirrígidez ao variar os modelos que descrevem a curva momento rotação das ligações; e por fim, a influência da semirrígidez nas ligações coluna-base da estrutura. Os resultados das análises apresentam influência significativa nos parâmetros analisados, como os deslocamentos, distribuição dos esforços internos e frequências de vibração da estrutura devido a consideração da semirrígidez nas ligações viga-coluna e coluna base, indicando a importância dos estudos e considerações da semirrígidez nas análises estruturais. O software NIDA - Non-linear Integrated Design and Analysis - foi utilizado para obtenção dos resultados. Palavras-chave: Ligação semirrígida; Ligação coluna-base; Análise não linear; Modelo Multilinear. Abstract: The beam-column and base-column connections are usually assumed to be perfectly rigid or ideally pinned in relation to the requesting efforts; however, experiments have demonstrated that connections are classified between the extremes of fully rigid connections and frictionless pinned connections, characterized as semi-rigidity behavior. When we speak of structural analysis, a linear first-order elastic analysis is traditionally performed, but a second-order inelastic analysis is consistent with a more realistic and better characterized structural behavior. The present paper has as objective to analyze the influence of the semi-rigid connections by varying the structural analysis used (linear of first order and inelastic of second order); the influence of the steel connection of the structure; the influence of semi-rigidity by different moment-rotation formulations that describe the connections; and finally, the influence of semi-rigidity on the column-base connections of the structure. The results of the analyzes show a significant influence on the analyzed parameters, such as the displacements, internal stress distribution and vibration frequencies of the structure due to the consideration of semi-rigidity in the beam-column and columns-base connections, indicating the importance of the studies and semi-rigidity considerations in the analyzes structures. NIDA software - Non-linear Integrated Design and Analysis - was used to obtain the results. Keywords: Semi-rigid connection; Column-Base connection; Non-linear analysis; Multi-linear model.

Reuso de software é um dos principais objetivos em Engenharia de Software. Frameworks de aplicação promovem a reutilização de blocos de construção, mas também da solução arquitetural para um determinado domínio de aplicação. A criação de uma aplicação reutilizando um framework denomina-se instanciação do framework e requer um esforço substancial de compreensão do mesmo. Uma documentação de alta qualidade pode ser um instrumento útil para minimizar esse esforço. No entanto, na maioria dos casos, a documentação adequada não existe ou não é atualizada. Uma hipótese é que o próprio código fonte do framework e de instâncias existentes poderiam oferecer informação útil para novas instanciações. Contudo, haveria o desafio dos desenvolvedores entenderem quantidade substancial de código fonte. Neste contexto, o objetivo desta tese é demonstrar a viabilidade de construção de documentação relevante para a instanciação de frameworks utilizando análise estática e dinâmica do código fonte do framework e de suas instanciações pré-existentes. A proposta é apresentar tal documentação como um livro de receitas, onde as receitas são compostas de tarefas de programação e informações sobre os elementos do framework associados a uma característica de interesse. Inicialmente, dois estudos preliminares foram realizados para avaliar a cobertura e a utilidade prática das informações contidas nas receitas, os quais mostraram a necessidade de alguns ajustes, mas também indicaram receitas com informações relevantes e cobertura adequada. Por fim, foi conduzido um estudo robusto composto de 3 experimentos envolvendo ao todo 44 sujeitos humanos, com 88 execuções de atividades reais de instanciação de frameworks, onde o uso de livros de receitas foi comparado ao uso de documentações tradicionais dos frameworks. Os livros de receitas gerados semi-automaticamente apresentaram resultados de uso iguais ou melhores, em termos de taxa de acerto, tempo de execução e percepção da satisfação dos usuários, cumprindo os objetivos de pesquisa. Software reuse is one of the major goals in Software Engineering. Frameworks promote the reuse of individual building blocks, but also of system design. Framework instantiation is the construction of an application reusing a framework. This process requires a substantial understanding effort of the framework. So, high quality documentation may be a useful resource to minimize this effort. However, in most cases, appropriate documentation neither exists nor is up-to-date. A hypothesis is that the framework code itself and existing instantiations could provide useful information for new instantiations. However, in this case developers still would have to read large portions of code. The goal of this thesis is to demonstrate the feasibility of constructing relevant documentation for framework instantiation with static and dynamic analysis of the framework itself and pre-existing instantiations. The proposal is presenting the documentation in a cookbook style, where recipes are composed of programming tasks and information about framework elements related to a desired feature. Initially, two preliminary experiments were conducted to evaluate coverage and practical usefulness of the recipe information for developers. Results pointed out the need for some adjustments, but also indicated sufficient and relevant information in recipes. Finally, we performed a robust study, consisting of three experiments with 44 human subjects, and 88 executions of real framework instantiations. We compared the use of cookbooks with the use of traditional framework documentation. The generated cookbooks presented results better or as good as traditional framework documentation, in terms of correctness, time spent and the satisfaction perception of document uses. Tese (Doutorado)

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. Neste trabalho apresentam-se estratégias para a análise não-linear física e geométrica de pórticos planos em concreto armado. A não-linearidade física será incluída de duas formas: via modelo de Ghali-Favre e via processo de equilíbrio direto de esforços na seção. No modelo de Ghali-Favre, a rigidez em uma dada seção de um elemento, para certo nível de solicitação no estádio II, é determinada a partir interpolação das deformações generalizadas nos estádios I e II puro. No método de equilíbrio direto da seção, faz-se uso de uma estratégia iterativa de equilíbrio, onde deformações axiais e flexionais são iterativamente impostas e os correspondentes esforços internos calculados, até que se verifique equilíbrio entre esforços resistentes e solicitantes. Assim, pode-se determinar as rigidezes axial e flexional, em uma dada seção, correspondente ao nível de solicitação. De posse então da rigidez (variável) ao longo do elemento estrutural, emprega-se uma formulação baseada no Método da Rigidez Direta (MRD) que possibilita modelar essa variação de rigidez segundo leis matemáticas quaisquer. Ademais, se incluem, na formulação, opções de modelagem de seções de formas geométricas quaisquer, eventualmente variáveis ao longo do elemento. Para a análise não linear, adota-se um esquema incremental-iterativo de Newton-Raphson no qual a matriz de rigidez geométrica é atualizada, em cada iteração do processo incremental-iterativo, enquanto a matriz de rigidez física é atualizada apenas a cada novo incremento de carga. Assim, tanto a degradação por fissuração do concreto como grandes deslocamentos são considerados na análise. Nesse algoritmo, um referencial corrotacional é também considerado. Comparações com resultados experimentais são mostradas para atestar a eficiência da estratégia. This work presents a strategy for the physical and geometric non-linear analysis of plane reinforced concrete frames. The physical non-linearity is included by means of two different processes: the Ghali-Favre process, and the direct equilibrium process of the cross section. In the Ghali-Favre process, the rigidity at a given cross section of a frame element, for a given load level, is determined by interpolating the generalized strains associated with the I and pure II states (fully cracked section) as a function of the corresponding generalized stresses. In the direct equilibrium process of the cross section, an iterative balance strategy is proposed in which axial and flexural deformations are iteratively imposed, and the corresponding internal forces evaluated, until balance between resisting and acting forces is attained. This allows measuring the axial and flexural rigidity at a given cross section. Thus, with the (variable) rigidity along the element, one employs a formulation based on the Direct Stiffness Method (DSM), which allows for modeling that rigidity according generic mathematical laws. In addition, one also implements options for modeling cross sections of any geometric shapes, possibly variable along the element length. To carry out the non-linear analysis, an incremental-iterative Newton-Raphson scheme is employed in which the geometric stiffness matrix is updated at every iteration of the incremental-iterative process, and the physical stifness matrix is updated only at every new load increment. Thus, concrete degradation by cracking and large displacements are taken into account in the analysis. Besides, in this algorithm a co-rotational reference system is considered to increase the response accuracy. Comparisons with experimental results are show the attest the e ciency of the strategy.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. Existem várias fontes de incertezas na análise estrutural, que devem ser consideradas em uma avaliação adequada da segurança estrutural. As normas de projeto estrutural têm tradicionalmente adotado o uso de coeficientes parciais de segurança para lidar com a presença de incertezas. Entretanto, a metodologia baseada em coeficientes parciais de segurança não permite o real conhecimento dos níveis de segurança de uma estrutura. O emprego de métodos para análise de confiabilidade estrutural possibilita quantificar, de forma probabilística, a segurança de uma estrutura, visto que permite a avaliação da probabilidade de violação de estados limites relevantes ao projeto estrutural. No presente trabalho foi desenvolvida em ambiente MATLAB uma ferramenta computacional objetivando realizar a análise de confiabilidade de pórticos metálicos planos via análise estrutural avançada em elementos finitos, considerando os efeitos da não linearidade geométrica e da flexibilidade das ligações. A ferramenta desenvolvida emprega o método analítico FORM e o método de simulação de Monte Carlo para avaliar a probabilidade de falha de funções de desempenho formuladas para estados limites últimos de resistência e estados limites de deslocamentos em serviço, possibilitando avaliar o nível de segurança de estruturas com comportamento não linear. Para realização de análise estrutural avançada dos pórticos planos adotou-se o programa Computacional System for Advanced Structural Analysis (CS-ASA) desenvolvido por Silva (2009). Utilizando a ferramenta computacional desenvolvida, realizou-se a análise de confiabilidade estrutural de diversos exemplos numéricos de pórticos metálicos planos encontrados na literatura. Mediante a análise dos resultados obtidos e comparação com os resultados encontrados por outros autores, foi possível validar a implementação computacional realizada, atestando sua precisão e eficiência na análise de confiabilidade estrutural de pórticos metálicos planos. Os resultados dos exemplos numéricos mostraram ser essencial considerar a presença das ligações semirrígidas e os efeitos da não linearidade geométrica na análise e no projeto de pórticos. There are various sources of uncertainty in structural analysis and these uncertainties should be taken into account in order to make proper assessment of structural safety. Design guidelines and codes have traditionally adopted partial safety factors to deal with the presence of uncertainties. However, partial safety factors may fail to convey the actual margin of the structures safety. The reliability methods make it possible to quantify, in a probabilistic way, the safety of a structure, since it allows the evaluation of the limit states violation probability, which are relevant to the structural design. In the present work, a computational tool was developed in MATLAB aims to perform the reliability analysis of two-dimensional steel frames, through advanced finite element structural analysis, considering the effects of geometric nonlinearity and semi-rigid connections. The tool developed employs the FORM method and the Monte Carlo simulation method to evaluate the probability of performance functions failure formulated in terms of the ultimate and serviceability limit states, making it possible to evaluate the safety level of structures with nonlinear behavior. In order to perform advanced structural analysis of steel frames, the program Computational System for Advanced Structural Analysis (CS-ASA) developed by Silva (2009) was adopted. Using the computational tool developed, the structural reliability analysis of several numerical examples of two-dimensional steel frames found in the literature was carried out. By analyzing the obtained results and comparing with the results found by other authors, it was possible to validate the computational implementation, attesting its accuracy and efficiency in the structural reliability analysis of steel frames. The results of the numerical examples show that it is essential to properly consider the presence of partially restrained connections and the effects of geometric nonlinearity in the analysis and design of frames.

