Repositório RCAAP

As últimas quatro décadas foram importantes para o desenvolvimento da malha rodoviária brasileira. O sistema de rodovias do país recebeu incentivos financeiros à sua expansão e diversas soluções estruturais para pontes e viadutos foram criadas a fim de atender à demanda de infraestrutura. Em contrapartida, a carência de programas de manutenção preventiva tem causado um crescimento significativo no número de estruturas desse tipo que se encontra em estágio avançado de deterioração. Dessa maneira, esta dissertação propõe um plano de monitoramento de curta duração para monitorar o comportamento estrutural de uma ponte rodoviária curva de concreto armado já em serviço. A partir da revisão do estado-da-arte no assunto, são apresentados os tipos de monitoramento, as possíveis grandezas a serem monitoradas e as ferramentas para medi-las, assim como suas vantagens e desvantagens. A fim de avaliar estruturalmente o comportamento da ponte e auxiliar no plano de monitoramento, uma hierarquia de seis modelos numéricos é desenvolvida. Então, o plano de monitoramento proposto é aplicado na ponte sob estudo para aquisição de dados, que são posteriormente tratados e confrontados com os dois modelos numéricos mais complexos da hierarquia em um processo de análise e calibração desses modelos. Dessa análise, é possível mostrar a representatividade dos modelos desenvolvidos e a relação entre complexidade do modelo, número de parâmetros adotados para a representatividade da estrutura e convergência de resposta.

Desde meados de 2007, um aumento significativo de unidades construídas pelo sistema Paredes de concreto tem influenciado o mercado da construção habitacional no Brasil. Em abril de 2012, foi publicada uma norma brasileira que trata exclusivamente desse sistema. Além disso, o desafio em minimizar o déficit habitacional estimula a utilização desse método alternativo, pois quando aplicado adequadamente proporciona alta produtividade e menor custo em relação a outros métodos construtivos. Por essas razões, é importante conhecer quais modelos de cálculo são seguros e pertinentes para a análise estrutural de edificações construídas pelo sistema Paredes de Concreto. Neste trabalho são avaliados, por meio da comparação de resultados, quatro modelos de cálculo, dos quais dois são numéricos, utilizados para o pré-dimensionamento e dimensionamento de paredes de concreto armado, moldadas no local. Este tipo de estrutura tem sido bastante utilizada na construção de edifícios. Deste modo utilizou-se como estudo de caso, um projeto adaptado de um edifício real com quinze pavimentos tipo, para a aplicação dos modelos de cálculo e algumas normas de projeto. Os dois modelos numéricos foram desenvolvidos no software SAP2000, baseado no Método dos Elementos Finitos, considerando análise elástica linear. O primeiro discretiza as paredes com elementos de casca e o segundo com elementos de barra. A interação entre o solo e a estrutura não foi considerada neste trabalho. Normas de projeto foram comparadas na etapa de pré-dimensionamento quanto às resistências últimas à compressão com objetivo de avaliar a recente norma brasileira. A verificação ao dimensionamento das paredes quanto às tensões normais de compressão e tração e tensões de cisalhamento foi realizada baseada nas expressões da NBR 16055:2012. Por fim, verificou-se o Estado Limite de Serviço das deformações excessivas globais, referentes à movimentação lateral do edifício e a estabilidade global do edifício estudado, pela NBR 6118:2007.

Com o crescente uso de estruturas de membrana tensionada, as relações tensãodeformação do tecido utilizado em sua fabricação devem ser bem entendidas. Deste modo, esta dissertação apresenta um estudo sobre o comportamento mecânico de um tecido arquitetônico PTFE-vidro, ressaltando seu complexo mecanismo de deformação que engloba efeitos de anisotropia, não-linearidade física, troca de ondulações, histerese, remoção do espaçamento entre os fios e variação de temperatura. Diferentes métodos para modelagem do material foram estudados, com ênfase no modelo de material ortótropo representado por um funcional energia de deformação hiperelástico. Além disso, vários protocolos para ensaios de tração em tecidos recobertos foram analisados e uma série de ensaios biaxiais com amostras cruciformes foram realizados no Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da Birdair, Inc. Um determinado funcional energia de deformação foi então ajustado aos dados de campo obtidos nestes testes, cujos resultados foram então comparados diretamente aos dados obtidos em campo e a um ajuste direto de uma superfície suave tensão-deformação. A performance do modelo ajustado não se encontra ainda em um patamar de aplicação industrial, entretanto este estudo permite um entendimento global dos mecanismos de deformação do tecido PTFEvidro, fornecendo também uma massa de dados consistentes que podem ser utilizados em situações práticas.

