Repositório RCAAP

The virtual element method was first published in 2012 and has since been explored for a wide range of applications. The method consists of a generalization of the finite element method for general polygonal elements by introducing a novel procedure to define the interpolation function spaces. These spaces are designed to contain a full polynomial subspace (which defines the elements order), along with additional nonpolynomial functions. This space is built upon a determined set of degrees of freedom, deliberately devised so that the problems weak form and stiffness matrix are computable without full knowledge of the nonpolynomial functions. The projection of those onto the polynomial subspace and an approximation for terms arising from said projections residual are enough to ensure the methods consistency and stability. Thus, leading to a more versatile method regarding element geometry. The present work prospects the virtual element method as a tool for wheel-rail contact problems. This is achieved through a series of applications of increasing complexity, aiming to compare the method to the finite elements in different scenarios. The first application compares both methods convergence characteristics using a scalar field problem. The second compares them for plane linear elasticity, a two-component vector field problem. The third introduces the Node-toSegment contact discretization technique, comparing both methods, and the analytic solution, for a Hertzian contact problem. Finally, the fourth application compares both methods for a simple wheel-rail contact problem.

Pontes e viadutos, construídos há muitas décadas, podem apresentar um desafio para a engenharia civil. Essas Obras de Arte Especiais (OEA) demandam a implementação de um Sistema de Gerenciamento de Pontes, no qual procedimentos sistemáticos são utilizados para assegurar a funcionalidade e segurança das estruturas, como, por exemplo, as técnicas de Monitoramento da Saúde Estrutural e os programas de reabilitação. Em muitos casos, essas construções apresentam níveis de degradação avançados, porém possuem um significado histórico relevante para as comunidades locais, sendo necessários procedimentos de reparo, reforço e reabilitação para garantir a vida útil dessas obras. Diante desse cenário, este trabalho apresenta modelos numéricos capazes de simular o comportamento estrutural de uma ponte de aço antiga, Ponte Imperial Dom Pedro II, localizada na Bahia, Brasil. A OAE passou por um processo de reforço, no qual houve a troca da maioria das diagonais tracionadas por barras com maior seção transversal e com material mais resistente. A ponte, construída em 1885, é uma estrutura treliçada ferroviária, com quatro tramos isostáticos, feita de ferro pudlado e que, desde 2012, está passando por um programa de manutenção com reabilitação de vários elementos estruturais e sistema de monitoramentos para avaliar a segurança estrutural. Primeiramente, a modelagem computacional reproduziu o comportamento da ponte na situação original (antes do reforço), através de uma treliça espacial baseada no Método dos Elementos Finitos, sendo validada experimentalmente pelos dados do monitoramento de curto prazo, ocorrido em 2012, durante a passagem de um trem. Em seguida, o modelo inicial foi utilizado para modelar a sequência de troca das diagonais tracionadas executadas em um dos tramos da ponte, sendo possível avaliar a eficiência de duas metodologias distintas para executar o processo de reforço, bem como estudar a redistribuição dos esforços nas barras do entorno. A primeira metodologia foi monitorada, permitindo comparar os resultados numéricos com os dados experimentais, já a segunda metodologia foi avaliada apenas no âmbito numérico. Os modelos numéricos conseguiram representar o comportamento estrutural da ponte de maneira satisfatória, apesar de mostrar alguns valores diferente dos experimentais em situações pontuais que podem ser justificados pela idade da estrutura e pelo nível de conservação dela. As metodologias de trocas das diagonais tracionadas foram avaliadas, sendo a primeira melhor que a segunda por não sobrecarregar as diagonais vizinhas que ainda não tinham sido substituídas e que já estavam bastante solicitadas. Os resultados do modelo numérico reforçado, ou seja, após todas as substituições das diagonais tracionadas, mostraram que o índice de segurança desses elementos foi aprimorado. Do ponto de vista numérico, houve um ligeiro aumento na solicitação das diagonais comprimidas e banzos superiores e inferiores. Por fim, é provável que essa abordagem numérica possa ser utilizada para avaliar o processo de troca de diagonais tracionadas em outras pontes de aço antigas.