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.

Augmented Reality became a popular topic within the field of academic research, especially by providing the user with an overlapping or compounding view of virtual objects and the real world. The use of Augmented Reality in mobile devices is currently growing as a field of research. However, one of the greatest difficulties about developing such application category is the fact that there are a great variety of platforms, programming languages, standards and proprietary SDKs. This work aims to develop a multi-platform outdoor navigation application using Augmented Reality based on geolocation. The application is then developed using PhoneGap, a framework platform for creating mobile applications that uses HTML5 and JavaScript. A Realidade Aumentada tornou-se tema popular no campo da pesquisa acadêmica, principalmente por permitir ao usuário uma visão de objetos virtuais sobrepostos ou compostos com o mundo real. Seu uso em dispositivos móveis constitui um campo de pesquisa em crescimento atualmente. Entretanto, uma das grandes dificuldades no desenvolvimento desta categoria de aplicativos é fato de existir diversas plataformas, com linguagens de programação, padrões e SDKs próprios. Este trabalho objetiva desenvolver uma aplicação multiplataforma com Realidade Aumentada baseada em geolocalização para navegação em ambientes abertos. Para tanto, foi utilizado o PhoneGap, um framework para a criação de aplicativos de plataformas móveis que usa HTML5 e JavaScript. Mestre em Ciências

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica Bibliografia: f. 116-119 Resumo: O pórtico de programação visual é um dos elementos utilizados na comunicação visual de várias empresas e o foco principal no desenvolvimento deste produto é a segurança estrutural. Este trabalho se propõe a fazer um estudo sobre o assunto, utilizando uma ferramenta de análise estrutural para verificar o dimensionamento de um pórtico em função dos requisitos mínimos determinados de acordo com a norma NBR 8800. O programa utilizado tem como base o Método de Elementos Finitos (MEF), que é apresentado no decorrer do trabalho. Neste estudo é realizada uma análise estática com a principal ação, a carga de vento, sendo determinada conforme a norma NBR 6123. Nas análises realizadas, foi possível verificar o dimensionamento do produto e verificar possibilidades de melhorias. A cada análise realizada foi possível melhorar a compressão do problema, a precisão das hipóteses, a complexidade do modelo e a qualidade das decisões de projeto tomadas. Com a realização deste estudo, espera-se ampliar os conhecimentos sobre o assunto sendo possível contribuir para melhoria do projeto deste produto. Abstract: The visual programming porch is one of the elements used in the visual communication of several companies and the main focus in the development of this product is the structural safety. This work is proposed to do a study on the subject, using a tool of structural analysis for checking the design of a porch in function of the minimum requisites determined in accordance with the NBR 8800 standard. The used program takes as a base the Finite Element Method (FEM), which is presented in the course of the work. In this study a static analysis is carried out with the principal action, the load of wind, being determined according to the NBR 6123 standard. In the fulfilled analyses, it was possible to check the sizing of the product and to check means of improvements. To each fulfilled analysis it was possible to improve the compression of the problem, the precision of the hypotheses, the complexity of the model and the quality of the decisions of project taken. With the realization of this study, It is expected to increase the knowledges on the subject being possible contribute to improving of the project of this product.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-01Bitstream added on 2014-12-02T11:21:17Z : No. of bitstreams: 1 000792446.pdf: 3597835 bytes, checksum: f7a2a579969065c50aa537117aca958a (MD5) O uso do método dos elementos finitos é bem difundido por meio de softwares comerciais, porém o procedimento matemático muitas vezes passa despercebido pelos usuários. Os softwares utilizam o método principalmente em análises de estruturas sólidas, transferência de calor, fluidos e eletromagnetismo. Tais softwares são caros e muitas vezes não acessíveis a estudantes ou profissionais da área. Para usuários que precisam realizar uma análise de elementos estruturais como treliças e pórticos a aquisição deste tipo de software é inviável economicamente. Este trabalho desenvolveu uma rotina em Visual Basic for Aplication do Excel utilizando o referido método, capaz de realizar análises estruturais em treliças planas e espaciais, vigas planas e pórticos planos, tornando acessível a aqueles que querem analisar tais estruturas ou que querem conhecer melhor o método. O Microsot Excel está presente na maioria dos computadores com o sistema operacional Microsoft Windows o que o viabiliza sua portabilidade entre computadores sem grandes dificuldades. A validação dos resultados foi feita por comparação dos resultados obtidos no software ANSYS The use of the finite element method is well diffused through commercial software, but the mathematical procedure often goes unnoticed by users. The software uses the method in the analysis of solid structures, heat transfer fluids and electromagnetism. Such software is expensive frequently not accessible to students or professionals. For people who want to do an analysis of structural elements such as truss and frames to purchase this kind of software is uneconomical. This work developed a routine in Visual Basic for Aplication of Micrsoft Excel using the finite element method, able to do analysis in space trusses, plane beams and plane frames, turning accessible one who want analyze such structures or those who want to know well the method. The Microsoft Excel has features matrix operations and various mathematical operations and any other operation or manipulation of data required it has programming in Visual Basic for Aplication. Excel is being on most computers with Microsoft Windows operating system enables what its portability between computers without bigger difficulties. For this a review of the finite element method and Excel features have been realized. Validation of results was done by comparing results obtained in ANSYS software

