Revista Sul-americana de Engenharia Estrutural
A Revista Sul-Americana de Engenharia Estrutural é uma publicação quadrimestral da Associação Sul-Americana de Engenharia Estrutural, cujo objetivo é a divulgação de artigos inéditos de pesquisa e desenvolvimento que representem contribuição efetiva para a área do conhecimento, bem como de temas de interesse do engenheiro estrutural, desenvolvidos em especial na Ibero-América. A revista é de acesso aberto ( open Journal) e não cobra taxas de publicação ou edição.
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Análise dinâmica da interação de painéis de concreto pré-moldados com a estrutura principal, em diferentes zonas sísmicas
O crescimento dos grandes centros urbanos tem criado a necessidade de se construir edificações de maior porte, para atender Ã demanda populacional concentrada em pequenas áreas e há uma grande tendência em utilizar elementos de concreto pré-moldado na construção das edificações. Este trabalho propõe uma análise dinâmica em sistemas de fechamento realizados por painéis de concreto pré-moldado, empregados como elementos de vedação de edifícios em estruturas de esqueleto, para diferentes zonas sísmicas. Para isso foi realizado uma simulação de uma estrutura de dois andares com fechamento realizado por painéis pré-moldados horizontais com aberturas e realizado a análise modal e a análise de espectro de resposta. Entre outras conclusões foi possível observar que a estrutura sem os painéis pré-moldados de fechamento apresenta frequência menor pois apresenta rigidez menor se comparado com a estrutura com fechamento e ainda verificar que os painéis de fechamento contribuem no enrijecimento da estrutura principal para ações sísmicas.
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COMPARAÇÃO DOS PARÂMETROS RELEVANTES DO ESCOAMENTO EXTRENO DE UM CILINDRO QUADRADO POR DOIS MODELOS DE TURBULÊNCIA
Estruturas com forma quadrada são de grande interesse para a engenharia civil e aplicações desta forma são vistas em pilares, torres, estruturas de contraventamento de edifícios altos, dentre outras. O presente trabalha analisa, em domínio bidimensional, o escoamento incompressível externo em torno de um cilindro quadrado por CFD para os modelos de turbulência SST k-w e RSM através do software ANSYS Fluent®. Para os casos estudados, tem-se por objetivo a análise comparativa dos parâmetros relevantes do escoamento para a engenharia: coeficientes de arrasto e número de Strouhal. Não obstante, o coeficiente de pressão média ao longo do cilindro é avaliado. Para todos os casos analisados, os parâmetros relevantes do escoamento convergiram com os dados experimentais. O modelo RSM apresentou melhor correlação com o número de Strouhal obtido pelos experimentos. O coeficiente de pressão média ao longo do cilindro não apresentou boa correlação com os experimentos para ambos os modelos. As análises mostram que o modelo de RSM consegue prever com acurácia os parâmetros relevantes do escoamento. No entanto, este modelo tem um maior custo computacional e teve desempenho inferior ao modelo SST k-w.
Resistência e Dimensionamento de Colunas de Aço em Perfil Rack Formado a Frio sob Falha Local-Distorcional sob Incêndio
O trabalho foca a análise de resultados de uma investigação numérica sobre interação modal local-distorcional, comportamento de pós-flambagem, resistência última e dimensionamento via Método da Resistência Direta (MRD) de Perfis Formados a Frio (PFFs) em seções Rack, submetidos (i) Ã compressão concêntrica e (ii) a temperaturas elevadas, causadas por incêndio. As análises numéricas são realizadas com auxílio do programa ANSYS, segundo o método dos elementos finitos, empregando-se elementos de casca e imperfeição geométrica inicial referente aos modos em interação. A variação das propriedades mecânicas em função da temperatura do perfil é considerada nas simulações desenvolvidas, consoante modelos característicos de tensão-deformação-temperatura preconizados pela parte 1.2 do Eurocode 3. O mecanismo de colapso é computado conforme aplicação de um carregamento incremental de compressão na coluna, mantendo-se uma distribuição de temperatura constante, previamente definida, na seção. Aços com diferentes propriedades mecânicas são avaliados, permitindo-se inferir sobre a sua influência na resistência última das colunas sob condições de incêndio. Avalia-se a qualidade das estimativas da abordagem NDL, destinada a dimensionamento para interação verdadeira L-D (forças críticas de flambagem distorcional e local bem próximas), com posterior proposições de alterações, a fim de incorporar temperaturas elevadas.