O problema de identificação de parâmetros consiste em se determinar parâmetros que minimizem a diferença entre valores medidos e calculados de determinadas grandezas. Certamente, essa identificação é realizada para parâmetros que apresentam razoável grau de incerteza nos seus valores. Neste trabalho apresentam-se os principais conceitos e fundamentos matemáticos envolvidos no assunto, desenvolve-se um procedimento de identificação de parâmetros com base matemática sólida e aplica-se esse procedimento em problemas de interesse prático da engenharia. São estudados o Túnel de Hudvudsta e a barragem de Machadinho, nos quais são identificados parâmetros relacionados com as ações ou com as propriedades físicas dos materiais, considerando modelos hierárquicos para representar as estruturas. Utilizam-se os principais critérios de identificação para a definição das funções objetivo e métodos do tipo Newton para a minimização dessas funções.

A maioria dos materiais estruturais de Construção Civil tem suas propriedades mecânicas reduzidas, quando submetidos a temperaturas elevadas. Por isso, a capacidade resistente das estruturas de concreto armado dos edifícios pode ser reduzida devido à ação térmica de incêndios. Se os meios de proteção ativa dos edifícios não forem eficientes, o incêndio desenvolve-se em proporções catastróficas. A temperatura dos elementos estruturais se eleva o suficiente para induzir à redução da resistência e rigidez e, por conseguinte, à ruptura localizada ou até ao colapso progressivo do edifício. O objetivo principal da segurança contra-incêndio é a proteção à vida dos ocupantes das edificações. Este trabalho tem o objetivo de fornecer informações às futuras revisões de normas pertinentes ao projeto de estruturas de concreto e às pesquisas subseqüentes e contribuir à escassa literatura técnica em português sobre o tema. São apresentados: os efeitos do calor sobre as propriedades térmicas e mecânicas dos materiais concreto e aço e suas influências sobre o comportamento estrutural de edifícios de concreto armado, os métodos de cálculo disponíveis na literatura técnica internacional para o projeto de estruturas de concreto armado em situação de incêndio e proposta de um método simplificado expedito mais preciso para o projeto de elementos submetidos à flexão simples e normal composta para os padrões geométricos e características do concreto usuais no Brasil.

O princípio estrutural das pontes estaiadas não é tão recente quanto as pontes propriamente ditas. Em algumas estruturas, tais como passarelas, embarcações e tendas, já se usavam cabos como sustentação. Com a evolução da tecnologia e dos materiais, houve a possibilidade de um aperfeiçoamento dessas técnicas e sua utilização nas mais diversas áreas. As pontes estaiadas surgiram como uma alternativa eficaz para transpor grandes vãos, possibilitando a utilização de estruturas mais leves, esbeltas e econômicas. Este trabalho apresenta a evolução das pontes estaiadas no mundo e no Brasil, enfatizando os seus aspectos históricos, as novas tecnologias empregadas nestes projetos, as diversas possibilidades de geometria da estrutura e os métodos construtivos empregados nestas pontes. Para as pontes estaiadas ao redor do mundo, é elaborada uma análise geral, demonstrando sua importância ao longo da história e as vantagens que as mesmas propiciaram para o suprimento das necessidades da humanidade. Fazendo uma análise especial das pontes estaiadas brasileiras, é elaborada uma listagem das mesmas por ordem cronológica, indicando suas principais características. Finalmente, para as pontes estaiadas nacionais de maior destaque, é feita uma análise mais detalhada das suas principais características quanto ao vão central, geometria da ponte, processo construtivo, curiosidades sobre o empreendimento e período de construção.

Este trabalho é uma contribuição para o estudo de modelos de representação da não linearidade física de estruturas de concreto. Nele estudou-se o Modelo de Campo Distorcido de Tensões, ou Disturbed Stress Field Model - DSFM, através da implementação no programa MATLAB®. O programa desenvolvido implementa também o Modified Compression Field Theory - MCFT, que é a base para o DSFM. Neste trabalho também foi utilizado o programa VecTor2 desenvolvido na Universidade de Toronto. Neste documento é apresentada a base teórica das formulações estudadas, o programa desenvolvido é descrito brevemente e são apresentados resultados obtidos.