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013. Neste trabalho utiliza-se a cinemática corrotacional de elementos de viga 3D de Euler- Bernoulli na análise não-linear dinâmica de pórticos espaciais. A cinemática corrotacional se baseia na separação do movimento em uma parte deformacional, e a outra, em movimento de corpo rígido. Admitem-se grandes translações e rotações de corpo rígido e deformações infinitesimais. Desta maneira, obtém-se uma matriz de rigidez tangente antissimétrica para o elemento de viga 3D. Para os casos estáticos, mostra-se por meio de exemplos numéricos que, de forma análoga ao que ocorre com estruturas solicitadas com forças não conservativas, exemplos envolvendo grandes não-linearidades geométricas também podem atingir uma configuração de equilíbrio sem que ocorra a simetrização da matriz de rigidez tangente global. Com base na metodologia proposta por Géradin e Cardona, utiliza-se o procedimento de Newmark aplicado ao vetor de rotação incremental e as suas derivadas no tempo, para o tratamento dinâmico das rotações, velocidades e acelerações angulares. Nas soluções dos problemas dinâmicos é empregado o método de integração HHT-α em combinação com o método de Newton-Raphson, o qual é utilizado com a finalidade de se obter o equilíbrio das forças internas com os carregamentos externos em cada passo no tempo. Vários testes numéricos são apresentados, comparandose os resultados da metodologia proposta com resultados de outros modelos apresentados por outros autores. Os resultados obtidos demonstram a eficiência e precisão da presente formulação na análise dinâmica, com e sem amortecimento de estruturas submetidas a grandes deslocamentos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT The kinematic co-rotacional theory of Euler-Bernoulli’s beam in 3D space for nonlinear dynamic analysis of space frames is used in this work. In corotational kinematics the movement is decomposed in deformational and rigid body components. Large rigid body translations and rotations, and infinitesimal strains are adopted. In this way an antisymmetric stiffness matrix is obtained for the beam element. For static analysis is shown that, in analogy to the case of structures loaded by non-conservatives forces, structures with large geometric nonlinearity also can reach an equilibrium configuration without the occurrence of a global symmetric tangent stiffness matrix. Using the methodology proposed by Géradin and Cardona, the Newmark procedure applied to the incremental rotation vector and its time derivative for the dynamic analysis of rotations, angular velocities and accelerations is used. In the solutions of dynamic problems the HHT-α integration method combined with the Newton-Raphson’s method (which is used for the purpose of obtaining internal forces equilibrium with the external loadings in each time step) is employed. Several numerical examples are analyzed comparing results of the proposed methodology with results from other models presented by other authors. Results demonstrate the efficiency, reliability and accuracy of this formulation in the dynamic analysis of structures undergoing large displacements.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013. Cada vez mais vem se exigindo das estruturas tanto no que se refere ao nível construtivo quanto a segurança e nível de serviço. Nesse sentido, busca-se desenvolver métodos mais rápidos e práticos com o objetivo de controlar os danos gerados ao longo da vida útil das estruturas. Dentre os métodos destacam-se os baseados na observação das mudanças das características dinâmicas, capazes de indicar mudanças na integridade estrutural. Neste trabalho, o Método do Erro Residual – MER (Genovese, 2000, Brasiliano et al., 2004) foi expandido com o objetivo de ser aplicado a pórticos espaciais. O método permite localizar e quantificar danos por meio de alterações produzidas pelo dano nas características dinâmicas da estrutura. Foi utilizada também a técnica de Redes Neurais Artificias – RNAs na etapa da quantificação de danos. As redes foram treinadas com o algoritmo Levenberg-Marquardt backpropagation e tiveram como dados de entrada os erros fornecidos pelo Método do Erro Residual. Com os resultados encontrados, por meio das simulações numéricas em quatro modelos de pórtico espacial, pôde-se observar que os referidos métodos comportaram-se de maneira satisfatória, localizando e quantificando de forma clara os elementos danificados. __________________________________________________________________________________ ABSTRACT With the evolution in the techniques of structural design and the use of lighter and more resistant materials, the structures are being more required both in the aspects of comfort and safety as well as the best use of places. In that sense, seeks to develop faster methods and practical aiming greater control of the damage generated throughout the useful life of those structures. Among such methods, those based on study of the dynamic characteristics (natural frequencies, mode shapes and modal damping values) should be mentioned. In this work, the Error Residual Method - ERM (Genovese, 2000, Brasiliano et al., 2004) was expanded in order to be applied to 3D-frames. This method allows to locate and quantify damage through changes produced by damage to the dynamic characteristics of the structure. Was also used the technique of Artificial Neural Networks - ANNs in step quantification of damage. The networks were trained with the backpropagation Levenberg-Marquardt algorithm, and had as input the errors provided by the Error Residual Method. The numerical analysis in the four 3D-frame showed that both methods presented satisfactory results since they allowed locating and quantifying the damages present in the structural models.

Mestrado integrado em Arquitectura Exame público realizado em 3 de Abril de 2013 A presente dissertação de mestrado tem como tema central o estudo de projectos de arquitectura desenvolvidos a partir de malhas hexagonais. O tema surge na sequência do trabalho desenvolvido na disciplina de projecto no ano lectivo de 2009/2010. Nesta perspectiva, no capítulo 1 faz-se uma análise das diferentes aplicações da malha hexagonal na arquitectura, a nível decorativo, estrutural e espacial, onde se dá uma especial relevância ao nível espacial pela sua relação directa com a proposta desenvolvida na cadeira de Projecto III. Neste seguimento, no capítulo 2 analisam-se individualmente três casos de estudo em Portugal desenvolvidos igualmente a partir da matriz hexagonal, onde se pretende entender as intenções e motivações que levaram ao uso do plano modular hexagonal e a respectiva flexibilidade e funcionalidade do plano. Os conceitos desenvolvidos servem como base teórica para o desenvolvimento do capítulo 3, onde é feita a análise da proposta desenvolvida para a disciplina de projecto que consistiu numa residência e escola para o Circo do Chapitô. Resumidamente, esta dissertação pretende estudar vários exemplos desenvolvidos a partir da malha hexagonal, especialmente a nível espacial, analisando-os individualmente e comparativamente. Esta análise é efectuada com o objectivo de alcançar uma melhor compreensão sobre as diversas potencialidades da malha hexagonal e as diferentes interpretações retiradas desta por parte do arquitecto para desenvolvimento dos seus projectos.

CAPES A materialização original do Paradigma Orientado a Notificações (PON) implementada na linguagem de programação C++ possibilitou a criação de aplicações sob o domínio desse paradigma. Apesar de tais contribuições para com o paradigma, o desenvolvimento de aplicações no PON ainda apresenta baixo nível de maturidade e certo nível de dificuldade. Tais dificuldades advêm principalmente da nova forma de estruturar os programas, onde os mesmos seguem um fluxo de notificações, o que difere da programação convencional. Ademais, até o momento, apenas algumas aplicações foram desenvolvidas, com escopos relativamente pequenos, o que não contribui efetivamente para a consolidação do paradigma e, particularmente, para o aprendizado via um conjunto efetivo de exemplos. Neste sentido, primeiramente, a própria estrutura geral do framework foi relida e reapresentada sob o viés de padrões de projeto, assim como houve contribuições na própria implementação desse. Subsequentemente, este trabalho teve como objetivo principal de estudo o nortear do desenvolvimento de aplicações baseadas no PON de maneira mais simplificada e eficiente, usando os avanços aqui citados. Isso se deu particularmente pela apresentação de padrões de desenvolvimento de software voltados para esse paradigma e infraestrutura, os quais buscam uma implementação mais purista envolvendo quesitos como redução do uso de implementações multiparadigmas, simplificação no desenvolvimento, garantia de determinismo, entre outras. De modo geral, as novas funcionalidades/recursos para a concepção de aplicações através do Framework PON facilitaram e melhoraram seu uso. The original materialization of Notification Oriented Paradigm (NOP) previously implemented in the C++ programming language allowed the creation of applications under the domain of this paradigm. Although these contributions to the paradigm, the development of NOP applications still has a low level of maturity and a certain degree of difficulty. Such difficulties arise essentially from the new form of structuring programs, in which such applications follow a notification flow, which differs from the conventional programming. Moreover, so far, only a few applications have been developed, with relatively small scope, which does not contribute effectively to the consolidation of the paradigm, and particularly for learning through an effective set of examples. Henceforth, firstly, the general structure of the framework has been reread and reintroduced under the bias of design patterns, even as there were contributions in its implementation. Subsequently, the main goal of this paper is to guide the development of applications based on NOP in a more streamlined and efficient manner, using the advances mentioned here. This was achieved particularly by the presentation of technical software implementations aimed to this paradigm and its infrastructure, which pursues a manner to conceive more purist implementations, involving issues such as reducing the use of multiparadigms implementations, simplifying the development, ensuring determinism, and so far. In general, the new features for conceiving applications based on the NOP Framework made easier and better its use.