Atualmente, problemas de interação fluido-estrutura representam um grande desafio em diferentes áreas de engenharia e ciências aplicadas. Dentro das aplicações de engenharia civil, a ação do vento sobre estruturas tem grande relevância principalmente na avaliação de instabilidades elásticas de estruturas muito flexíveis, como pontes e estruturas de membrana. Este trabalho introduz os conceitos principais das estruturas de membrana e da ação do vento em estruturas. A ação do vento em estruturas de membrana será apresentada em capítulo à parte, através de aplicações computacionais para problemas de fluidodinâmica. A ação do vento em estruturas é tratada de forma consistente com as prescrições da norma técnica da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR 6123 Forças devidas ao Vento em Edificações, a qual está vigente desde Junho de 1988. Ainda, foi apresentado breve resumo sobre análise dinâmica do vento através de modelos reduzidos em túneis de vento. Devido às estruturas de membrana possuírem formas incomuns e comportamento estrutural diferenciado com relação às estruturas convencionais, as forças devido à ação do vento nestas estruturas não fazem parte do escopo da NBR 6123. Utilizando-se dos conceitos básicos e benchmarks da norma supracitada, a análise fluido-dinâmica das aplicações será tratada computacionalmente. As leis físicas e equações gerais para solução deste tipo de problema são apresentadas em concordância com o software utilizado. Neste trabalho a ação do vento em estruturas de membrana foi solucionada com acoplamento parcial em algumas aplicações tridimensionais, fazendo-se uso do software Ansys versão 11. Aqui entende-se por acoplamento parcial a tratativa do vento e da estrutura em domínios separados. Em primeira análise, foram obtidas as pressões de vento sobre uma malha de elementos infinitamente rígidos e indeslocáveis com a forma geométrica da membrana. As pressões foram então aplicadas sobre a estrutura, obtendo-se deslocamentos e tensões estáticas. Atualizando-se o domínio do vento para a nova geometria, novos processamentos foram realizados sucessivamente até que a variação de tensões ou das pressões na estrutura fosse desprezível.

Este trabalho contextualiza o problema da análise estrutural bidimensional de risers verticais ou lançados em catenária livre, fazendo uma breve descrição das etapas para a modelagem dessas estruturas. O problema que este trabalho se propõe a resolver é o da análise dinâmica não linear destas estruturas, no domínio do tempo, apresentando uma formulação que seja capaz de representar de forma adequada as etapas de modelagem destes sistemas. A modelagem foi dividida em duas etapas. A primeira delas é referente à fase de lançamento do riser, com o objetivo de determinar a configuração deformada de equilíbrio, assim como os esforços solicitantes internos decorrentes dessa configuração deformada. Ressalta-se que para os casos de risers em catenária livre, considera-se também o contato unilateral da estrutura com o solo marinho. A segunda etapa é a modelagem da fase de operação da estrutura, por meio de um modelo dinâmico bidimensional. Em ambas as etapas, a formulação apresentada considera os efeitos de acoplamento fluidoestrutura. No caso dos risers em catenária, considera-se também o efeito da interação solo-estrutura. Todo o desenvolvimento das equações foi realizado utilizando-se o método dos elementos finitos MEF. A formulação desenvolvida contempla dois elementos finitos, um de treliça e outro de barra, utilizando-se um sistema de coordenadas corrotacionais. A utilização deste sistema de coordenadas possibilitou a adoção de teorias estruturais de pequenas deformações, para a análise de problemas que envolvem grandes deslocamentos e rotações finitas. Além da formulação do problema, também foi apresentado o projeto da ferramenta computacional RiserSys, que é específica para o estudo de risers nas configurações reta (vertical) e em catenária livre. Muito embora não seja o objetivo deste trabalho a implementação computacional do código nesta ferramenta e o estudo de casos referentes a fenômenos de dinâmica não linear nessas estruturas, nas considerações finais, propõe-se, como trabalhos futuros, a utilização desta formulação para o estudo da compressão dinâmica e a instabilidade paramétrica.