Probabilistic Assessment of the Seismic Peak Ground Acceleration (PGA) at seven Colombian Cities
This paper presents a probabilistic assessment of peak ground acceleration (PGA) observations at seven Colombian cities located in regions with intermediate and high seismic activity. Frequency histograms of the annual exceedance rates were determined using historical data of the annual rate of exceedance for pre-established values of PGA. After determining distribution parameters by means of the method of moments, several probability density functions were examined in order to evaluate the performance of each function. In most sites, the maximum annual PGA appears to be best modeled by a lognormal distribution, which led to its adoption as parent distribution for the entire group of cities. Once the lognormal function is selected as parent distribution, series of PGA values for arbitrary periods of time may be generated through random simulation. Next, series of maximum values in fifty years of observation were simulated for the seven cities, assuming a Lognormal parent distribution. Analytical solutions for extreme values of different sample sizes of lognormal random variables are not known to the authors. However, since extreme values for large samples of lognormal random variables tend asymptotically to a Type I (Gumbel) probability distribution, the latter was adopted as a possible model for the 50 years PGA distributions suggested in the paper for several Colombian cities, as a useful tool for engineering design, whenever the PGA is regarded as an appropriate seismic intensity measure.
Seismic Hazard, PGA, Annual exceedance rates
Estabilidade e Resistência de Colunas em Perfis U Pultrudados Reforçados com Fibra de Vidro sob Falha Global
As diversas vantagens dos polímeros reforçados com fibras de vidro (PRFV), citando-se eficiência estrutural, durabilidade em ambientes agressivos, diversidade de seções transversais, leveza, alta resistência, fácil e rápida instalação, entre outros, têm estimulado o emprego deste sistema construtivo em distintos setores da construção civil. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um estudo numérico-computacional sobre o desempenho de colunas engastadas constituídas de perfis U formadas a partir de PRFV sob modo de falha global por flexão ou flexo-torção. A primeira etapa consiste na cuidadosa seleção de colunas (geometria e comprimentos) a serem avaliadas, utilizando o programa GBTul (segundo a Teoria Generannlizada de Vigas). Em seguida, aplica-se o MEF (Método de Elementos Finitos) via código computacional/comercial Ansys para análise não-linear física e geométrica, com emprego de elementos de casca, para simulação do comportamento estrutural de flambagem, pós-flambagem e resistência última. Os resultados obtidos, nomeadamente trajetórias de equilíbrio, modos de flambagem e a resistência definida por um critério de colapso, são analisados para uma melhor compreensão da performance deste tipo de compósito.
AVALIAÇÃO PARAMÉTRICA DA CARGA CRÍTICA DE FLAMBAGEM DE PILARES DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO EM FASE CONSTRUTIVA
O colapso de pilares pré-moldados em fase construtiva, embora não possua critérios de verificação nas normas vigentes, pode causar sérias consequências em caso de ocorrência. Este artigo objetiva avaliar a estabilidade elástica de pilares pré-moldados durante essa fase, utilizando o método de Rayleigh-Ritz. Estuda-se, também, a contribuição de estais para o aumento da capacidade de carga dos pilares pré-moldados, bem como os efeitos decorrentes do ângulo de posicionamento dos estais, da altura de fixação desses no pilar e de incrementos na força de tração aplicada. São apresentados gráficos relacionando a tensão crítica e índice de esbeltez para pilares pré-moldados de seção constante para os diversos parâmetros avaliados. Por fim, é abordado um estudo de caso de pilar pré-moldado com mudança de seção, havendo também avaliação paramétrica dos fatores estudados.
Modelagem da resistência Ã tração na flexão de concretos produzidos com agregados reciclados de RCD
A crescente escassez de recursos naturais utilizados pela indústria da construção civil e os problemas ambientais causados pelos resíduos de construção e demolição (RCD) têm motivado a utilização de agregados produzidos a partir desses resíduos na composição de concretos. Diversas pesquisas têm demonstrado que, de maneira geral, o concreto produzido com tais agregados, quando comparado com convencional, apresenta alterações em importantes propriedades de engenharia, como redução da resistência Ã compressão e do módulo de elasticidade. Apesar disso, estudos experimentais têm indicado que é possível utilizá-lo na produção de elementos estruturais com comportamento mecânico satisfatório. Diante deste cenário, surge a necessidade de avaliar a possibilidade de predição do comportamento mecânico desses concretos. Em concordância com esta necessidade, este artigo tem como objetivo modelar numericamente os resultados de resistência Ã tração na flexão de concretos contendo agregados reciclados de RCD, via Método dos Elementos Finitos (MEF), com o software DIANA®. Os resultados indicam que é viável a utilização do modelo produzido para a predição dos resultados de resistência Ã tração na flexão de concretos reciclados.
Frequência fundamental de pisos mistos de aço e concreto: processos analíticos e numérico
Os pisos mistos de aço e concreto vêm continuamente ganhando espaço nas edificações modernas pelo fato de viabilizarem a concepção de projetos de planta livre, que em muito colaboram na viabilidade de empreendimentos imobiliários graças a flexibilidade arquitetônica gerada pelos grandes vãos que os pisos mistos são capazes de vencer. Juntamente com a popularização da tipologia construtiva, é crescente a preocupação quanto ao seu comportamento dinâmico, uma vez que os elementos esbeltos com seções de dimensões reduzidas, frequentes nos pisos mistos, os deixam mais sensíveis aos efeitos vibratórios. Apesar de relevantes manuais internacionais de projeto também pautarem o atendimento dos estados limites das vibrações na aceleração do pavimento, as normativas nacionais trazem recomendações baseadas somente no controle da frequência fundamental das estruturas e na deflexão de seus elementos. Todavia, a frequência fundamental é a propriedade modal mais importante para a manutenção das vibrações, uma vez que é indispensável para determinar a aceleração de uma estrutura dentre outras propriedades modais. Dentro desse contexto, esse trabalho apresenta e compara procedimentos analíticos e numéricos para determinação da frequência fundamental de pisos mistos de aço e concreto.