Financiadora de Estudos e Projetos This work proposes to develop a study about frame structure behaviour filled with masonry panel, for the purposes of building bracing. It aims to consider the hardening of this filling masonry in the frame which deals with the horizontal loadings analysis such as wind strength. The work starts with the historical development, depicting the fact that who started this study. Then, variables which influence the frame rigidity are shown, like: wedging, the kind of link between panel- frame, panel openings, codes and design specification. These topics describe theoretical and experimental studies that have already been carried out about the theme and the main approaches considered by the researchers. For the purpose of checking the structure stiffening increase some case study were held. The first one comprehends a simple frame, theoretical, with data and results obtained from specialized literature. The second one compares a steal frame tested on a laboratory, with a computer program modeled frame, using the same features as the real stuff. Then, the portics were analysed with different filled floors. For doing so, different available calculation methods were applied, which employ equivalent diagonal concept to consider the masonry filling contribution as a structural constituent. Bearing in mind to verify the stiffening increase when the filling masonry are considered, a real building was modeled, in this particular case Helena Building, it has 22 floors, built in São Paulo using reinforced concrete, either considering or not the filling masonry. As the research bottom line, this text allows an updating about the possibility of including the filling masonry in building projects, an evaluation of the stiffening increase that the masonry might cause, an analysis to verify the compressed diagonal model and finally it shows design criteria. O presente trabalho propõe realizar um estudo da arte sobre o comportamento de estruturas aporticadas preenchidas com painéis de alvenaria, para fim de contraventamento de edificações. Visa considerar o enrijecimento dessa alvenaria de preenchimento no pórtico para análise de ações horizontais, como a força do vento. O trabalho inicia-se com o desenvolvimento histórico, descrevendo o fato que originou o estudo. Em seguida, apresenta variáveis que influenciam na rigidez do pórtico, como: encunhamento, tipo de ligação entre pórtico-painel, abertura em painéis, normas e considerações para projeto. Esses tópicos descrevem estudos teóricos e experimentais já realizadas sobre o tema e os enfoques mais relevantes considerados pelos pesquisadores. A fim de verificar o aumento de rigidez da estrutura foram realizados alguns estudos de caso. O primeiro trata-se de um pórtico simples, teórico, com dados e resultados obtidos na literatura especializada. A segunda análise compara-se um pórtico metálico ensaiado em laboratório, com um pórtico modelado em programa computacional, adotando as mesmas características do real. Em seguida, analisam-se teoricamente pórticos com diferentes pavimentos preenchidos. Para isso, adotaram diferentes métodos de cálculo disponíveis, que empregam o conceito de diagonal equivalente para considerar a contribuição do enchimento de alvenaria como elemento estrutural. Com propósito de comprovar o acréscimo de rigidez quando for considerada a alvenaria no preenchimento, foi modelado um edifício real, o edifício Helena, de 22 pavimentos, executado em concreto armado na cidade de São Paulo, considerando ou não a alvenaria de preenchimento. Como resultado da pesquisa, este texto permite uma atualização sobre a possibilidade de inclusão da alvenaria de enchimento no projeto de edificações, avaliar o aumento de rigidez que a alvenaria pode proporcionar, averiguar o modelo de diagonais comprimidas e, finalmente, indicar critérios para projeto.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil Este trabalho tem como objetivo o estudo da análise não linear física e geométrica de pórticos planos de concreto armado. As análises são realizadas por meio do programa ANALEST, que utiliza um modelo não linear em que as estruturas são modeladas por elementos finitos de barra. Cada elemento possui três nós e um total de sete graus de liberdade, sendo o terceiro nó interno com apenas deslocamento axial. A formulação dos elementos baseia-se na teoria de viga de Euler-Bernoulli, na qual a deformação por cisalhamento é desprezada. A não linearidade física é considerada ao longo do elemento e da seção, dividida em lamelas, admitindo-se que cada lamela está sob estado uniaxial de tensões, utilizando-se leis constitutivas não lineares para o concreto e armaduras de aço. A não linearidade geométrica segue a Formulação Lagrangeana Total. São analisados pórticos de 1 a 16 pavimentos, com diferentes características geométricas - altura de pavimento, número de vãos, e diferentes propriedades dos materiais. Inicialmente, são feitos alguns estudos de modelagem para cada pórtico, investigando-se alguns parâmetros, modelos constitutivos e a estabilidade numérica de algoritmos de solução de equações não lineares. O programa ANALEST é em seguida validado comparando-se seus resultados com os de modelos/programas de outros autores. Investiga-se também a influência das não linearidades (física e geométrica), consideradas isoladamente e combinadas, e são traçados mapas de evolução da não linearidade física de cada pórtico. Finalmente o modelo não linear do ANALEST é comparado a um modelo que considera a não linearidade física de forma simplificada, utilizando-se o programa SAP2000. Com base nos resultados dos estudos, são extraídas conclusões acerca do tema e algumas recomendações para trabalhos futuros

O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo da estabilidade de pórticos de aço considerando a aplicação do fator do comprimento efetivo e das forças nocionais na análise dessas estruturas. Para alcançar esse objetivo, são discutidas as características do método do comprimento efetivo mostrando as vantagens e desvantagens de sua aplicação. O conceito da flambagem do pavimento é apresentado, bem como as considerações para se determinar o fator K na fase inelástica. É apresentado o conceito da formulação baseada na aplicação da força nocional, para considerar as imperfeições geométricas e de material, a partir da aplicação de uma força horizontal fictícia correspondente a uma fração do somatório de todos os carregamentos verticais de cálculo atuantes no pavimento. Esses métodos são avaliados comparativamente tendo como base de referência para a calibração destes um programa escrito na linguagem FORTRAN 90, desenvolvido para realizar a análise inelástica avançada de pórticos planos de aço. Exemplos são apresentados ao final do trabalho para comparação das diversas metodologias, bem como avaliar os procedimentos da ABNT NBR 8800: 2008. The objective of this work is to study the steel frames stability considering the application of the effective length factor and notional loads in the analysis of these structures. To achieve this goal, the characteristics of the effective length method are discussed, showing the advantages and disadvantages of its application. The concept of story buckling approach is presented, as well as considerations for determining the K-factor in the inelastic phase. In this work, the concept of the formulation based on the notional loads, to consider the geometrical and material imperfections from the application of a fictitious horizontal force corresponding to a fraction of the sum of all vertical forces acting on the story is discussed. These methods are comparatively evaluated on the basis of a program written in FORTRAN 90 that was developed to perform an advanced inelastic analysis of plane steel frames. Examples are presented for comparison of different methodologies as well as evaluating the procedures of ABNT NBR 8800: 2008.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2009. A avaliação da rigidez de pórticos tridimensionais é importante para aferir a confiabilidade de projetos estruturais, principalmente os que envolvem edifícios altos, frente aos estados limites últimos e de utilização. Nos edifícios de concreto armado, esta avaliação é realizada através de uma análise da estabilidade global seja por processos aproximados, determinando o parâmetro de instabilidade α e o coeficiente γz e/ou, por processos mais rigorosos, utilizando por exemplo o método P-Δ ou uma análise criteriosa de segunda ordem. Este trabalho visa contribuir para a avaliação da rigidez de pórticos de concreto armado considerando alguns fatores que julgamos relevantes para a análise como: o aspecto tridimensional da estrutura, a interação conjunta dos elementos lajes – vigas – pilares, o fator de carga de colapso plástico, o fator de carga crítica de Euler e as freqüências naturais, obtidas através de uma análise de vibrações livres. Através de modelagens numéricas, baseadas no método dos elementos finitos (MEF), foram produzidos programas, em linguagem Fortran, que permitem avaliar o comportamento de pórticos em uma análise elastoplástica incremental, análise de instabilidade elástica e análise de freqüências naturais sob vibrações livres. São apresentadas correlações entre todos os parâmetros envolvidos obtidos de forma simplificada (parâmetro α e γz) e através de processos rigorosos (λc, λcr e ω), utilizando o MEF. Os programas desenvolvidos são utilizados em exemplos reais de estruturas de edifícios mostrando o grau de influência de cada parâmetro na rigidez do arranjo estrutural. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT An evaluation of stiffness in three-dimensional frames is important to ensure safety in structural projects, especially in tall buildings, where both ultimate limit state and serviceability limit state have to be considered. In reinforced concrete buildings, this evaluation is calculated through an analysis of global stability, either through approximate methods, determining the parameter of instability α and γz parameters or by more demanding methods, for example, using the P-Δ analysis. This work aims to contribute to an evaluation of strength in reinforced concrete frames. It considers a few factors which the author deems relevant to the analysis such as: 1. the tri-dimensional aspect of the structure. 2. the combined interaction of slabs, beams and columns. 3. the plastic collapse load factor. 4. the critical load factor. 5. natural frequencies. Using numerical models based on the method of finite elements (FEM), software programs were developed in Fortran language. They allow an evaluation of the behavior of frames in an incremental elastoplastic analysis, in an elastic stability analysis and in one of natural frequencies under free vibrations. Correlations are presented among all of the involved parameters, which were obtained from the simplified methods ( α and γz parameters) and from the more rigorous methods (λc, λcr e ω), using FEM. These software programs are used in actual building structures and show the degree of influence of each parameter which contributes to the stiffness of the structural framework.

