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Pesquisa sem auxílio de agências de fomento A tendência da utilização de seções transversais esbeltas devido à utilização de materiais de alto desempenho, tornam as vigas mais propensas ao fenômeno de instabilidade lateral durante as fases transitórias, especialmente no içamento. As vigas de concreto pré-moldado são levantadas durante a construção por guindastes. Vários movimentos devem ser realizados para montar a estrutura. No entanto, não há recomendação para velocidades de operação específicas para vigas longas, mas vários colapsos foram relatados nessa etapa de construção. Na literatura técnica até então este problema só foi abordado por meio de análise estática. Portanto, a presente pesquisa tem como objetivo investigar o comportamento dinâmico de vigas protendidas longas, identificando velocidades operacionais críticas de acordo com a movimentação dos guindastes. A excentricidade dos cabos de protensão e desvios de posicionamento das alças de içamento foram consideradas na análise, por acentuarem os riscos de instabilidade. Na pesquisa, foram realizadas análise modal e análise dinâmica transiente considerando a não linearidade geométrica, para uma viga de concreto pré-moldado protendido com 40 m de vão. A análise foi realizada com um modelo 3D de elementos finitos, e o sistema com múltiplos graus de liberdade foi testado em movimentos ascendente, descendente e lateral. O movimento mais crítico observado foi o movimento lateral, pois mobiliza mais a rigidez lateral das vigas esbeltas excitando as frequências de oscilação próximas à frequência natural da viga. A segurança contra a fissuração e subsequente falha durante os movimentos verticais e laterais foi verificada para velocidades de operação do guindaste de 36 cm/s e 17 cm/s, respectivamente. Para o caso mais crítico analisado, evidenciou-se na análise dinâmica um aumento de 12 vezes nas tensões de tração comparada à situação de equilíbrio estático da viga, 80% nas tensões de compressão e uma amplificação de 5 vezes na rotação da viga. The tendency to use slender cross-sections due to the use of high-performance materials makes beams more prone to the phenomenon of lateral instability during transient phases, especially during lifting. Precast concrete beams are lifted during construction by cranes. Several movements must be performed to assemble the structure. However, there is no recommendation for specific operating speeds for long beams, but several collapses have been reported at this stage of construction. In the technical literature so far this problem has only been addressed through static analysis. Therefore, the present research aims to investigate the dynamic behavior of long prestressed beams, identifying critical operating speeds according to crane movements. The eccentricity of the prestressing cables and positioning deviations of the lifting loops were considered in the analysis, as they accentuate the risks of instability. In the research, modal analysis and transient dynamic analysis were performed considering the geometric non-linearity, for a prestressed concrete beam with a span of 40 m. The analysis was performed with a 3D finite element model, and the system with multiple degrees of freedom was tested in upward, downward and lateral movement. The most critical movement observed was the lateral movement, as it mobilizes more the lateral stiffness of the slender beams, exciting oscillation frequencies close to the natural frequency of the beam. Safety against cracking and subsequent failure during vertical and lateral movements was verified for crane operating speeds of 36 cm/s and 17 cm/s, respectively. For the most critical case analyzed, the dynamic analysis showed 12 times increase in tensile stresses compared to the static equilibrium situation of the beam, 80% in compressive stresses and a 5 times amplification in beam rotation. Dissertação (Mestrado)

A instabilidade lateral de vigas pré-moldadas durante as fases transitórias é um fenômeno preocupante, considerando a ocorrência de acidentes relatados na literatura técnica. Durante a fase transitória de içamento, a configuração adotada quanto ao acoplamento entre os cabos do guindaste e o elemento estrutural influencia na segurança desse procedimento, devendo ser criteriosa a definição dos equipamentos auxiliares para o manuseio. O objetivo desta pesquisa é analisar numericamente, por meio de simulações realizadas no software ANSYS, o comportamento de vigas pré-moldadas com relação à estabilidade lateral, considerando a influência do tipo e posicionamento dos equipamentos auxiliares de içamento. Foram estudadas quatro situações para a disposição do içamento: uma alça em cada extremidade da viga (sem barra rígida), consideração da barra rígida (yoke) para içamento acima da face superior da viga, duas alças posicionadas transversalmente na mesa superior (sem barra rígida) e uso de haste metálica disposta abaixo da mesa superior da viga (içamento por hastes). Essas possibilidades de vinculações do equipamento para o içamento são consideradas para três vigas, sendo uma delas simétrica transversal e longitudinalmente, outra com assimetria na seção transversal (parapeito) e a demais com seção transversal variável longitudinalmente. Os resultados mostram que o pior caso se trata do içamento por uma alça sem uso de barra rígida, pois apresentou os maiores valores de ângulo de equilíbrio e quando comparado com o uso de barra rígida, assim como já defendido pela literatura, observou-se menores valores para ângulo de equilíbrio, confirmando que o içamento mais afastado do centro de gravidade da viga é mais seguro. Em contrapartida, concluiu-se que mesmo com o içamento próximo do centro de gravidade, o uso de duas alças posicionadas transversalmente na mesa da viga apresenta os melhores resultados dentre todas as modelagens realizadas. Observou-se também que o içamento por hastes apresentou resultados a favor e contra a segurança e que o comprimento da haste é inversamente proporcional ao resultado de ângulo, sendo a posição mais favorável as mais distantes do centro de gravidade. Por fim, viu-se que em ambos os casos, a configuração do equipamento de içamento é determinante para segurança do içamento, visto que foram identificadas situações de estabilidade e instabilidade por meio da comparação com o ângulo de fissuração numérico ou analítico das estruturas. The lateral instability of precast beams during transitory phases is a worrying phenomenon, considering the occurrence of accidents reported in the technical literature. During the transitory phase of lifting, the configuration adopted for the coupling between the crane cables and the structural element influences the safety of this procedure, and the definition of auxiliary equipment for handling must be judicious. The objective of this research is to numerically analyze, through simulations carried out in ANSYS software, the behavior of precast beams in relation to lateral stability, considering the influence of the type and positioning of auxiliary lifting equipment. Four situations were studied for the lifting arrangement: a handle at each end of the beam (without rigid bar), consideration of the rigid bar (yoke) for lifting above the upper face of the beam, two handles positioned transversely on the upper table (without rigid bar ) and use of a metal rod placed below the upper table of the beam (rod lifting). These possibilities of linking the lifting equipment are considered for three beams, one of which is symmetrical transversely and longitudinally, another with asymmetry in the cross section (parapet) and the other with a longitudinally variable cross section. The results show that the worst case is the lifting by a handle without the use of a rigid bar, as it presented the highest values of equilibrium angle and when compared to the use of a rigid bar, as already defended in the literature, smaller values were observed. values for balance angle, confirming that lifting farther from the beam's center of gravity is safer. On the other hand, it was concluded that even with the lifting close to the center of gravity, the use of two handles positioned transversely on the beam table presents the best results among all the modeling carried out. It was also seen that the lifting by rods presented results for and against safety and that the rod length is inversely proportional to the angle result, with the most favorable position being the ones farthest from the center of gravity. Finally, it was seen that in both cases, the configuration of the lifting equipment is crucial for the safety of the lifting, since situations of stability and instability were identified through comparison with the numerical or analytical crack angle of the structures. Dissertação (Mestrado)