ESTUDO DE CASO DA PONTE EM ESTRUTURA MISTA SOBRE O RIO ARATAÚ NA BR 230/PA
Pontes com soluções em estruturas mistas são executadas com grande recorrência no cenário nacional e mundial. O Brasil enfrenta uma realidade de envelhecimento das estruturas que compõem sua infraestrutura, entre estas as pontes, que necessitam de reabilitação e readequação imediata. Até pouco tempo esses projetos tinham como base a norma NBR 8800. No entanto esse contexto foi alterado pelo lançamento da NBR 16694 em 2020, a qual centraliza os conceitos e procedimentos para o dimensionamento analítico de pontes mistas. Seja num projeto de uma ponte nova ou num projeto de reabilitação, análises através de modelos numéricos empregando o método dos elementos finitos (MEF) são cada vez mais usuais. Logo uma questão que surge é se a análise de elementos finitos é apenas complementar ou se a mesma pode substituir a abordagem analítica? Para responder essa questão, este trabalho apresenta um estudo de caso do projeto de readequação e reforço da ponte em estruturas mistas sobre o rio Arataú na BR230/PA. Os resultados obtidos mostram que o modelo com barras de pórtico associado a abordagem analítica com critérios normativos possui limitações com relação a previsão de deslocamentos e tensões para este tipo de estrutura.
Análise experimental e numérica de deformações e vibrações livres em estrutura metálica com telhas PET
A presente pesquisa buscou fazer uma análise em uma estrutura metalica com telhas de politereftalato de etileno (PET), com relação a deformações impostas por carregamentos estáticos e parâmetros modais obtidos por meio de vibração livre. Foi observado o comportamento das barras de aço CA-60 de 4,2 mm pré-tracionadas que integram o sistema de terças da cobertura. Tanto as deformações quanto os parâmetros modais foram obtidos através de procedimento experimental, cujos valores foram comparados com uma análise de modelos numéricos empregando o programa SAP2000. Na análise experimental foram utilizados LVDTs conectados a um sistema de aquisição de dados, relógios comparadores e acelerômetros. Os resultados da análise numérica em termos de deformações apresentaram convergência com Ã queles obtidos na análise experimental a medida em que os elementos estruturais foram discretizados em malhas com um número maior de elementos finitos. Empregando o modelo com a discretização que apresentou os resultados mais próximos daqueles obtidos na análise experimental foram encontrados os parâmetros modais em termos de frequências e modos de vibração Ã flexão, bem como a taxa de amortecimento, a qual foi de aproximadamente 1%. A estrutura se mostrou muito flexível e sensível tanto pela análise de deformações quanto pelos efeitos dinâmicos de vibração livre.
SIMULAÇÃO DOS EFEITOS SÍSMICOS EM UM EDIFÍCIO DE 12 PAVIMENTOS EM CONCRETO ARMADO
Considera-se o Brasil um país de baixa atividade sísmica, se comparado a outros países da América do Sul, pois em raras exceções os terremotos ultrapassam os 3,0 graus na escala Richter. Entretanto, no dia 2 de abril de 2018 um tremor com epicentro no sul da Bolívia causou vibrações excessivas em edificações localizadas em no estado de São Paulo e Minas Gerais, gerando grande desconforto nos usuários. A norma para projeto de estruturas resistentes a sismos, ABNT NBR 15421:2006, dispõe de requisitos de projeto para estruturas civis submetidas a terremotos. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma simulação numérica de um sistema modelo massa-mola-amortecedor em uma estrutura simplificada de um pórtico de 12 pavimentos, modelo shear-building, utilizando o método modal espectral em todas as zonas sísmicas do Brasil e o método de Newmark por meio do histórico de acelerações do terremoto El Centro de 1940, ambos demonstrando os deslocamentos e esforços da estrutura sob ações sísmicas. Observou-se no modal espectral que a região do extremo oeste do Brasil (i.e., Acre – Zona 4) é mais suscetível aos efeitos sísmicos, apresentando um deslocamento de topo de 86,4 mm e cortante de 28,8 kN e momento de 86,3 kNm na base, superior a todas as outras regiões. Já o histórico do El Centro apresentou um deslocamento no topo de 115 mm. Portanto, os efeitos sísmicos devem ser considerados em estruturas esbeltas no Brasil, especialmente em regiões críticas mais próximas da Cordilheira dos Andes como a Zona 4 e 3. A metodologia descrita neste artigo também pode ser aplicada a estruturas metálicas e de madeira.