O trabalho dedica-se ao estudo das torres eólicas protendidas de concreto, com a finalidade de promover a discussão sobre os critérios de dimensionamento, tema de grande relevância na atualidade. Para tal, foi considerada uma torre eólica de 100 m de altura provida de turbina de 5 MW, cujas ações foram obtidas da literatura. O carregamento de vento ao longo da torre foi tratado como estático equivalente de acordo com disposições normativas, através de uma forma simplificada para a adoção de uma velocidade de projeto equivalente à incidente no rotor. Com base na literatura, apenas as condições mais críticas foram adotadas no dimensionamento. As combinações entre os carregamentos e os coeficientes parciais de segurança foram delineados a partir do método dos estados limites, o qual se encontra amplamente difundido em normas de projeto. Os esforços e deslocamentos na torre foram obtidos pelo método dos elementos finitos com discretização em elementos finitos unidimensionais, considerando as não linearidades física e geométrica por intermédio do acoplamento de um programa comercial de elementos finitos com algoritmo desenvolvido em linguagem MATLAB, que tanto define as diversas geometrias de cada elemento ao longo da torre (seção variável), como obtém para cada um: a armadura ativa longitudinal a partir de perdas de protensão recalculadas, o diagrama momento-curvatura-força normal, e a armadura passiva longitudinal escalonada, que é otimizada durante o processo do dimensionamento. Quanto à resistência ao esforço cortante das seções anulares, foi proposto um modelo que apresentou boa concordância com os resultados experimentais obtidos na literatura. Além dos concretos convencionais, é discutido o estado-da-arte do concreto de ultra-alto desempenho reforçado com fibras, CUADRF, tratando sobre seu desenvolvimento histórico, composição, diferentes tipos, propriedades mecânicas, aplicações, recomendações para projeto e as simplificações adotadas quanto ao seu uso nas torres eólicas. Ao final foram realizadas análises paramétricas relativas à geometria e à classe de concreto para dois tipos de torres: em tronco de cone e de variação parabólica. Uma das principais conclusões do trabalho é que a otimização da área de aço passivo ocorre de forma sistemática para as torres de frequência natural mais baixa, tornando indispensável o uso de um modelo não linear para o correto dimensionamento. Além disso, as torres obtidas foram comparadas através do custo material total, constatando-se que as torres mais econômicas possuíam variação parabólica. Isso permitiu aferir um valor inicial para o qual o uso do CUADRF em torres eólicas passaria a ser competitivo.

Este trabalho apresenta um estudo do comportamento de pilares de aço em situação de incêndio, abordado desde um ponto de vista numérico. Foram realizadas cerca de meio milhar de modelagens, utilizando o programa Vulcan e códigos desenvolvidos pelo autor deste trabalho, considerando-se análise não-linear geométrica e do material, a curva temperatura-tempo ISO 834, variação das propriedades termo-mecânicas de 4 tipos de aço, para vários perfis britânicos e brasileiros. Foi estudado o efeito da dilatação térmica em pilares com restrição aos deslocamentos axiais. Foi feita uma análise paramétrica em base a um modelo constituído por um pilar e uma mola axial em uma das suas extremidades. Foram construídas curvas para determinação da temperatura crítica a partir das normas Eurocódigo 3 Parte 1-2:2005 e ANSI/AISC 360-05 que são a base de modificações que serão apresentadas nas futuras ABNT/NBR 14323 e ABNT/NBR 8800.