Nesse trabalho, um método de análise do comportamento de grandes edifícios horizontais em incêndio é apresentado. Os requisitos das autoridades oficiais que tratam da segurança contra incêndio geralmente são orientados para evitar o “puxamento” da estrutura de fechamento lateral para dentro da edificação de modo a evitar uma possível obstrução das vias de escape. A análise 3D por elementos finitos do edifício inteiro é impraticável para a rotina dos escritórios de projeto, em face do grande número de graus de nós, principalmente na estrutura de cobertura. O método proposto consiste na superposição de duas análises parciais 2D, conforme o cenário de incêndio adotado, sendo os deslocamentos finais da estrutura de fechamento avaliados contra os critérios de colapso em incêndio. Um estudo de caso apresenta as etapas do dimensionamento de um grande edifício horizontal, o comportamento do pórtico principal e da estrutura de fechamento lateral quando submetidos à ação do incêndio. In this work a method to analyze the fire behavior of large horizontal buildings structures is presented. Official fire safety requirements applied to large horizontal buildings generally are oriented to avoid “pulling in” of lateral cladding walls and structural bars in such a way that a escape route could be obstructed. 3D finite element analyses of entire large horizontal buildings are impracticable for design offices. The proposed method consists of the superposition of two 2D partial analyses being the final displacements evaluated against collapse criteria in fire. A case study discusses the design phases of a large horizontal building and the main frame and cladding behaviour analyses in fire.

Made available in DSpace on 2017-06-01T17:57:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elilde Medeiros.pdf: 1143833 bytes, checksum: 753821a53256142f318470c59cb69f82 (MD5) Previous issue date: 2007-08-17 The work presents results from numerical analyses performed in a 32-storey reinforced concrete building in Recife. Numerical finite element analyses were performed taking into account the modeling of reinforced concrete members only as well as the masonry infill panels, considered as equivalent diagonal struts. It was also analyzed a more refined model consisting of isolated infill masonry panels subjected to frame loading from 3-D finite element analyses. Support reaction, stress resultants and displacements on the top of the buildings, obtained from performed analyses, were compared. An increase in building stiffness was observed as well as stress resultant redistribution. Infill masonry panel stresses were also investigated in order to find out the places where it is most stressed Apresenta-se neste trabalho a análise numérica de um edifício de 32 pavimentos, em concreto armado, situado na cidade do Recife. Primeiramente foi realizada a modelagem pelo método dos elementos finitos apenas para a estrutura em concreto. Em seguida realizou-se a modelagem considerando o efeito dos painéis de alvenaria de vedação no comportamento estrutural do edifício, através do modelo de barras diagonais equivalentes. E, depois, a modelagem mais refinada de alguns desses painéis, submetidos ao carregamento proveniente dos pórticos. Os resultados obtidos nos processamentos dos modelos com barras equivalentes e sem elas foram comparados entre si, a fim de se analisarem as reações de apoio e deslocamentos no topo do edifício para os dois modelos. Constatou-se um aumento na rigidez do edifício, bem como a redistribuição dos esforços. Foram analisados também os esforços nos painéis de alvenaria a fim de se verificar em que pavimentos e em que geometria de pórticos as alvenarias estavam sujeitas a maiores tensões

O objetivo desta dissertação é o desenvolvimento, implementação e teste de modelos tridimensionais para simulação de pórticos espaciais de aço, concreto e mistos, através do Método dos Elementos Finitos. As estruturas analisadas são os reticulados espaciais compostos por elementos estruturais mistos de aço e concreto. A não-linearidade física e geométrica é considerada na formulação dos elementos finitos e contemplam os efeitos de grandes rotações e deslocamentos de forma rigorosa. No nível da seção transversal, são utilizadas técnicas analíticas de integração de esforços e módulos materiais tangentes, em cada ponto de integração, caracterizando um modelo de inelasticidade distribuída. Os elementos estudados neste trabalho são os corrotacionais tridimensionais, adaptados para o emprego de não-linearidade física nos pontos de integração. Para a validação das formulações implementadas são feitas comparações com outras análises constantes da literatura, bem como com resultados experimentais disponíveis. The purpose of this dissertation is the development, implementation and test of numerical models for the Finite Element simulation of plain steel, reinforced concrete and composite steel-concrete three-dimensional frames. Physical (material) and geometrical nonlinearities are taken into account in the Finite Element formulation. At the cross section level, analytical integration of resultant forces and tangent moduli are employed within a distributed plasticity approach. The 3D corotational formulation, with rigorous treatment of large rotations and adapted for material nonlinearity, is employed for the geometrically nonlinear analysis. The formulation correctness and robustness is assessed by comparison with available numerical and experimental results.

O presente trabalho propoe uma tecnica de elementos finitos para executar analise limite de porticos planos em abordagem cinematica via programacao linear (PL). A formulacao esta associada ao desenvolvimento de um sistema CAD (Computer Aided Design), visando a automacao da modelagem tridimensional e bidimensional deestruturas reticuladas. O sistema CAD desenvolvido, denominado modelador estrutural, funciona como pre e pos-processador para a tecnica de analise limite formulada. O aplicativo utiliza a programacao orientada a objetos (POO), e a interface de programacao para aplicacoes (Aplication Programming Interface ¡© API) adotada e o ObjectARX (AutoCAD Runtime eXtension), que permite a extensao e personalizacao do software AutoCAD. As estruturas reticuladas sao modeladas de forma grafica e tridimensional, mediante o uso de barras, nos, materiais e secoes transversais. A formulacao da tecnica para analise limite de porticos planos utiliza uma abordagem cinematica para determinar o limite superior (upper bound) do fator de carga de colapso, ¥êc, e o mecanismo de colapso correspondente. A solucao do problema estrutural e obtida transformando-o em um problema de PL. Para minimizar o fator de carga de colapso, o principio dos trabalhos virtuais (PTV) e aplicado aos possiveis mecanismos de um portico plano. A estrutura e discretizada em elementos finitos de dois nos com interpolacao linear, e as equacoes de restricao do problema de PL sao obtidas impondo-se as condicoes de contorno a compatibilidade de deformacoes e deslocamentos. Para a implementacao da tecnica, foi desenvolvido um aplicativo processador, em linguagem de programacao C++, utilizando os paradigmas da POO e alguns padroes de projeto de software. Finalmente, sao abordadas as contribuicoes deste trabalho em diversas areas, as limitacoes dos aplicativos gerados, assim como sugestoes e propostas para a continuidade do mesmo. The present work presents a finite element technique for the limit analysis of plane frames using linear programming (LP). The formulation is integrated with a CAD (Computer Aided Design) system developed to automate the modeling of threedimensional and two-dimensional reticular structures. The CAD system developed, named structural modeler, works as pre and post-processor for the conceived limit analysis technique. The application uses object orientedprogramming (OOP) and the application programming interface (API) ObjectARX (AutoCAD Runtime eXtension), that allows extensions and customization of the software AutoCAD. The 3D modeler allows the lauching of the structure using bars, nodes materials and cross sections.The plane frame limit analysis technique uses the kinematic approach to determine upper bounds of the collapse load factor, êc, as well as the corresponding collapse mechanism. The proposed solution transforms the structural problem into a LP problem. Minimization of the load factor is achieved by applying the Principle of Virtual Work (PVW) to the frame possible collapse mechanisms. The structure is discretized in twonodes finite elements with a linear interpolation and the constraint equations of the LP problem are obtained by the compatibility of displacements and strain. For the implementation of the technique an application was developed, using C++, the paradigms of the OOP and some software design patterns. Finally, the contributions of this work to other areas, the limitations of the resulting applications and suggestions for future work are also discussed.