Comparação entre métodos de análise sísmica em uma estrutura com irregularidade em altura
A preocupação com a segurança estrutural de edificações em relação Ã ocorrência de terremotos levou ao desenvolvimento da NBR 15421, norma da ABNT referente ao Projeto de Estruturas Resistentes a Sismos, onde é considerada a aplicação de métodos de análise que permitem simular o comportamento de estruturas submetidas a ações sísmicas. Os resultados obtidos com cada um dos métodos podem divergir entre si e esta divergência tende a se tornar mais significativa quanto maiores forem as irregularidades geométricas da estrutura analisada. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo comparar quantitativamente os resultados obtidos na análise sísmica de uma estrutura irregular em altura através dos seguintes métodos: Análise Estática Equivalente, Análise Dinâmica por Espectro de Resposta e Análise Dinâmica por Históricos no Tempo. São utilizadas duas variantes do método de análise estática equivalente, que diferem entre si na maneira de calcular a frequência própria fundamental da estrutura: na primeira são utilizadas as expressões simplificadas indicadas na NBR 15421; na segunda essa frequência é estimada através da fórmula de Rayleigh. Os resultados obtidos evidenciam que na estrutura irregular analisada a aplicação dos métodos estáticos resulta numa sub-avaliação dos efeitos sísmicos na estrutura. Estes métodos são efetivamente aproximações que, em alguns casos, sobretudo em estruturas irregulares, não são capazes de ter em consideração todos os detalhes do comportamento real das estruturas sob a ação dos sismos, tornando-se necessária a aplicação dos métodos de análise dinâmica.
Shock waves generated by explosions move at supersonic speeds with great pressure and temperature, and not only incapacitate military and civilians, but also damage buildings and nearby areas. In many cases, damage can lead to the total or partial collapse of the target building and other facilities close to it. There are several programs for blast analysis, however, obtaining such licenses is almost impossible in countries with limited research resources. Thus, the purpose of this article is to present a MatLab code developed for blast analysis using the Finite Element Method. The code was developed for numerical analysis of air burst and hemispherical surface burst using an equivalent quantity of TNT, based on the Kingery-Bulmash equations. Numerical results were compared with experimental data from others researches with great convergence.
ANÁLISE DE VIBRAÇÕES DE PASSARELA DE PEDESTRES DEVIDO À MOVIMENTAÇÃO HUMANA
A otimização de projetos estruturas de passarelas de pedestres leva a utilização de estruturas esbeltas e flexíveis, reduzindo a rigidez e massa da estrutura. Isto acaba resultando em estruturas com baixas frequências naturais, que são mais sensíveis a carregamentos dinâmicos. Estudos dinâmicos comprovam o atendimento ou não a critérios do estado limite de serviço relativos Ã vibração que não são contemplados em uma análise estática simplificada. Assim, ações humanas comuns como caminhar, correr e pular são carregamentos importantes aos quais a passarela estará sujeita durante sua vida útil e devem ser considerados na etapa de projeto. O presente trabalho visa estudar o comportamento teórico de uma passarela de pedestres metálica já construída sujeita a carregamentos dinâmicos que representem a movimentação de pedestres e avaliar a sua performance em relação a níveis de conforto e serviço de acordo com normas brasileiras e internacionais. A modelagem da passarela foi feita no programa SAP2000 e foram feitos estudos estáticos e dinâmicos, de vibração livre e forçada. Os estudos estáticos foram feitos para comparação de valores de deformação e carregamento. O estudo de vibração livre foi feito para determinar o comportamento natural da passarela e suas frequências naturais. Ao submeter o carregamento dinâmico de pedestres foi obtida a resposta em termos de vibração da passarela. Foi determinado que a passarela atende aos critérios de serviço propostos devido a sua elevada rigidez oriunda de perfis robustos e estrutura treliçada. O conforto dos usuários é atendido nas situações comuns de uso e é satisfatório mesmo para caso de vandalismo.
EXPANSÃO COMPUTACIONAL DA ANÁLISE GEOMETRICAMENTE NÃO LINEAR UTILIZANDO A ABORDAGEM DO MEFG
Este artigo apresenta um projeto de implementação computacional para a solução de problemas com não linearidade geométrica através da formulação Lagrangiana Total por meio do Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG), um método que pode ser considerado como uma instância do Método da Partição da Unidade (MPU). Na análise com não linearidade geométrica, tem-se uma significativa distorção da malha de elementos devido aos efeitos de grandes deslocamentos e deformações considerados no cálculo estrutural, que penalizam a aproximação da solução feita a partir do MEF. No entanto, constata-se que o MEFG é menos propenso a ser influenciado por esta distorção na malha, o que o torna mais vantajoso para este tipo de análise. Assim, um ambiente computacional existente e desenvolvido no Departamento de Engenharia de Estruturas (DEES) da UFMG, que possui meios que permitem análises estruturais lineares e não lineares, foi expandido de forma a realizar as análises com não linearidade geométrica através do MEFG. Como forma de validar a implementação desta expansão, os resultados de simulações numéricas, para este tipo de análise, são comparados com resultados encontrados na literatura.