O projeto estrutural deve considerar as incertezas provenientes das variáveis envolvidas no dimensionamento dos elementos estruturais, tais como propriedades dos materiais, dimensões dos elementos estruturais e intensidade dos carregamentos atuantes. Existe também a variabilidade inerente aos métodos de análise estrutural, originária de imprecisões na idealização da distribuição das tensões e deformações dos elementos estruturais. Sendo assim, esta dissertação visa analisar a variabilidade dos desvios dos modelos de cálculo propostos por Blevot e Frémy (1967), Fusco (1994) e Santos (2013), todos baseados no método das bielas e tirantes, para blocos sobre duas, três e quatro estacas submetidos a carregamento centrado. Estes elementos estruturais possuem significativa importância, visto que atuam na transmissão dos esforços provenientes dos pilares às fundações profundas. Os modelos de cálculo foram confrontados entre si e com resultados experimentais de Blevot e Frémy (1967), Mautoni (1971), Clarke (1973), Miguel (2000) e Suzuki et al. (1998 / 1999 / 2000 / 2001) para determinação dos parâmetros estatísticos dos desvios desses modelos em relação aos ensaios. Os resultados apontaram desempenho satisfatório para os três modelos de cálculo. Em geral, todos os métodos se mostraram favoráveis à segurança nos casos avaliados para os três tipos de blocos de fundação.

Este trabalho de pesquisa apresenta um modelo numérico para a análise de estruturas planas sob excitação aleatória induzida pelo vento. O comportamento não-linear da estrutura é considerado adotando-se um modelo constitutivo elasto-plástico para o material, aço estrutural. Os elementos das estruturas estudadas estão sujeitos ao surgimento e desaparecimento de rótulas plásticas, levando a um dimensionamento mais econômico. O conhecimento a respeito de vibrações aleatórias de estruturas lineares encontra-se estabelecido. Por outro lado, poucos resultados encontram-se disponíveis para o caso não linear considerado. Para a simulação de vibrações aleatórias uma análise de Monte Carlo é utilizada. Uma função de densidade espectral de potência das velocidades do vento é usada para gerar um certo número de funções harmônicas de carregamento. Os ângulos de fases destes harmônicos são gerados por um algoritmo pseudo-aleatório. Para cada função de carregamento realiza-se uma integração direta no tempo pelo método de Newmark. A grande quantidade de dados de resposta é tratada estatisticamente de modo a permitir a obtenção de conclusões, a respeito da possibilidade de ocorrência de eventos desfavoráveis, do ponto de vista da engenharia.

Esse trabalho consiste na determinação das velocidades críticas do vento e das amplitudes das vibrações numa estrutura composta por uma viga engastada suspensa por um estai (cabo), submetida aos efeitos de vento e chuva. Foi considerada a deformação no cabo devido ao carregamento do peso próprio e o acoplamento não-linear das vibrações do cabo e da viga. Três modos de vibração são de especial interesse, chamados de primeiro modo global (flexão da viga e vibração no cabo), primeiro modo local (vibração no cabo, com flexão na viga desprezável) e primeiro modo à torção. O modelo foi reduzido a três graus de liberdade. A modelagem dos carregamentos aerodinâmicos aplicados na viga foi feita segundo procedimentos tradicionais. O carregamento aerodinâmico aplicado ao cabo sob efeito de chuva e vento também foi levado em consideração. Para a redução do modelo matemático, os coeficientes de rigidez e de amortecimento equivalente são definidos e dependem parametricamente da velocidade do vento. Os termos não-lineares são devidos ao acoplamento das vibrações do cabo e da viga à flexão (no plano do cabo) e também aos efeitos aeroelásticos no cabo. Os seguintes regimes instáveis são avaliados: o efeito de galope (galloping) no cabo, o drapejamento (flutter) unimodal na torção e o drapejamento (flutter) do modo de flexão da viga em conjunto com vibrações transversais do cabo.