Verificou-se a influência da temperatura e do tempo de austêmpera no comportamento à fadiga, sob carregamento de amplitude variável, de corpos-de-prova em ferro fundido nodular austemperado (ADI), com 0,5% de cobre e de níquel, através de ensaios de propagação de trinca, flexão rotativa e alternada. Utilizaram-se a lei de Paris para estimar a taxa de propagação de trinca por fadiga, e as leis de dano linear e bilinear na previsão da vida à fadiga sob carregamento variável. Os corpos-de-prova foram extraídos de blocos fundidos com espessura de 13 mm, produzidos em condições industriais. Examinaram-se três lotes de corpos-de-prova, austenitizados a 900°C por 1,5 h, mas com ciclos de austêmpera distintos. O primeiro lote foi austemperado a 360°C por 1,5 h; o segundo a 360°C por 0,6 h; e o terceiro a 300°C por 2,5 h. Osmateriais foram caracterizados e analisados através de microscopias ótica e eletrônica, difração de raios-X e ensaios mecânicos. Os ensaios de fadiga por flexão rotativa, em corpos-de-prova sem entalhe, foram realizados em amplitude variável, através de carregamento em blocos. Os ensaios por flexão alternada foram realizados com controlede deformação. Os ensaios de propagação de trinca por fadiga foram realizados sob fatores cíclicos de intensidade de tensão, constante e crescente. Os materiais austemperados a 360°C apresentaram, maior volume percentual de austenita e ductilidade, e menor resistência mecânica e dureza que o austemperado a 300°C. A austenita do material do segundo lote apresentou menor teor de carbono que a doprimeiro lote. Dentre as observações verificadas, destacam-se pela importância: os materiais tratados a 360°C apresentaram vida à fadiga superior aos tratados a 300°C, sob amplitudes de tensão constante e variável, próximas de 500 MPa; os materiais tratados a 360°C, apresentaram menores taxas de propagação de trinca que o tratado a300°C; maior volume de austenita e menor teor de carbono propiciaram maior resistência à iniciação de trincas por fadiga; a taxa de propagação de trinca do material do segundo lote, sob fator cíclico de intensidade de tensão constante, foi menor que sob o variável; as leis de dano linear e bilinear não forneceram resultados satisfatórios na previsão da vida à fadiga do ADI; efeitos benéficos do primeiro bloco de carga, na vidaà fadiga, foram observados em materiais do segundo lote somente quando aplicou-se amplitudes de tensão acima do limite de fadiga. An investigation was carried out to verify the influence of austempering temperature and time on the fatigue behavior of Austempered Ductile Iron (ADI), under variable amplitude loading. ADI specimens with 0,5% of copper and of nickel were used in fatigue propagation, rotating and reciprocating bending fatigue tests. The fatigue life results under variable amplitude loading have been analyzed by linear and double lineardamage rules. The fatigue crack growth rate was estimated by Pariss law. Samples were machined from 13 mm casting blocks. Three set of samples were prepared, all of them austenitized at 900°C for 1,5 hour and then austempered at two different temperatures and three different times: the first set was austempered at 360°C for 1,5 hours; the second at 360°C for 0,6 hour and the third at 300°C for 2,5 hours. The material was characterized and analyzed by means of optical and scanning electron microscopy, X-Ray diffraction and mechanical tests. Unnotched samples were tested in rotating bending fatigue using different cyclic stress amplitudes. The reciprocating bending fatigue tests were performed using strain control. Fatigue crack growth tests were performed under constant and variable amplitude cyclic stress intensity. The materials austempered at 360°C showed greater rates of austenite and ductility, and smaller tensile stress and hardness than the materials austempered at 300°C. The carbon contents in the austenite in the second set were smaller than the contents in the first set. Among the observations made, the most important ones are: (i) the materialsaustempered at 360°C showed longer fatigue live than the ones austempered at 300°C, under both constant and variable amplitude loading, near 500 MPa; (ii) materials treated at 360°C, showed smaller crack growth rate than those austempered at 300°C; (iii) *bigger rates of austenite and smaller rates of carbon provided the material with biggernucleation fatigue resistance; (iv) the rate of crack growth of the material in the second set, under constant cyclic stress intensity factor was smaller than under variable stress; (v) the linear and double linear damage rules did not offer satisfactory results in predicting fatigue life of ADI; (vi) beneficial effects from the first set were observed in the second set only when stress amplitude beyond the fatigue limit was applied.