Análise Experimental da Utilização de Concreto Ensacado como Reforço em Perfis Tubulares de Aço
Este trabalho avalia pilares mistos constituídos por concreto ensacado e perfis tubulares de aço, de modo a verificar experimentalmente a resistência e o comportamento de protótipos. Para isso foram ensaiados 12 pilares curtos, sendo três não preenchidos e 9 preenchidos por concreto ensacado, com e sem conectores. Os perfis mistos passaram por ensaio de compressão para avaliar a respectiva resistência, sendo a carga aplicada apenas no aço para todos os corpos de prova. Foi observado que os conectores aumentaram a resistência dos protótipos. A comparação entre resultados experimentais e prescrições normativas indicaram que a inclusão dos conectores aumentou a aderência, o que justifica o ganho de resistência do protótipo de reforço.
Concreto ensacado. Perfil tubular. Estrutura mista.
Copyright (c) 2020 Revista Sul-americana de Engenharia Estrutural
Polímeros Termoplásticos como Amortecedores Estruturais Passivos
O principal objetivo do trabalho é contribuir tecnicamente com base na utilização de Polímeros Termoplásticos no projeto e na avaliação do seu desempenho como sistemas de amortecedores estruturais passivos. Uma breve revisão sobre tipos e propriedades de materiais visco-elásticos é apresentada inicialmente. Foram obtidas experimentalmente as propriedades de uma poliamida (PA) julgada como sendo uma opção apropriada para utilização em amortecedores estruturais passivos. Posteriormente são apresentados o dimensionamento, construção e análise de amortecedores construídos com materiais poliméricos. O desempenho de um protótipo de amortecedor é analisado sob a ação de cargas harmônicas. A efetividade do amortecedor é ilustrada através da análise de uma torre metálica treliçada com e sem amortecedores inseridos. Os resultados mostram que os polímeros termoplásticos podem ser usados com sucesso no projeto de sistemas passivos de dissipação de energia em estruturas.
Dissipação de energia em estruturas, Amortecedores, Materiais termoplásticos, Estruturas metálicas.
Copyright (c) 2019 Revista Sul-americana de Engenharia Estrutural
A otimização de projetos estruturas de passarelas de pedestres leva a utilização de estruturas esbeltas e flexíveis, reduzindo a rigidez e massa da estrutura. Isto acaba resultando em estruturas com baixas frequências naturais, que são mais sensíveis a carregamentos dinâmicos. Estudos dinâmicos comprovam o atendimento ou não a critérios do estado limite de serviço relativos Ã vibração, e não são contemplados em uma análise estática simplificada. Ações humanas comuns como caminhar, correr e pular são carregamentos aos quais uma passarela estará sujeita durante sua vida útil e devem ser considerados na etapa de projeto. O presente trabalho visa estudar o comportamento teórico de uma passarela de pedestres metálica existente no munícipio de Itajubá-MG, sujeita a carregamentos dinâmicos que representem a movimentação de pedestres avaliando a sua performance em relação a níveis de conforto e serviço de acordo com normas brasileiras e internacionais. A passarela foi modelada no software SAP2000® e foram desenvolvidos estudos estáticos e estudos dinâmicos de vibração livre e forçada. Por meio das análises estáticas foram obtidos valores de deformação e carregamento para efeito de comparação. O estudo de vibração livre permitiu determinar o comportamento natural da passarela e suas frequências naturais. Ao submeter o carregamento dinâmico de pedestres foi obtida uma resposta em termos de vibração da passarela. Os resultados obtidos permitiram verificar que a passarela atende aos critérios de serviço propostos devido a sua elevada rigidez, oriunda de perfis robustos e estrutura treliçada. O conforto dos usuários é atendido nas situações comuns de uso e é satisfatório mesmo para caso de vandalismo.
Estudo da carga crítica de flambagem considerando a semirrigidez das ligações
Apresenta-se neste artigo o efeito da carga crítica de flambagem em pilares de aço considerando a semirrigidez nas ligações. É desenvolvido a matriz de rigidez de um elemento de pórtico considerando a semirrigidez dos nós, tendo a carga crítica de flambagem obtida por meio da matriz de rigidez geométrica da estrutura utilizando a matriz de rigidez média em vez do processo interativo para o cálculo da matriz semirrígida. É realizada uma comparação numérica da carga crítica de flambagem para diversas situações de flexibilidade da ligação. Resultados demonstram que a matriz de rigidez semirrígida utilizada neste estudo, assim como a matriz de rigidez média, é eficiente somente até determinada condição de flexibilidade, gerando resultados não satisfatórios para ligações próximas de flexíveis.