O interesse pelo estudo de estruturas em situação de incêndio vem aumentando dadas as inúmeras ocorrências internacionais, que resultaram em colapso estrutural de edificações. As recentes revisões das normas técnicas brasileiras reforçam a preocupação de organismos públicos e da comunidade técnica. A contribuição deste trabalho é determinar como os esforços resistentes em perfis isolados de aço são afetados pela ação térmica provenientes do incêndio, ou melhor, em função das variáveis que modelam o incêndio natural. Para tanto foi desenvolvido o programa de computador STRESFIRE capaz de calcular a ação térmica conforme curvas paramétricas, a transferência de calor para a peça de aço e o esforço resistente em função da temperatura na formulação a ser apresentada na revisão da NBR 14323:1999.

O escopo do trabalho é estudar o problema da torção uniforme em barras de seção maciça e resolvê-lo analiticamente para obter o momento de inércia à torção da seção transversal e os deslocamentos ao longo de toda a barra. Este trabalho foi desenvolvido no contexto da Teoria da Elasticidade, utilizando o método semi-inverso para determinar as equações de Saint-Venant para a torção uniforme. As seções em forma de elipse e triângulo eqüilátero foram resolvidas utilizando a função de tensão de Prandtl, a função empenamento e a sua conjugada harmônica. A seção retangular foi resolvida utilizando as funções empenamento e de Prandtl desenvolvidas em séries infinitas. Foi desenvolvida uma formulação matricial utilizando o Método de Galerkin para resolver problemas que não possuem solução fechada.

As vigas celulares ocupam um lugar de destaque crescente na construção de pontes em concreto protendido. Dentro desta opção, a tendência moderna é de se construírem pontes unicelulares cada vez mais largas, o que traz como conseqüência um aumento considerável da flexão transversal em seus elementos, especialmente em suas almas, submetendo-as a uma combinação de cisalhamento com flexão transversal que pode atingir valores importantes. Este trabalho tem por finalidade apresentar um novo critério de dimensionamento das almas das vigas de seção celular, incluindo o caso do estado limite último de fadiga. Este critério foi idealizado a partir de uma análise crítica dos modelos vigentes, os quais são analisados e comparados por meio de gráficos de interação relacionando força cortante com flexão transversal, que permitem a escolha da melhor opção para as situações de projeto. Desenvolveu-se uma investigação experimental, a fim de verificar a validade do critério de dimensionamento desenvolvido. Foram analisados os seguintes modos de colapso: esmagamento das bielas comprimidas de concreto, alongamento plástico excessivo dos estribos e ruptura dos estribos por fadiga. Os resultados experimentais mostraram uma boa aproximação do Critério de Dimensionamento Proposto e revelaram novidades nos ensaios de fadiga: a ruptura dos estribos por fadiga se deu por etapas, um estribo de cada vez, num processo gradual. A ruptura por fadiga ocorreu sistematicamente próximo à ligação da alma com a mesa inferior e não no dobramento dos estribos.