Apresentam-se neste trabalho procedimentos de análise de pórticos deslocáveis com ligações mistas de aço e concreto. Para tanto, faz-se uma abordagem sobre os componentes básicos de uma ligação mista viga-pilar específica, com fôrma metálica incorporada à laje de concreto,onde é proposto um método para a determinação da resistência, da rigidez e da capacidade de rotação, sem inversão do momento fletor. Este método compreende a obtenção de uma curva momento-rotação para carregamento-descarregamento-recarregamento, considerando-seações de vento e de gravidade. São também abordados alguns pontos específicos, como a redução da rigidez inicial da ligação mista, a análise elástica de pórticos com ligações mistas em teorias de 1ª e 2ª ordem, bem como considerações sobre a utilização de rigidez secante. Este trabalho é dividido em duas etapas: - MÉTODO SIMPLIFICADO: implementação das ligações mistas em pórticos planos com umaanálise simplificada útil para escritório de projeto, validado pelos resultados de uma ANÁLISE AVANÇADA, bem como por fundamentação teórico-experimental; - MÉTODO AVANÇADO: utilização de um modelo de elementos finitos, onde são incluídas as não-linearidades física e geométrica. São incluídos os resultados de 16 (dezesseis) ensaios da ligação parafusada da mesa inferior da viga com a cantoneira de assento, cuja resposta não é definida claramente na bibliografia disponível, e de 8 (oito) ensaios de NÓS MISTOS com ciclos simétricos e assimétricos de carregamento-descarregamento-recarregamento. Com base na pesquisa realizada, propõemse procedimentos analíticos que complementam o trabalho de LEON (2000). Faz-se uma análise crítica dos parâmetros que influenciam o comportamento da ligação mista em pórticos deslocáveis, procurando-se transformar os procedimentos mencionados em uma ferramenta útil para a pesquisa e para o projeto de ligações mistas. This thesis aims at analyzing the behavior of unbraced frames with steel concrete composite connections by means of a survey carried out on the basic components, being steel deck incorporated in the concrete slab. A method to determine the ultimate strength, the stiffness and the rotation capacity is suggested for a specific type of composite connection. This method consists of obtaining a moment-rotation curve for loading-unloading-reloading, considering wind and gravity loadings. Some specific points are also approached such as the reduction of the initial stiffness of the composite connection, the analysis of the frames with composite connections in theories of 1st and 2nd order, as well as some considerations about the use of the secant stiffness. This work is divided in two steps: - SIMPLIFIED METHOD: implementation of the composite connections in unbraced frames, providing a simplified analysis useful for designers, validated by the results of an ADVANCED ANALYSIS as well as by theoretical considerations and experimental results. ADVANCED METHOD: implementation of a finite element model where physical and geometrical nonlinearities are taken into account. The results of 16 (sixteen) tests of steel seat connections bolted to the lower beam flange are included, because its behavior is not clearly defined in the available literature. The results of 8 (eight) tests of composite joints, subjected to symmetric and asymmetric cycles of loadingunloading-reloading are also included. According to this research some analytical procedures are suggested to complement LEONs (2000) work. Finally, the parameters that influence the behavior of the composite connection in unbraced frames are critically analyzed, attempting to transform the mentioned procedures in a useful tool for composite connection research and designs.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. O presente trabalho descreve uma investigação do comportamento de estruturas de aço típicas de edifícios de andares múltiplos, parcialmente protegidas, em situação de incêndio, com o objetivo de identificar mecanismos de interação estrutural capazes de influir na resistência ao fogo global da estrutura. Foi feito um estudo em um pórtico tridimensional, sujeito ao incêndio-padrão, no qual foram considerados três tipos de carregamentos: carga permanente e 20%, 40% e 60% da sobrecarga de utilização, combinados com quatro diferentes alternativas de proteção parcial ao fogo da estrutura. O efeito da hiperestaticidade em incêndios compartimentados é estudado, determinando-se a temperatura de colapso global da estrutura. A metodologia empregada tem como base o emprego do MEF tanto na definição da distribuição das temperaturas na seção transversal (TASEF) quanto na determinação da resposta estrutural em incêndio (VULCAN). Os resultados permitiram identificar alguns dos mecanismos de interação estrutural mais freqüentes na definição da resistência ao fogo final da estrutura, o que permitiu a proposição de técnicas de proteção passiva parcial aplicáveis. Resultados numéricos, conclusões e sugestões de investigações futuras são apresentados. The present work describes an investigation of the behaviour of typical multi-stories buildings steel structures partially protected in fire situation. The main objective of the investigation is to identify mechanisms of structural interaction capable to influence on structure’s resistance in fire. The study considered a three-dimensional frame subjected to the standard fire and to three loadings: permanent load plus 20%, 40% and 60% of the live loads, combined with four different alternatives of partial protection. The finite element method is used through VULCAN, the code used for structural analyses in fire, and TASEF, the code used for heat transfer. The results allowed to identify some of the more frequent mechanisms of structural interaction defining the global structural fire resistance and indicate that partial fire protection may be a real alternative to economical fire protection of steel structures. Numerical results, conclusions and suggestions of future inquiries are presented.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. Entre as estruturas de ao mais usadas, as de edifcios horizontais, em geral para fins industriais e de depsito, sªo as menos investigadas quanto a seu comportamento em incŒndio. Em conseqŒncia, muitas das exigŒncias regulamentares sªo estabelecidas subjetivamente, levando nªo raramente a situaıes de insegurana ou a restriıes de mercado por uso de proteªo passiva conservadora. Nesses edifcios, em geral admitem os regulamentos que os prticos planos focalizados se deformam em incŒndio de modo a "fechar" o espao livre interno. Essa hiptese corresponde a prticos em que as barras nªo verticais na situaªo de colapso estrutural "puxam" para o interior do edifcio a estrutura lateral. Mas, cabe investigar se tal comportamento Ø tpico em prticos, atualmente muito comuns, em que sªo comuns as ligaıes rgidas na superestrutura e ligaıes rotuladas na base (prticos tipo "caixa de sapato"). Nesses casos, o modo de deformaªo do prtico tende a ser o oposto, jÆ que a rigidez das ligaıes no topo dos pilares impıem a deformaªo dos pilares para fora. The horizontal buildings structures, among other most used steel structure, usually for industries and warehouses, are the less investigated relative to fire behaviour. From this, some of regulation exigency are determinated subjective, causing not rare insecurity situation or market restrictions for passive protection conservative. The rules usually for this buildings admit that the frames be deformed at fire to close the internal bay space. This theory is relative to frames that the elementes not verticals at structural colapse pull the wall structure em direction to internal building. But, we need to investigate if this behaviour is typical at frames, nowadays most commom the use of rigid connections at structure and pinned connections at base (box shoes frames). At this cases, the frame deformation mode has tendency to be the opposite, because the rigid conection at columns top impose the columns deformation for outside.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Este trabalho visa o estudo do comportamento de pórticos planos além da fase elástica (estado limite último). Com algumas modificações na modelagem, simplificações no diagrama momento fletor-curvatura e um processo iterativo, consegue-se obter a carga de colapso de um pórtico, sem a necessidade do conhecimento prévio da configuração de colapso. O método é baseado no Teorema do Limite Inferior, ou Teorema Estático, da Teoria das Rótulas Plásticas, fornecendo resultados a favor da segurança. O comportamento não-linear do material é incorporado através da mudança do módulo de elasticidade de pequenas barras. Estas barras, com módulo de elasticidade alterado, têm a função de simular as rótulas plásticas. Além disso, o método permite considerar os efeitos do esforço normal no valor do momento de plastificação das seções. Em suma, a Análise Limite por esse método torna-se mais prática e econômica, apresentando uma ferramenta adicional aos projetistas.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. O presente trabalho apresenta os procedimentos para a análise numérica do comportamento de pórticos planos com conexões metálicas semi-rígidas entre vigas e pilares de estruturas de aço. Apesar de, tradicionalmente, o cálculo de estruturas metálicas ser realizado imaginando ligações rígidas ou articuladas, constata-se através de ensaios experimentais que a maioria das ligações das estruturas se enquadra em outro tipo de classificação, denominada semi-rígida, onde as conexões apresentam resistência ao giro relativo das peças conectadas, mas não possuem rigidez suficiente para impedir todo o deslocamento entre elas. Verifica-se, também, que a rigidez das ligações tem uma grande influência na distribuição das forças internas, nas deflexões e na estabilidade global da estrutura. Primeiramente são apresentados os tipos usuais de arranjos destas conexões e sua classificação de acordo com seu comportamento à flexão, fornecendo dados importantes para projeto. Estas conexões são modeladas através de uma formulação matricial pelo Método dos Deslocamentos, considerando a flexibilidade da ligação por meio de "molas" nas extremidades dos elementos de barras. Foram implementadas rotinas que permitem a consideração de uma relação não-linear entre o momento fletor e a rotação das ligações, permitindo uma melhor aproximação do modelo com os resultados experimentais.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 1999. Este trabalho utiliza técnicas de Mínimo Peso e Mínima Norma Euclidiana para o projeto de pórticos metálicos sob carregamento variável não-proporcional no estado limite último. O processo de cálculo é baseado nas envoltórias dos esforços encontrados. Após a síntese das estruturas após o uso das duas técnicas descritas acima, a estrutura é submetida a análise elástica linear e de segunda ordem. O motivo destas análises é verificar o comportamento desses pórticos metálicos em termos de deslocamento, quando cargas de serviço são aplicadas. É sabido que em problemas práticos de engenharia, a análise elástica é muito mais utilizada por ser de simples implementação e solução. Deste modo, os resultados da análise elástica linear e da análise de segunda ordem são comparados, de tal forma a verificar se as diferenças são consideráveis em situações práticas. Uma análise incremental é também executada, utilizando um modelo elasto-plástico, obtendo-se assim a sequência de rótulas plásticas e as curvas carga-deslocamento. A sequência de rótulas plásticas é usada para computar as mudanças no comportamento modal da estrutura. Os modos de vibração e as frequências naturais são encontrados através do programa ANSYS. Considerando as estruturas aporticadas calculadas pelas duas técnicas (Mínimo Peso e Mínima Norma), comparações são feitas, tomando como base a Norma Brasileira NBR-8800/86, e também comparando o peso final das estruturas, pelas duas técnicas. This work presents Steel frame designs for various non-proportional load groups at limit State, using both Minimum Weight Design and Euclidean Minimum Norm techniques. The design process is based on the applied end-action envelopes. After the design process using the techniques described above, we proceed to a linear and also to a second-order elastic analyses. The scope of these analyses is to verify the behaviour of the Steel frames in terms of the displacements, when Service loads are applied. It is known that in practical engineering the elastic analysis is much more used because it is simple to perform. Therefore, the results from the linear and second-order elastic analyses are compared to see if the differences between the two approaches are considerable in practical situations. An incremental analysis is also undertaken using elastic-plastic model so that the plastic hinge sequence as well as the load-displacement curves can be obtained. The hinge sequence is afterwards used to compute the changes in the natural frequency of the structure. The frequencies are obtained from subsequent modal analyses using ANSYS program. Considering the Steel frames designed using the two techniques (Minimum Weight and Euclidean Norm), comparisons are made taking into account the allowable displacements specifícations prescribed by the Brazilian Norm NBR-8800/86 and also considering the final weight achieved by the two techniques.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico O dimensionamento de estruturas de edificios altos, com predominância de carregamentos verticais, é, na maioria dos casos, feito através de análise simplificada, isolando vigas e pilares ou pela análise linear dos esforços resistentes dos pórticos planos constituintes. Ou seja, apenas elementos de barras estão presentes. A proposta desta dissertação está em atualizar a análise de pórticos planos para edificios e outras estruturas, incorporando o comportamento não-linear da geometria das estruturas. Um relato dos métodos disponíveis na bibliografia especializada é apresentado para situar o universo já desenvolvido sobre o assunto. Dois métodos foram destacados, o método P- e da Matriz de rigidez geométrica. No primeiro, foi adicionada análise de duas particularidades, com a inclusão apenas nas barras verticais e com a inclusão de barras verticais, horizontais e inclinadas. No método da matriz de rigidez geométrica, esta foi considerada em sua forma plena e com alguma simplificação. Os métodos destacados foram definidos e diversos exemplos numéricos são apresentados. Os tempos de resolução computacional foram considerados. Como resultados, temos a descrição de situações em que os métodos demonstram eficiência comprovada, dentro de um tempo de resolução. Um conjunto de anexos traz as listagens das rotinas utilizadas na análise não-linear geométrica e alguns métodos de resolução de sistemas de equações lineares. Abstract : The design of high building structures whith a predominante of vertical loading is, commonly performed by a simplified analysis, either by considering separetely beams and columms or by a plane frame linear analysis. Therefore only bar elements are considered in the model. The dissertation intends to improve the plane frame analysis of buildings, including the geometrical non-linear effects. A survey of the most used methods available in the literature is presentes initially in order to give a general idea of the subject. Emphasys was given on two main methods: P- method and the geometric stiffness matrix method. Two approaches were considered for the P- method: the first one includes the nonlinear effects on the vertical bars only, whereas in the second one, these effeets are included on the vertical, horizontal and inclined bars. For the geometric stiffness matrix method the complete and simplified formulation were considered. These methods were implemented in a plane frame analysis program and several numerical examples were presentes The processind time of the analyses were taken into account in order to compare the efficiency of the methods. The results of the analysis have shown that the described methods are very efficient for geometric non linear analysis of conventional structures. In some cases, the subdivision of the bars was necessary for improving the numerical results. A list of routines utilized in, are enclosed at the end of the work and some methods for solution of linear equation systems.