Flambagem, semirrigidez, elementos finitos, matriz de rigidez semirrígida
SIMULAÇÃO NUMÉRICA E MÉTODO DESIGN CONSTRUTAL APLICADOS À ANÁLISE GEOMÉTRICA DE PLACAS DE AÇO COM ENRIJECEDORES RETANGULARES OU TRAPEZOIDAIS
Este estudo aplicou o método Design Construtal associado Ã modelagem computacional para analisar o comportamento de placas de aço com enrijecedores retangulares ou trapezoidais submetidas a carregamento transversal uniforme. Para isso, uma placa retangular sem enrijecedores foi tomada como referência e uma parcela do seu volume foi convertida em enrijecedores através do parâmetro ϕ que é a razão entre os volumes de material dos enriquecedores e da placa de referência. Assumindo ϕ = 0,3, foram configurados cinco arranjos de placas com enrijecedores retangulares e cinco com enrijecedores trapezoidais. Os resultados mostraram que placas com enrijecedores trapezoidais podem reduzir a deflexão máxima em até 35,9% quando comparadas com placas com enrijecedores retangulares. Além disso, os resultados apontaram que as placas com enrijecedores trapezoidais possuem melhor desempenho em relação Ã minimização da deflexão máxima quando o comprimento da base menor do enrijecedor trapezoidal é 30% do comprimento de sua base maior.
ANALYSIS OF STRENGTH OF BRITTLE MATERIALS UNDER DIFFERENT STRAIN RATES USING LDEM SIMULATIONS
This paper presents a study on the variation of strain rate influence with the scale effect in quasi-brittle materials. Works in the literature report an increase of dynamic resistance with strain rate. To study this relation, a numerical model that combines the Finite Element Method and the Lattice Discrete Element Method is employed. This mixed model was implemented on the commercial software Abaqus/Explicit. The samples are prepared with FEM at the extremity and LDEM for the central part, which has a reduction in the cross-section, so the rupture occurs in the middle. In the simulations, four model specimens with dimensional variations were subjected to direct tensile testing with different strain rates. The results showed that with the increase of applied strain rate, the resistances also increase and the body dimension influences this behavior. The variation of the tensile strength is found without modifications on the elemental constitutive relationship or material parameters. At last, a method that could lead to an independent relationship between the dynamic intensification and the stain rate of scale effect is also proposed.
Lattice discrete element method; strain rate; scale effect
Investigação experimental física da influência de entalhes na resistência ao cisalhamento de vigas de madeira
A madeira é atualmente considerada uma alternativa ecológica a materiais que provocam danos ambientais severos, sendo cada vez mais utilizada. Entretanto, sua heterogeneidade e anisotropia fazem com que suas propriedades físicas e mecânicas sejam diferentes em todas as direções, o que deve ser considerado nos dimensionamentos. A NBR 7190/97 recomenda que o valor de resistência ao cisalhamento deve ser tomado na direção paralela Ã s fibras, o que pode sugerir um superdimensionamento das peças. O presente trabalho tem como objetivo investigar a resistência ao cisalhamento perpendicular Ã s fibras em vigas entalhadas submetidas Ã flexão simples reta e verificar se as dimensões mínimas exigidas pela norma para a execução de entalhes podem ser modificadas. Foram ensaiadas vigas das espécies Eucalyptus salignae Araucaria angustifoliacom entalhes do tipo reto e misulado. As peças entalhadas foram submetidas ao cisalhamento, incluindo os apoios das vigas já ensaiadas, para comparação das resistências obtidas nas duas situações. Observou-se o fendilhamento esperado na quina do entalhe, bem como a ruptura ao cisalhamento no plano horizontal, apesar da solicitação no plano vertical. Esse resultado confirma que a resistência ao cisalhamento na direção paralela Ã s fibras é preponderante em qualquer situação de solicitação e os critérios da NBR 7190/97 não carecem de modificação.
Dimensionamento Otimizado De Pilares-Parede
A estabilidade global de uma edificação alta é usualmente garantida por estruturas de contraventamento, tais como pilares-parede retangulares ou em “U”. Dessa forma, este artigo objetiva realizar o dimensionamento otimizado de pilares-parede a partir das solicitações existentes e em acordo com as prescrições normativas. Será utilizado um programa computacional desenvolvido na plataforma Matlab para obtenção da solução otimizada, a qual é calculada por meio do Método dos Pontos Interiores. Serão analisados dois exemplos, um referente Ã seção retangular e outro Ã seção em “U”. O dimensionamento de ambos envolverá dois métodos, o tradicional e o da decomposição em faixas, de modo a comparar as áreas de aço otimizadas. Em seguida, pretende-se otimizar a resistência característica do concreto Ã compressão ( ) de cada uma das seções a fim de verificar a economia resultante dessa otimização.
Dimensionamento; Otimização; Pilares-parede.