No cálculo das perdas progressivas de protensão, decorrentes da retração e da fluência do concreto e da relaxação do aço de protensão, a norma NBR 6118 prescreve dois procedimentos simplificados, indicados para fase única de operação, ou seja, quando se consideram fases únicas de concretagem, de carregamento permanente e de protensão; e o método geral de cálculo, que permite considerar ações permanentes aplicadas em idades diferentes, e tratar a seção transversal constituída de diversas camadas discretas. Neste trabalho será desenvolvido o método dos prismas equivalentes, baseado no conceito das fibras conjugadas, e com a proposta de Trost-Bazant para consideração de fluência e retração dos materiais. Possibilita-se, assim, o cálculo da redistribuição de tensões em qualquer seção, como também da redistribuição de esforços em estruturas hiperestáticas devido a deformações diferidas. Será feita a sistematização do cálculo para o caso usual da seção resultante de laje concretada sobre viga pré-moldada protendida, permitindo considerar as idades diversas de concreto como também as várias camadas de cabos de protensão, e de armaduras passivas. A análise de redistribuição de esforços em estruturas hiperestáticas será baseada nas mudanças de curvatura das seções provocadas pelos efeitos progressivos. Será feita uma aplicação a uma ponte em viga protendida contínua de seção caixão, construída pela anexação de cinco vãos sucessivos.

Por uma escolha política e economicamente pragmática, o Brasil optou por desenvolver a telefonia celular, com intenção de abreviar uma etapa de desenvolvimento. Tomada a decisão, a implantação foi feita num ritmo explosivo a partir da década de 1990, com instalação de dezenas de milhares de estações. Apesar da disparidade de custo entre os sistemas eletrônicos e as obras civis, pouco se investiu na engenharia estrutural envolvida, resultando em projetos e construções realizados com metodologia duvidosa e na herança de uma grande quantidade de problemas estruturais. Represada por considerações de ordem ambiental e estética, a instalação indiscriminada de torres, vive-se uma nova demanda para a engenharia estrutural na análise do aproveitamento dos locais existentes para suporte de novas cargas. Nesse sentido, o que se observa, via de regra, são estruturas compostas apenas de um poste em balanço de análise enganosamente simples. O que se esquece, quase sempre, é a extraordinária esbelteza desses elementos, que ao engenheiro deveria sugerir a imediata necessidade de considerar a não-linearidade geométrica forçosamente existente. Além disso, o carregamento mais importante e dominante é o do vento, de características eminentemente dinâmicas e aleatórias, desaconselhando análises estáticas ou dinâmicas determinísticas, preconizadas em Normas. Assim que, o objetivo deste trabalho é avaliar a influência da rigidez geométrica na resposta dinâmica de estruturas esbeltas sujeitas à excitação de vento. Para tanto, foi desenvolvido um modelo matemático simplificado, com características dinâmicas estabelecidas por uma técnica tipo Rayleigh, que evidencia a presença significativa da não-linearidade geométrica devida à esbelteza das peças. Para a validação dos resultados teóricos foi realizado um conjunto de ensaios dinâmicos em laboratório com modelos de barras e monitorada uma estrutura real em campo. A formulação proposta também foi aferida por métodos analíticos e numéricos como a solução de Euler para a carga crítica de flambagem e o Método dos Elementos Finitos. Os resultados obtidos validaram a proposta para o cálculo da freqüência fundamental de vibração de estruturas em balanço. A influência da rigidez geométrica na resposta das estruturas sob ação de vento foi também avaliada por meio de cálculos comparativos utilizando os modelos preconizados pela norma brasileira. Verificou-se que, dependendo das cargas existentes, a consideração da rigidez geométrica pode ter significativo efeito redutor na capacidade de os postes de telecomunicações possuírem área de exposição ao vento para a instalação de antenas.