O processo de fadiga em pontes metálicas ferroviárias é um relevante problema de infraestrutura, largamente reconhecido como uma questão de segurança estrutural que precisa ser melhor compreendida. Apesar dos recentes avanços no campo da modelagem computacional, a aplicação de abordagens modernas para avaliação do comportamento à fadiga de ligações rebitadas típicas de pontes ainda é pouco explorada e impõe desafios. Nesse contexto, esta tese visa implementar metodologias de análise global-local para avaliação de detalhes rebitados de pontes ferroviárias, empregando ferramentas avançadas de análise em elementos finitos para investigação pormenorizada do processo de fadiga. Com o objetivo de contextualizar o comportamento à fadiga de ligações rebitadas, apresentam-se inicialmente as principais metodologias convencionais de avaliação, destacando as limitações dos métodos. Apresentam-se também os principais aspectos da modelagem local em elementos finitos e das metodologias de análise local, enquadrando os regimes de comportamento onde cada abordagem pode ser aplicada. Exemplos em pequena escala são desenvolvidos para testar procedimentos numéricos e investigar a influência dos principais parâmetros que podem influenciar no comportamento local de ligações rebitadas, tais como modelos interfaciais de contato, fricção, pré-esforço nos rebites e distribuição interna de cargas. Análises de sensibilidade são realizadas tomando como referência uma ligação rebitada com uma trinca inicial pré-existente, onde tais efeitos são investigados. São descritos os procedimentos gerais de uma metodologia de modelagem desenvolvida para resolução de problemas que envolvem a integração contínua entre modelos globais e locais e um conjunto de ferramentas criadas para possibilitar o acoplamento entre o programa de simulação em elementos finitos e sub-rotinas customizadas programadas para processamento recursivo dos modelos e análise local da fadiga. A metodologia é então aplicada ao estudo dos detalhes rebitados de uma ponte real. A caracterização do comportamento global da ponte é realizada recorrendo-se aos resultados de simulações estáticas e dinâmicas e do monitoramento de curto prazo da estrutura. Também são apresentados resultados de estudos de sensibilidade e de previsão da vida à fadiga de detalhes críticos da ponte usando o método das tensões nominais e curvas SN baseadas em classes de detalhes. Diferentes aspectos são abordados, tais como a consideração dos efeitos secundários de flexão nas ligações e a influência do tipo de veículo e da configuração do trem. Por último, é realizada uma análise local das ligações rebitadas da ponte ferroviária tomada como estudo de caso. Modelos tridimensionais detalhados das conexões são desenvolvidos em duas etapas. Na primeira são aplicadas técnicas de modelagem hierárquica para avaliar de forma pormenorizada os mecanismos de transferência de cargas entre os membros envolvidos, os efeitos secundários de flexão e a influência de diferentes hipóteses de modelagem. Na segunda etapa, são desenvolvidos submodelos com elementos sólidos e altas densidades de malhas para investigação dos campos de deformações e tensões locais nas regiões apontadas como críticas durante a modelagem hierárquica. As geometrias dos rebites são representadas explicitamente e todas as interações de contato são modeladas. A influência do pré-esforço nos rebites é avaliada. As abordagens ?N e SN são aplicadas para enquadrar o regime de fadiga das ligações, verificar critérios de falha incluindo tensões multiaxiais e fazer previsões da vida de iniciação da trinca. São apresentados os principais resultados das análises bem como as conclusões que corroboram a metodologia empregada.

As lajes dos tabuleiros de pontes de concreto armado, sejam elas maciças ou executadas com pré-lajes, são elementos estruturais suscetíveis à fadiga, devido às ações a que são submetidas. As pré-lajes, pelo fato de serem resultantes da junção de dois concretos diferentes, torna-se ainda mais suscetível à fadiga. Este trabalho apresenta estudos, ensaios e análise de resultados a respeito do comportamento à fadiga das lajes de pontes de concreto, sejam as maciças ou as executadas com pré-laje, armadas com barras ou telas soldadas. Foram realizados ensaios de fadiga de barra ao ar CA50 f10 mm isoladas e em telas para a construção da Curva de Wöhler nas condições brasileiras. Além disso, foram ensaiadas 23 lajes de concreto, sendo 6 lajes maciças e 17 executadas com prélajes, montadas com diversas configurações de armadura, submetidas a ensaios estáticos e dinâmicos. As configurações de armaduras adotadas nas lajes da pesquisa foram baseadas nas utilizadas com freqüência neste tipo de elemento das pontes, escala ½. Um dos principais motivos que levaram ao desenvolvimento desta pesquisa de caráter experimental foi a escassez de dados sobre o comportamento de lajes armadas com barras ou telas soldadas de fabricação brasileira, submetidas a ações cíclicas. Outro motivo foi a carência de estudos a respeito da iteração prélaje x capa. Foi verificado que não houve ruptura nessa região da estrutura devido aos carregamentos cíclicos aplicados no meio do vão. Ficou evidenciado também que as soldas das telas afetam sua resistência à fadiga.