Orientador: Gilson Batteston Fernandes Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil Resumo: Este trabalho inicia-se com uma introdução sobre o concreto de alta resistência, abrangendo sua conceituação, características e aplicações. Em seguida mostra-se o estado da arte dos nós de pórticos de concreto armado, assim como resultados de pesquisas realizadas anteriormente. Descreve-se o programa experimental desta pesquisa, bem como os traços de concreto utilizados. As investigações experimentais dos nós de pórticos de concreto de alta resistência foram realizadas após a revisão bibliográfica. O comportamento do nó em ângulo reto é afetado pelo sentido da solicitação. Por essa razão, o nó foi examinado separadamente para um momento que tendia a fechar o ângulo reto e para outro que tendia a abri-lo. Apresentam-se os resultados obtidos desses ensaios e os diagramas de tensões nas armaduras e deformações no concreto. Conclui-se esse trabalho com a análise de todos os resultados obtidos dos ensaios realizados Abstract: This work begins with an introduction which shows the application, characteristics and concepts of high-strength concrete. Following, a theoretical abstract of the state of the art about reinforced concrete comers and joints, as well as previous research results are reported. An experimental research is described, dealing with the concrete mixes used. The experimental tests of high-strength reinforced concrete comers and joints were developed after bibliographical revision. The behaviour of the right angle comer joint is fundamentally affected by the sense of the loading. For this reason, such a knee was examined separately for a moment that tended to close the right angle and for another that tended to open it. The results of these tests and their stress-load and strain-load diagrams are shown. This work finishes with the analysis of all the results Mestrado Estruturas Mestre em Engenharia Civil

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 1996. A maioria das conexões de pórtico têm rigidezes intermediárias entre as apresentadas pelas conexões totalmente rígidas e pelas rotuladas, sendo assim classificadas de semi-rígidas. Neste trabalho a programação matemática é utilizada na análise de pórticos planos com conexões semi-rígidas, submetidos a carregamentos quasi-estáticos. Desta forma, são efetuadas as análises linear elástica, elastoplástica, plástica limite e de shakedown. Considera-se a estrutura discretizada em elementos de comprimento finito, sendo que as conexões apresentam comprimento nulo. São utilizadas as duas descrições alternativas - malha e nodal - das relações de equilíbrio e de compatibilidade, assumindo-se o regime dos pequenos deslocamentos e deformações. O material estrutural é considerado elástico perfeitamente plástico, com a superfície de plastificação linearizada em trechos finitos. A curva experimental momento-rotação da conexão semi-rígida é modelada por segmentos lineares, aproximando-se o seu comportamento por relações constitutivas elastoplásticas com a consideração de encruamento. Alternativamente, adota-se um sistema de classificação de conexões, apresentado na literatura, que fornece a estimativa do comportamento da conexão em função de sua rigidez inicial e momento de plastificação reduzidos. A análise elastoplástica é efetuada através de problemas de complementaridade linear (PCL) e de complementaridade linear paramétrico (PCLP), desenvolvidos em quatro formulações diferentes: malha-flexibilidade, nodal-rigidez, malha-rigidez e nodal-flexibilidade. Considera-se a possibilidade de ocorrência do fenômeno da descarga plástica. As análises plástica limite e de shakedown são realizadas através de quatro problemas de programação linear (PL), associados aos teoremas estático e cinemático, nas descrições de malha e nodal. Os exemplos apresentados são comparados com resultados disponíveis na literatura, mostrando a validade das formulações desenvolvidas. Observa-se que a consideração de conexões semi-rígidas altera a distribuição dos esforços na estrutura. O deslocamento horizontal de um pórtico sem travamento é maior quanto mais flexível for a conexão utilizada. A carga de colapso plástico e de shakedown são reduzidas com a substituição das conexões rígidas pelas semi-rígidas. A diferença entre o fator de carga de colapso plástico e o de shakedown, de um mesmo pórtico, é maior quando se consideram conexões mais flexíveis. Generally, the frame connections present an intermediate behaviour between fully rigid and pinned connections, being classified as semirigid. In this work, the mathematical programming is utilized in the analysis of plane frames with semirigid connections, subjected to quasi-static loads. Linear elastic, elastoplastic, plastic limit and shakedown analyses are then performed. The frame is envisaged as a structural network, the joints being modelled as zero-length elements. Mesh and nodal descriptions of the static and kinematic laws are considered under the restriction of small displacements. The structural material is assumed elastic, perfectly plastic, and a piecewise linear approximation of the yield surface is adopted. The experimental moment-rotation curve of the semirigid connection is modelled by a series of straight-line segments, with its behaviour approximated by elastoplastic constitutive relations with strain-hardening. Alternatively, a connection classification system presented in the literature is adopted. This system defines the estimative behaviour ofthe connection in function of its reduced initial stiffness and plastic moment. The elastoplastic analysis is carried out by a linear complementarity problem (LCP) and a parametric linear complementarity problem (PLCP), developed in four different formulations: mesh-flexibility, nodal-stiffness, mesh-stiffness and nodal-flexibility. The possibility of occurrence of plastic unstressing is considered. The plastic limit and shakedown analyses are accomplished through four linear programming (LP) problems related to the static and kinematic theorems, in the mesh and nodal descriptions. The examples presented are compared with known results in the literature, demonstrating the validity of the developed formulations. It is observed that the presence of semirigid connections affects the distribution of generalised stresses in the structure. The horizontal displacement of an unbraced frame is greater for more flexible connections. The plastic collapse load and the shakedown load are reduced if it is considered semirigid connections instead of fully rigid connections. The difference between the plastic collapse and shakedown loads, for the same frame, is greater for more flexible connections.

Orientador: Jose Luiz Antunes de Oliveira e Sousa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil Resumo: Esta dissertação descreve o desenvolvimento de um sistema orientado por objetos utilizado em análises de estruturas aporticadas tridimensionais. Este sistema é formado por uma biblioteca de classes, escritas em linguagem de programação C++, as quais podem ser utilizadas em diversas aplicações, permitindo que novas teorias e idéias sejam implementadas com o trabalho concentrado nessas novas potencialidades em desenvolvimento. Isso resulta em uma otimização do tempo e esforços necessários para implementar as novas funcionalidades ao sistema. Um exemplo desta característica da filosofia da orientação por objetos foi observada durante o desenvolvimento deste trabalho no uso de classes para a solução de sistemas de equações lineares esenvolvida, testada e otimizada por outro membro do grupo de pesquisa. o sistema aqui desenvolvido foi testado e os resultados obtidos foram validados por comparação com um programa comercial de ampla utilização. Devido às características próprias da filosofia da orientação por objetos e da estrutura do sistema desenvolvido, extenções envolvendo não-linearidade física e geométrica, análise dinâmica, otimização estrutural e outros problemas relacionados a estruturas aporticadas podem ser rapidamente implementados Abstract: This dissertation describes the development of an object oriented system for the numerical analysis of tridimensional framed structures. The system consists of a library of object classes, written in C++ language, which are designed to be used in different applications, thus allowing that new theories and ideas be implemented with most of the work concentrated in the new features under development. The result is an optimization of the time and work necessary for the implementation of new funcionalities to the system. An example of this characteristic ofthe object oriented philosophy observed in the development ofthis work is the use of classes for the solution of linear systems, developed, tested and optimized by other member of the research group. The developed system was tested and validated by comparison with a largely used commercial code. Due to the characteristics inherent to the object oriented philosophy, and the design bases for the developed system, extensions to handle problems involving geometric and physical nonlinearities, dynamic analysis, structural optimization and other problems related to framed structures can be readily implemented. Mestrado Estruturas Mestre em Engenharia Civil