The definition of the mooring systems is one of the most important stages on the design any offshore unit. Some effects associated with it, on the responses of the floating body, are still under investigation. In this context, the full nonlinear high-order hierarchical modeling and the numerical integration of the resulting equations of motion might not be the most cost effective approach for the evaluation of those effects during the early design process. Thus, an expedite analytical formulation to assess the mooring system stiffness, a tool that could help the initial design and analysis. Using classic approaches from Analytical Mechanics, the nonlinear generalized restoring forces associated with the mooring acting on the vessel due to the mooring lines are formulated. The six-degree-of-freedom (DoF) problem is herein addressed. The stiffness matrix is obtained from the linearization of the generalized forces around a generic position. Mooring line characteristic tension function is an input of the method. The closed formulation does not requires a specific line model, although the formulation for a multi-segment mooring line is also derived. The methodology is applied taking the OC4-DeepCwind Floating Wind Turbine semi-submersible platform as a case study. Two Spread Mooring Systems arrangements are studied, in order to demonstrate the use of the presented formulation as a design tool. The calculated mooring system stiffness matrix, evaluated at the trivial equilibrium position, exhibits good agreement with numerical results found in the literature by high hierarchy models. Additionally, the stiffness coefficients are evaluated for other positions than the trivial equilibrium one in the form of colored maps. The natural periods of the motions on the horizontal plane are also mapped. These maps help to understand the effects of the static vessel mean position on the mooring system stiffness and, consequently, on the natural periods associated with the motions on the horizontal plane. Considering the original OC4 mooring system, the effects of the mooring line pre-tensioning are also investigated. Some conclusions on the axial stiffness of catenary cables are also made. The main contributions of the present master dissertation are: (i) the stiffness matrix analytical closed formulation and (ii) the use of colored maps to evaluate the stiffness and the natural periods as functions of the mean offset position. The present master dissertation brings then an innovative closed-form formulation with important practical applications.

Este trabalho trata das principais filosofias de verificação de pilares à flexão composta em pórticos de aço assim como das normas que as recomendam. São discutidas as metodologias baseadas em comprimentos efetivos de flambagem, forças horizontais fictícias e análise avançada. É proposta uma metodologia de análise avançada utilizando elementos finitos de casca, que incorpora os efeitos das tensões residuais, imperfeições geométricas e não-linearidades geométricas e do material. São apresentados, ao final do trabalho, exemplos para comparação das diversas metodologias discutidas ao longo do texto.

Este trabalho trata da análise de problemas da Mecânica da Fratura Elástica Linear (MFEL) utilizando o Método dos Elementos de Contorno (MEC). Esse método constitui uma poderosa e precisa técnica de análise numérica. A necessidade da discretização somente do contorno do modelo é um dos grandes atrativos do MEC. Na Mecânica da Fratura, o MEC é adequado pela própria natureza de sua formulação, a qual está baseada em soluções fundamentais. Dentre os parâmetros da MFEL, destaca-se o Fator de Intensidade de Tensão (FIT). No presente desenvolvimento, esse parâmetro é analisado numericamente pela técnica da correlação dos deslocamentos e por uma técnica alternativa a qual emprega o campo de tensões presente na extremidade da trinca. A direção do crescimento da trinca é analisada por meio do critério da Máxima Tensão Circunferencial. Os resultados obtidos são comparados à solução analítica e a outros resultados encontrados na literatura.

In this work, we present the formulation and implementation of two elastoplastic constitutive equations for kinematically exact thin-walled rod models. The first uses the fact that first order strains due to cross sectional shear stresses and warping are considered to formulate a small strains three-dimensional elastoplastic constitutive model. Given the kinematical hypothesis of non-deformability of the cross section in the projection of its plane, we may also assume that plastic deformations may occur due only to the cross sectional normal stresses, thereby allowing us to formulate a second, simple one-dimensional framework. Our approach adopts a standard additive decomposition of the strains together with a linear elastic relation for the elastic part of the deformation. Both ideal plasticity and plasticity with (linear) isotropic hardening are considered. The models have a computational implementation within a finite element thin-walled rod model and, following the kinematics adopted, we implement this equation on models with consideration of the warping of the cross sections, having 7 degrees of freedom. The formulation and implementation presented is validated by the analysis of problems known in the literature and comparison of the results. We believe that simple elastoplastic models combined with robust thin-walled rod finite element may be a useful tool for the analysis of thin-walled rod structures, such as, e.g., steel structures.