Este trabalho apresenta estudos, ensaios e análises de resultados a respeito do comportamento à fadiga das estruturas de concreto armadas com barras isoladas e telas soldadas, começando pelas lajes de pontes, seus elementos mais sensíveis à fadiga. A parte experimental desta pesquisa consiste na investigação experimental do comportamento à fadiga de lajes de concreto armado, executadas com e sem pré-lajes armadas com barras de aço isoladas ou em tela soldada. Foram realizados ensaios de fadiga de barra ao ar em 36 corpos de prova de CA50 f10 mm, isoladas e em tela, com o objetivo de construir a Curva de Wöhler dessas barras de produção nacional. Além disso, foram ensaiadas 20 lajes executadas com e sem pré-lajes de concreto, montadas com diversas configurações de armadura, submetidas a ensaios estáticos e dinâmicos. A configuração de armadura adotada nas lajes da pesquisa foi baseada nas utilizadas com freqüência neste tipo de elemento das pontes. A escassez de dados precisos a respeito do comportamento de lajes armadas com barras ou com telas soldadas de fabricação brasileira submetidas a ações cíclicas conduziu ao propósito de se elaborar uma pesquisa de caráter experimental sobre esse tema, cujos resultados e conclusões pudessem fornecer informações mais precisas a respeito do desempenho das lajes.

À luz da complexidade e interdisciplinaridade de fenômenos envolvidos na construção de túneis, a modelagem hierárquica figura como importante ferramenta na análise estrutural e prática de projeto dessas estruturas. O presente trabalho desenvolve um estudo acerca de duas hierarquias de modelos bidimensionais comumente empregadas para o projeto estrutural de túneis: modelos de maciço como sólido deformável contínuo e modelos de anel sobre apoios. O estudo enfocou-se na avaliação e investigação do potencial uso conjunto de tais hierarquias de modelos na prática de projeto, principalmente quanto à comparação de fenômenos físicos representáveis e compatibilidade ou compatibilização de resultados auferidos. Para tal, entradas, saídas e hipóteses dos modelos foram descritas, com a identificação da interface entre as hierarquias. A partir de tais conceitos formalizou-se um simples procedimento prático para o cálculo caso a caso de carregamentos de compatibilização \"ideal\". Tais carregamentos, se aplicados a um modelo de anel sobre apoios, levam a resultados de esforços solicitantes no revestimento idênticos aos do modelo análogo de maciço contínuo cujos resultados são empregados para a compatibilização. O procedimento foi empregado para calibrar carregamentos de compatibilização simplificados, e utilizá-los em dois estudos. O primeiro empregou um estudo de caso para avaliar comparativamente carregamentos impostos a modelos de anel sobre apoios quanto à compatibilidade de resultados em referência a um modelo de maciço contínuo análogo. Verificou-se que a compatibilidade de carregamentos usuais da bibliografia e prática, em geral, é baixa. Por outro lado, calibrando o carregamento a partir do procedimento de compatibilização \"ideal\" proposto, mesmo com maior simplificação do carregamento imposto, compatibilidade razoável de resultados pode ser obtida, sobretudo para esforços de força normal. Isso é, desde que o carregamento imposto apresente magnitude e distribuição que remetam, de forma geral, ao carregamento de compatibilização \"ideal\", compatibilidade razoável de esforços solicitantes pode ser obtida. Motivado por tal observação, o segundo estudo realizou uma análise paramétrica dos efeitos de variação de hipóteses aplicadas a modelos de maciço como sólido deformável contínuo - como geometria, materiais, cobertura, etc. - no respectivo carregamento de compatibilização \"ideal\" para modelos de anel sobre apoios. Um total de 93 cenários de combinações de hipóteses foram avaliados, identificando-se o efeito e importância relativa de hipóteses na magnitude e padrão de distribuição dos carregamentos de compatibilização \"ideal\". O estudo antevê a possibilidade de estimar carregamentos de compatibilização simplificados a partir da definição do problema físico, sem a necessidade de conhecer de antemão os resultados do modelo de maciço contínuo, como preconizaria o cálculo do carregamento de compatibilização \"ideal\".