Comportamiento sísmico de tanques esféricos elevados de acero para almacenamiento de agua
Se presenta el estudio del comportamiento sísmico estructural de modelos tridimensionales de tanques elevados esféricos de acero definidos paramétricamente. La interacción agua-estructura fue definida mediante modelos mecánicos masa – resorte. Las solicitaciones sísmicas corresponden al espectro de diseño de pseudo-aceleraciones de la norma peruana E.030. Los modelos estudiados se generaron a partir de la combinación de cinco parámetros elásticos identificados de un análisis de sensibilidad realizado a una familia reducida de casos reales; tales parámetros son: la razón de esbeltez (RE), la razón diámetro-espesor de la cuba (DE), la razón de alturas de agua y radio del tanque (RH), el periodo fundamental lateral de vibración del tanque (Ty) y el grado de acoplamiento torsional (â„¦Î¸). Las respuestas de interés fueron los periodos de vibración, la fuerza cortante basal máxima, el momento volcante basal y los desplazamientos laterales máximas. Se observó una clara diferencia entre los modelos de periodo de vibración corto y largo, siendo que en este último caso se presentó un mayor acoplamiento entre el agua y la estructura; además, el parámetro DE resultó muy influyente en todas las respuestas de interés. Se formuló un modelo simplificado que permite obtener las respuestas de interés de manera rápida y confiable, con un margen de error promedio de 7%.
Análise teórica e experimental da deflexão de vigas T pré-moldadas de concreto reciclado
O uso de concreto reciclado em lajes pré-moldadas poderia reduzir bastante o consumo de agregado natural e minimizar o impacto ambiental do setor da construção civil. No entanto, devido ao menor módulo de elasticidade do concreto reciclado é necessário avaliar o impacto da substituição do agregado reciclado quanto aos estados limites de deformação das estruturas. Neste trabalho, vigas T foram moldadas com vigotas pré-moldadas de concreto convencional e cobertura de concreto reciclado, para simular a nervura de uma laje pré-moldada, e ensaiadas sob flexão. Foram testados três tipos de concreto, com agregado natural e com teores de substituição do agregado graúdo natural por 50% e 100% de agregado reciclado. Para o cálculo das deformações foi utilizado o modelo bi-linear proposto pelo CEB e equações para o módulo de elasticidade proposta por diversos pesquisadores. Verifica-se que as vigas T com 50% de agregado reciclado apresentaram comportamento mecânico similar Ã viga com agregado natural. O modelo teórico apresentou boa aproximação com os resultados experimentais, quando a equação do módulo de elasticidade é ajustada para o concreto com agregado reciclado.
MÉTODO SIMPLIFICADO PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL DE PLATAFORMAS MARINAS DE BASE FIJA SOMETIDAS A CARGAS DE OLEAJE
Las plataformas marinas son estructuras de acero que se encuentran en un ambiente rodeado por el agua de mar cumpliendo diferentes funciones como la exploración y explotación de recursos fósiles. Tal como es común en las estructuras, las plataformas marinas también tienen una vida útil, lo que significa que debe evaluarse su integridad estructural cada cierto periodo de tiempo. Por tal motivo, es necesario conocer el comportamiento estructural. Para cubrir tal necesidad en este trabajo se propone un método simplificado que permite obtener las respuestas elásticas de la estructura tales como: el periodo fundamental de vibración, el desplazamiento lateral máximo, la fuerza axial máxima y el momento flector máximo sobre el elemento más solicitado. Para lograr tal objetivo se seleccionó un conjunto de cinco plataformas marinas y se realizó el análisis dinámico para determinar las respuestas reales. Luego se estudiaron las características fundamentales de la estructura tales como: la altura total, la profundidad sumergida, los diámetros de los elementos principales y secundarios, el tipo de arriostre, y la fijación al fondo marino, y también se estudiaron las características correspondientes al oleaje tales como: la altura de la ola, el periodo de la ola. De esta manera, fue factible analizar éste tipo no convencional de estructuras en forma paramétrica mediante un conjunto de casos generados mediante una combinatoria. Las estructuras paramétricas también fueron analizadas debido a la acción de las cargas del oleaje obteniéndose respuestas que fueron calibradas con respuestas reales obtenidas inicialmente. Cada una de las respuestas de interés de la estructura se graficaron teniendo en cuenta la variación de los parámetros adoptados. Se analizó la forma en que la respuesta varía cuando variaron los parámetros elegidos y se apreció la tendencia que mostraba cada gráfica. Se propuso expresiones analíticas que pueden ser usadas para estimar las respuestas como el periodo fundamental de vibración, el desplazamiento lateral máximo, la fuerza axial máxima y el momento flector máximo. De este trabajo se obtuvo conclusiones cualitativas y cuantitativas. Las conclusiones cualitativas fueron: Los parámetros considerados son válidos para representar la estructura y las condiciones que lo rodean. El modelo simplificado empleado resulta muy útil para realizar un análisis dinámico y obtener respuestas de interés de una manera ágil. Las conclusiones cuantitativas extraídas fueron: Las expresiones propuestas otorgan una buena aproximación alcanzando errores relativos máximos del 12% para la estimación del periodo fundamental de la estructura, 30% para la estimación del desplazamiento lateral máximo de la estructura, 32% para la estimación de la fuerza axial máxima y 29% en la estimación del momento flector máximo en el elemento más solicitado, valores útiles para obtener referencias iniciales de las respuestas de interés.
Plataforma marina fija, modelo paramétrico, oleaje, método simplificado.
SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DE UM INCÊNDIO NATURAL COMPARTIMENTADO
RESUMO A presente pesquisa apresenta os resultados de simulações computacionais de incêndio experimental ensaiado em contêiner. Para tanto foi utilizado dois softwares de fluidodinâmica computacional, o Fire Dynamics Simulator – FDS e o OZone. As simulações realizadas mostraram que o FDS, por ser um software que não possui interface gráfica, acaba tornando a modelagem trabalhosa e demorada, uma vez que sua entrada de dados é inteiramente feita através de documentos de texto. Entretanto, quando devidamente calibrado, o modelo é capaz de oferecer ao usuário diversos dados como: temperatura, deslocamento de fumaça, concentração de oxigênio, consideração de dispositivos de combate a incêndio (sprinklers), dentre uma infinidade de outros, que podem abrir um leque de opções de estudos a serem realizados no contexto da Segurança Contra Incêndio em Edificações - SCIE. Já o OZone possui uma interface gráfica agradável e intuitiva, e que tornam a modelagem de incêndios mais fácil e rápida, gerando rapidamente resultados, entretanto, a quantidade de variáveis obtidas, na grande maioria dos casos, é bem mais limitada em comparação com as obtidas através do FDS. Concluindo que os simuladores são ferramentas importantes, sobretudo quando calibrados através de resultados experimentais, na proposição de soluções para os desafios da SCIE.
ANÁLISE COMPUTACIONAL DA PERFURAÇÃO DE PLACAS DE CONCRETO POR EXPLOSIVOS
As técnicas de perfuração de elementos de concreto pela detonação de explosivos em sua superfície têm se tornado alvo de muitas pesquisas atualmente, principalmente por conta da aplicabilidade nas áreas de demolição e de segurança estrutural. Neste âmbito, este trabalho apresenta um estudo numérico de placas de concreto submetidas Ã detonação de um explosivo cilíndrico a base de C4 em sua superfície. Os diferentes modelos numéricos foram desenvolvidos no software de fluidodinâmica computacional Autodyn ® tendo como base experimentos elaborados por outros autores. Os resultados foram avaliados em termos de dano causado, em que se buscou relacionar as dimensões do explosivo com o padrão de dano produzido. Foi possível observar que há uma influência significativa das dimensões do explosivo no padrão de dano causado, mesmo que a massa do explosivo seja a mesma. Desta forma verificou-se que uma maior área de contato do explosivo com a placa de concreto é mais efetiva, em termos de furo produzido, do que grandes espessuras de explosivo. Deverá ser analisada em estudos posteriores uma relação otimizada entre dimensões da região contato e da espessura de explosivo que maximizem a eficiência da explosão.
Análise de seções transversais de concreto armado e protendido sujeitas a flexão oblíqua composta em estados-limites último e de serviço por integração analítica
A flexão oblíqua composta é definida pela ocorrência simultânea de força axial e momento fletor oblíquo. Para tal situação, as verificações de estado-limite último e de serviço possuem certa complexidade. O presente trabalho apresenta um método de cálculo dos esforços solicitantes da flexão oblíqua composta de uma seção transversal de formato poligonal em concreto armado ou protendido partindo de deformações impostas. Para isso, calcula-se a integral analítica da relação tensão-deformação para cada solicitação, partindo da relação entre as diversas variáveis que definem a forma e a relação constitutiva. Obtém-se uma equação para cálculo de cada solicitação interna, que são aplicadas para construção do diagrama de momentos resistentes para dada força axial, construção da relação momento-curvatura e verificações de serviço. Estas aplicações constam em forma de fluxograma e compilados num programa gratuito e aberto chamado OblqCalco, que é disponibilizado. Expõe-se exemplos destas situações obtendo resultados concordantes e exposto graficamente.
A Influência do Efeito Arco no Dimensionamento de Alvenaria Estrutural Apoiada em Viga de Concreto Armado
Situações de transmissão de cargas de alvenaria estrutural em elementos lineares, como vigas de transição, ocasionam fenômenos atípicos no comportamento estrutural do conjunto, que podem apresentar riscos Ã integridade da estrutura ou dificuldades em sua viabilidade técnica. Neste sentido, o presente estudo tem por objetivo verificar as considerações de distribuição dos esforços mediante o efeito arco na interação entre alvenaria estrutural e vigas de concreto armado, a fim de contribuir para a compreensão do fenômeno e as condições que o influenciam. Deste modo, foi verificado a distribuição de tensões em alvenaria estrutural sujeita a determinada solicitação, tendo como parâmetro diferentes modelos de cálculo e levando em conta as peculiaridades entre ambos os elementos da interação, tanto da ótica da alvenaria quanto do suporte em concreto armado, ou seja, considerando a rigidez relativa Ã flexão entre os dois. As hipóteses simplificadas da Norma brasileira apresentaram diferenças significativas em comparação ao método analítico baseado em estudos via método dos elementos finitos e ensaios experimentais, para situações de elevadas tensões, como é o caso de grandes vãos ou de carregamentos com alta intensidade.