Este trabalho tem como objetivos complementar os requisitos para obtenção do grau de mestre em engenharia e propiciar um texto para os que se iniciam no estudo do método dos elementos finitos. Apresentam-se, no primeiro capítulo, conceitos básicos da teoria da elasticidade importantes no desenvolvimento do tema. No segundo capítulo desenvolvem-se os teoremas variacionais da teoria da elasticidade. Estabelecem-se os teoremas da energia potencial total, da energia potencial complementar total e um conjunto de outros teoremas, com destaque para o de dois campos, devido a Reissner, e o três campos, devido a Oliveira. Introduz-se no terceiro capítulo, o conceito de solução aproximada contínua. Inicialmente apresenta-se um modelo genérico, análogo a todos os modelos contínuos. Em seguida avalia-se o erro global das soluções aproximadas contínuas, no caso de serem compatíveis ou equilibradas, estabelecendo extremos superior e inferior para a energia de deformação da solução exata. Dedica-se o quarto capítulo ao método dos elementos finitos aplicado às estruturas de comportamento linear. Apresenta-se uma visão panorâmica do estágio atual do método, referindo-se aos vários processos e modelos derivados. Estabelecem-se, relativamente ao processo dos deslocamentos, a técnica de discretização propriamente dita e sua justificativa. Finalmente desenvolve-se a formulação de vários elementos, correspondentes aos possíveis modelos derivados do processo dos deslocamentos.Ressalta-se a importância das obras de Oliveira (13) a (20) no desenvolvimento de todo o trabalho, e as de Fung (4) e Sokolnikoff (32), no primeiro capítulo, de Washizu (34), no segundo capítulo, de Prager (30) no terceiro capítulo e Pedro (22), no quarto capítulo. O autor deseja expressar os seus agradecimentos aos professores Decio Leal de Zagottis, Maurício Gertsenchtein e Victor Manuel de Souza Lima, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, ao professor Jairo Porto, da Escola de Engenharia de Lins, e aos engenheiros José de Oliveira Pedro e Manuel Pinho de Miranda, do Laboratório Nacional de Engenharia Civil de Lisboa, que colaboraram no desenvolvimento deste trabalho.

Este trabalho é dedicado ao estudo da estabilidade de arcos, em regime elástico linear, submetidos a carregamentos conservativos. No Capítulo I, desenvolve-se a análise de alguns importantes trabalhos dos últimos 20 anos, sobre estabilidade de arcos, apresentando-se os seus procedimentos e principais resultados. O Capítulo 2 é dedicado aos estabelecimento de conceitos básicos do cálculo tensorial necessários para o desenvolvimento claro da teoria da elasticidade em coordenadas curvilíneas e sua aplicação na formulação variacional da teoria de barras curvas, apresentadas no Capítulo 3. O Capítulo 4 é dedicado à confecção de modelo matemático para o estudo da estabilidade de arco com geometria e carregamentos conservativos quaisquer, envolvendo o estabelecimento da trajetória fundamental de equilíbrio, a determinação da carga crítica e o estabelecimento da trajetória pós-crítica na vizinhança da carga crítica. A formulação adotada é a lagrangiana, a discretização do problema é feita pelo método dos elementos finitos, e as equações não lineares de equilíbrio são resolvidas por uma combinação dos métodos das perturbações e de Newton-Raphson.

Uma metodologia para simular o crescimento de trincas por fadiga em estruturas pressurizadas de cascas delgadas e enrijecidas é implementada por meio de uma estrutura de software, que consiste em um programa de simulação de fraturamento associado a um programa de análise por elementos finitos. Permite-se que as trajetórias das trincas sejam arbitrárias, sendo calculadas incrementalmente como parte da simulação. As trajetórias são representadas em uma região localizada do modelo, que pode ser remodelada automaticamente a cada incremento de trinca por meio de um algoritmo de geração de malha de elementos de casca quadrilaterais. Duas alternativas de modelagem da região em torno da ponta da trinca são apresentadas: por elementos finitos de casca e por elementos sólidos. A metodologia assume que o crescimento da trinca seja caracterizado por quatro fatores de intensidade de tensão que modelam o comportamento de membrana pela teoria da elasticidade bidimensional, em estado plano de tensões, e o comportamento de placa pela na teoria de Kirchhoff. A resposta da estrutura de casca delgada pressurizada é determinada por meio do programa ADINA (Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis), que utiliza um procedimento de análise geometricamente não linear para elementos finitos de casca, formulados pela teoria de Reissner-Mindlin. Um estudo mostra que os fatores de Kirchhoff podem ser correlacionados aos fatores de Reissner-Mindlin por meio de expressões semi-empíricas. Fatores tridimensionais médios de intensidade de tensão são definidos e relacionados aos fatores das teorias da elasticidade bidimensional e de Reissner-Mindlin. Um exemplo de aplicação é apresentado, comparando-se os resultados das três teorias. A validação da metodologia é discutida por meio da simulação do crescimento de trincas por fadiga em um painel de teste em escala real da fuselagem de um Boeing 737.