Neste trabalho são apresentadas duas importantes áreas de pesquisa voltadas para problemas de otimização: a Programação Matemática e, especialmente, os Algoritmos Genéticos. São classificados grande parte dos métodos clássicos da Programação Matemática, com uma breve apresentação das suas classes de subproblemas, bem como detalhes de alguns métodos. O desenvolvimento da ciência que explica a evolução das espécies é descrito, como uma ponte para a compreensão da técnica dos Algoritmos Genéticos. Apresentam-se as diferenças básicas entre os Métodos Clássicos e os Algoritmos Genéticos, com posterior análise das vantagens e desvantagens entre estas duas classes de ferramentas de otimização. São apresentados os principais parâmetros de influência no funcionamento de um Algoritmo Genético e algumas recomendações quanto às suas configurações. A essência desse trabalho se constitui em alguns exemplos de otimização de estruturas de concreto armado, como o de um trecho de Pilar dimensionado à Flexão Composta Obliqua e um Pórtico Plano de Concreto Armado de Cinco Pavimentos. Finalizando, conclui-se pela tendência promissora dos Algoritmos Genéticos para os próximos anos, o que tornará esta técnica uma das mais importantes e empregadas na resolução de uma vasta gama de aplicações.

O que se desejou investigar é se o curso de Engenharia Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo mostra-se adequado principalmente na perspectiva do aluno. Pretendeu-se descobrir o que ainda deve ser mudado e o que não deve ser mudado, avaliando-se as ações implementadas na Escola com base nas percepções apontadas e divulgadas principalmente à época do seu Centenário, em 1993. O presente trabalho visa avaliar o que foi implementado nesses doze anos. Como a formação gradual do engenheiro desta Escola privilegia a formação básica e o maior número de queixas registradas era com relação às disciplinas do Ciclo Básico, focalizou-se com mais ênfase a satisfação dos alunos do primeiro e segundo ano. Esta tese apresenta sugestões de novas ações para conduzir ao aprimoramento de um curso de Engenharia.

Um dos grandes desafios da engenharia atualmente é viabilizar soluções computacionais que reduzam o tempo de processamento e forneçam respostas ainda mais precisas. Frequentemente surgem propostas com as mais diversas abordagens que exploram novas formas de resolver tais problemas ou tentam, ainda, melhorar as soluções existentes. Uma das áreas que se dedica a propor tais melhorias é a computação paralela e de alto desempenho - HPC (High Performance Computing). Técnicas que otimizem o tempo de processamento, algoritmos mais eficientes e computadores mais rápidos abrem novos horizontes possibilitando realizar tarefas que antes eram inviáveis ou levariam muito tempo para serem concluídas. Neste projeto propõe-se a implementação computacional de uma arquitetura de computação paralela com o intuito de resolver, de forma mais eficiente, em comparação com a arquitetura sequencial, problemas de Dinâmica dos Fluidos e Interação Fluido-Estrutura e que também seja possível estender esta arquitetura para a resolução de outros problemas relacionados com o Método dos Elementos Finitos. O objetivo deste trabalho é desenvolver um algoritmo computacional eficiente em linguagem de programação científica C++ e CUDA - de propriedade da NVIDIAr - tendo como base trabalhos anteriores desenvolvidos no LMC (Laboratório de Mecânica Computacional) e, posteriormente, com a arquitetura desenvolvida, executar e investigar problemas de Dinâmica dos Fluidos e Interação Fluido-Estrutura (aplicando o método dos Elementos Finitos com Fronteiras Imersas e a solução direta do sistema de equações lineares com PARDISO) com o auxílio dos computadores do LMC. Uma análise de sensibilidade para cada problema é realizada de forma a encontrar a melhor combinação entre o número de elementos da malha de elementos finitos e o speedup, e posteriormente é feita uma análise comparativa de desempenho entre a arquitetura paralela a sequencial. Com uma única GPU conseguiu-se uma considerável redução no tempo para o assembly das matrizes globais e no tempo total da simulação.