Desde o início do século XX, com as publicações de Ritter e Mörsch, o fenômeno da resistência ao cisalhamento de elementos em concreto armado começou a ser intensamente estudado. Diversos modelos de cálculo foram criados, tentando predizer o valor da resistência ultima de elementos de concreto armado, quando solicitados por esforços cisalhantes. O fenômeno da resistência ao cisalhamento é extremamente complexo, sendo influenciado por diversos fatores. A elaboração de ensaios e modelos de predição se torna complexa, pois, determinar quais são os parâmetros que influenciam significativamente o fenômeno do cisalhamento, não é simples. Outras dificuldades são: relacionar a resistência ao cisalhamento com o grau de solicitação por esforços fletores e compreender em quais intervalos de parâmetros os principais fatores influenciam o fenômeno. Sendo assim, é essencial verificar a aplicabilidade das normas técnicas em diversos intervalos destes fatores ou parâmetros. A partir da coleta de cerca de 1.200 resultados de ensaios de laboratório de vigas de concreto armado, solicitadas por esforços de cisalhamento, elaborou-se um banco de dados com os resultados de ensaios da força última resistente, juntamente com diversos parâmetros de cada ensaio. Para analisar os valores de predição das normas e os valores dos resultados de ensaios, foi necessário definir critérios de análise comparativa, e com ajuda de uma análise paramétrica, foi possível analisar a aplicabilidade de diversas normas em diversos intervalos de parâmetros, classificando assim, cada norma quanto à segurança e prudência ao uso. Baseado nos resultados das análises efetuadas foi possível verificar que as normas cujas formulações são derivadas da teoria do Modified Compression Field Theory apresentaram um comportamento uniforme e adequado na maioria dos intervalos de parâmetros. Verificou-se, que a norma brasileira NBR 6118 (2007) apresentou resultados satisfatórios nos intervalos usuais dos parâmetros. No entanto, a utilização da norma não se mostrou favorável nos seguintes casos: de média e baixa armadura de cisalhamento, para elementos com estribo; baixa quantidade de armadura longitudinal de flexão ou altura do elemento maior que 25 cm, para elementos sem estribo.

The pipelines used to transport oil and gas from the wellheads to the distribution and refining sites can be subjected to high levels of pressure and temperature. Under such conditions, the pipelines tend to expand, but, if the expansion is inhibited, a significant compressive axial force can arise, leading to their buckling, which can occur in the horizontal or vertical plane. In this context, the objective of the present work is to analyze the upheaval buckling of pipelines, considering the internal pressure to which they are subjected during the transportation of oil and gas as its only triggering. Using the concept of effective axial force, it aims at discussing two different approaches for considering the internal pressure in buckling problems: distributed loads dependent on pipeline curvature and equivalent compressive axial forces with follower and non-follower characteristics. It also discusses the influence of using static or dynamic analysis for such approaches. Concerning the upheaval buckling itself, the work intends to analyze and compare the influence of the soil imperfection amplitudes to the influence of the friction between the pipeline and the ground in the critical loads and in the post-buckling configurations of the pipeline. Besides theoretical research, the objectives are achieved through the development of various numerical models, since geometrically-simple models, without the consideration of the interaction between the pipeline and the ground, until more complex models, with the use of contact models to detect the ground and its imperfections. The models are developed in Giraffe (Generic Interface Readily Accessible for Finite Elements) using geometrically-exact finite element models of beams, undergoing large displacements and finite rotations. Through the research, it is concluded that there is an equivalence between the application of the internal pressure as a distributed load dependent on pipeline curvature and the application of the internal pressure as a follower compressive axial force. Besides this, it is demonstrated that the type of the analysis (static or dynamic) depends on the nature of the physical system analyzed. With the aid of results presented in terms of internal pressure, classical results about the influence of the imperfection amplitudes and of the friction between the pipeline and the ground in buckling are confirmed. It is also showed that the imperfection amplitudes analyzed play a more important role in the post-buckling configurations of the pipeline than the friction.