Esse trabalho visa a estudar os efeitos dinâmicos provocados por um veículo classe 3C em uma ponte de concreto de seção unicelular, com curvatura em planta, por meio da modelagem do veículo, do pavimento, das forças de interação veículo-pavimento e da estrutura. Partiu-se do modelo do veículo com nove graus de liberdade, considerando o desacoplamento dos esforços longitudinais de interação dos esforços transversais (força de inércia centrífuga). Foram calculados os carregamentos provenientes do veículo modelado, primeiramente sobre tabuleiro rígido indeslocável, considerando as irregularidades geométricas apresentadas no pavimento, com perfis iguais ou distintos sobre cada linha de pneus. Estes carregamentos foram condensados estaticamente e aplicados em um modelo estrutural simplificado (\'unifilar\') de uma ponte em seção unicelular. Utilizou-se um método iterativo para a obtenção dos esforços de interação, até se alcançar a convergência. Ainda foram confrontados resultados para duas situações de tráfego, sendo a primeira para veículo isolado trafegando sobre a estrutura e a segunda para um comboio de veículos. Por fim, as respostas dinâmicas obtidas da interação veículo-estrutura do modelo foram comparadas com uma resposta quase-estática, para a obtenção dos coeficientes de amplificação dinâmica.

Recentes descobertas de campos de petróleo e gás, a centenas de quilômetros da costa Sudeste do Brasil, em lâmina d\'água acima de 2.000m, demandam avanços científicos e tecnológicos para sua exploração segura. Entre os desafios para os engenheiros, a análise dinâmica de risers offshore é de extrema relevância devido à propensão à fadiga do material estrutural. Os movimentos de unidades flutuantes, que ocorrem devido às ondas de gravidade, impõem um tipo particular de carregamento dinâmico para os risers. Por uma questão de simplicidade, apenas o movimento de heave é considerado, embora pitch and roll também possam desempenhar um papel relevante na análise. De fato, o efeito de heave provoca a modulação de tensãoamplitude ao longo da estrutura tubular e flexível, o que pode conduzir à ressonância paramétrica como consequência da conhecida instabilidade de Mathieu. O riser vertical será o foco desse trabalho. A teoria bidimensional de vigas de Bernoulli-Euler é utilizada para se obter uma equação diferencial não linear de movimento para o riser submetido a uma carga axial e peso submerso. Modelos matemáticos - conhecidos como modelos de ordem reduzida (MORs) - com poucos graus de liberdade são adotados, mas com capacidade adequada para representar a resposta estrutural tanto qualitativa como quantitativamente. Utilizando os modos não lineares como funções de projeção no procedimento de Galerkin não linear, a interpretação física vem da igualdade dos trabalhos virtuais tanto no modelo de alta hierarquia quanto do MOR, com a consequente introdução de vínculos rígidos nos modos excluídos da análise. Aqui, a relação não linear entre as amplitudes modais e modos de vibração/frequências são levados em conta. Os resultados obtidos estão de acordo com os resultados dos testes experimentais de um modelo em escala reduzida realizado sob coordenação do LIFE&MO (Laboratório de Interação Fluido-Estrutura e Mecânica Offshore), fornecendo uma calibração do coeficiente de arrasto equivalente, para se levar em conta o sistema dissipativo que inclui tanto o amortecimento hidrodinâmico e estrutural. As respostas também são comparadas com as obtidas através do estudo de um modelo de elementos finitos, elaborado com o auxílio de um software comercial, o OrcaFlex®, e com funções clássicas de projecção, em particular, a função trigonométrica. Em seguida, variando-se os parâmetros de controle, as respostas do estado estacionário pós-crítica são mapeadas e plotadas em um diagrama policromático.

Neste trabalho, é apresentado um modelo aperfeiçoado para gerar carregamentos dinâmicos pseudo-aleatórios para modelos estruturais sob excitação sísmica e de vento. Este é baseado no modelo de vento sintético proposto por Franco, diferindo pelo fato que usa a transformada de wavelet harmônica ao invés da série de Fourier, pois tem como objetivo descrever um comportamento não estacionário com a ajuda de uma função temporal. Para testar a qualidade do sinal desenvolvido neste trabalho, este foi comparado com sinais verdadeiro, das acelerações de sismos ocorrido na cidade de Hachinohe, no Japão e em El-centro, na Califórnia, e com um sinal gerado pelo modelo do sismo sintético de Corbani, este também baseado no modelo de vento sintético, com o uso de séries de Fourier. Em todas as análises feitas, foi mostrando que embora a geração de carregamentos com transformadas de wavelet harmônica seja mais complexa, esta possui um bom potencial para gerar carregamentos mais próximos da realidade do que métodos usuais baseados em carregamentos estacionários.