Repositório RCAAP

Este trabalho analisou o comportamento teórico e experimental de pilares de concreto armado submetidos à força de compressão centrada e executados com concreto de resistência à compressão em torno de 25 MPa. Durante a fase experimental, foram ensaiados 16 modelos com dimensões das seções transversais de 200 mm x 200 mm e 150 mm x 300 mm, sendo as alturas iguais a seis vezes a menor dimensão da seção, ou seja, 1200 mm e 900 mm, respectivamente. Além das dimensões dos pilares, outros parâmetros foram considerados, tais como a taxa de armadura longitudinal e o espaçamento e a configuração da armadura transversal. Os ensaios foram realizados em uma máquina hidráulica servo-controlada que permitiu aplicar a força de compressão com controle de deslocamento. Assim, foi possível obter o trecho pós-pico da curva força-deformação dos pilares. Os resultados experimentais mostraram que não há formação de núcleo resistente. Foi notado que as fissuras surgiram em etapa de carga muito próxima do colapso dos modelos. Para as taxas de armadura transversal adotadas, foi verificado um ligeiro cintamento e um expressivo aumento na ductilidade dos pilares. Por fim, verificou-se que o estribo suplementar, em forma de barra reta com ganchos nas extremidades contribuiu para cintar e ductilizar os modelos de pilares.

As patologias apresentadas por algumas estruturas e a necessidade de aumento da capacidade de carga de outras fizeram com que diversas técnicas fossem desenvolvidas para o reforço de vigas de concreto armado. Uma delas é a incorporação e protensão de cabos externos. O grande diferencial desta técnica quando comparada às demais é o seu caráter ativo. Ou seja, por meio da protensão é possível aplicar forças de forma a diminuir o nível de tensões atuantes sobre a estrutura. Neste trabalho, é apresentado um amplo estado-da-arte sobre este tipo de reforço. São descritas algumas obras realizadas com esta técnica e relatados e analisados alguns ensaios em vigas protendidas com cabos externos. Diversos métodos de cálculo de vigas protendidas com cabos não aderentes são apresentados. É mostrado, também, um procedimento para previsão da forma de ruína de vigas protendidas com cabos externos. Foi feito um estudo experimental, ensaiando-se 3 vigas de concreto armado reforçadas por meio da protensão de cordoalhas engraxadas. Os resultados dos ensaios são analisados e comparados com previsões teóricas feitas a partir dos métodos de cálculo estudados e com resultados de ensaios em vigas reforçadas com outras técnicas. Do estudo realizado, foi possível comprovar os benefícios da protensão não só no que se refere à resistência ao momento fletor, mas também ao esforço cortante.

Neste trabalho, são estudas as verificações da punção global segundo a revisão da NBR 6118. A partir da análise dos fenômenos físicos e com base nos estudos teóricos realizados, são feitas sugestões para serem contornadas algumas omissões da Norma. Também são propostas complementação que facilitem o entendimento das novas recomendações e, ainda, modificações que melhorem seus resultados. Sugerem-se métodos simplificados relacionados à punção excêntrica, e propõem-se algumas alterações quanto ao uso do &#947z como coeficiente majorador na avaliação da estabilidade global. Observa-se que as verificações, apesar de mais trabalhosas, apresentam melhorias significativas em relação à NBR 6118 (1978), mostrando-se mais detalhadas e eficientes. Ainda assim, considera-se importante a introdução de algumas complementações, como aquelas sugeridas neste trabalho.

Novas formulações, técnicas e procedimentos são propostos para o tratamento de problemas inelásticos considerando-se acoplamento progressivo. O procedimento apresenta-se bastante adequado para a consideração de problemas de interação bi e tridimensionais que envolvam modificações na geometria e variações das condições de contorno ao longo do tempo. Este permite a inclusão e retirada de sub-regiões e a consideração de hipóteses especiais para o reforço, de maneira que o mesmo contribua adequadamente para o enrijecimento da estrutura. As formulações viscoelásticas e viscoplásticas são baseadas em uma nova metodologia e proporcionam com simplicidade e elegância resultados estáveis e bastante precisos. As representações viscosas para elementos de contorno são obtidas de duas formas, com o termo viscoso obtido através de integrais de domínio e de contorno. Esta última permite a análise viscoelástica de sólidos discretizando-se apenas o contorno do corpo, apresentando-se mais adequada para o tratamento de meios infinitos ou semi-infinitos. O comportamento plástico é levado em consideração através de algoritmos implícitos associativos e não-associativos, cujas expressões são obtidas de forma fechada, resultando em uma considerável economia computacional e uma melhor precisão na resposta não-linear.

O crescimento da população urbana, bem como as diferenças sociais brasileiras, têm causado significativa degradação nas condições de vida e de moradia em nosso país. Tal fato vem referenciar a necessidade de se intensificar as pesquisas que tenham como objetivos a produção de alternativas tecnológicas para solucionar-se tais problemas. Não é ainda comum no Brasil o uso de chapas com dentes estampados para se fazer a conexão de peças estruturais de madeira, apesar dessas se apresentarem como uma ótima alternativa estrutural e econômica para tal. A norma brasileira, NBR 7190/97 - Projeto de Estruturas de Madeira, não apresenta um método com os critérios de dimensionamento para tais tipos de ligação. Baseado em estudos teóricos e experimentais desenvolvidos no Laboratório de Madeira e Estruturas de Madeira (LaMEM), do Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, são apresentados neste trabalho contribuições para o desenvolvimento de tais critérios para o dimensionamento destas ligações. O presente estudo foi desenvolvido para atender as especificações de espécies tropicais nativas e de reflorestamento encontradas em território nacional.

É cada vez mais curto o tempo que um engenheiro tem para desenvolver adequadamente os projetos. Com prazos cada vez menores para a concepção, o pré-dimensionamento das estruturas é, geralmente, definido com base em projetos desenvolvidos anteriormente e, essa estrutura assim concebida, é processada de modo a verificar o atendimento aos requisitos de segurança. Dessa forma, uma vez atendidos esses requisitos, dificilmente o grau de economia encontrado é verificado, uma vez que o projeto precisa ser entregue no prazo acordado. Os procedimentos automatizados de otimização de estruturas se inserem neste contexto para possibilitar uma agilidade no processo de se encontrar, entre as soluções possíveis, aquela que vai levar a uma estrutura mais econômica. Além de auxiliar na definição das dimensões dos elementos estruturais, o processo de otimização pode indicar ao projetista partes da estrutura que necessitam de uma maior atenção, de forma a se obter a economia desejada. Neste trabalho é apresentado um procedimento para otimizar o pré-dimensionamento de edifícios em concreto armado, tratados simplificadamente como pórticos planos. A partir do posicionamento dos elementos e dos valores limites para as variáveis envolvidas, utilizando um método de aproximações combinadas, é aplicada uma função de mínimo custo para a seção transversal das vigas e dos pilares, obtendo-se uma solução de mínimo custo para a estrutura estudada.

O presente trabalho apresenta uma formulação misto do MEC (Método dos Elementos de Contorno) e o MEF (Método dos Elementos Finitos). Nessa formulação, as estacas são modeladas através do MEF como elementos de barra e o solo através do MEC, como um meio contínuo, elástico linear, isótropo e homogêneo, utilizando as soluções fundamentais de MINDLIN (1936). Os sistemas de equações do solo e das estacas para elementos verticais são apresentados como uma combinação de ambos, originando um único sistema final de equações. Apresentam-se também as modificações necessárias para um sistema composto por estacas inclinadas. Após a resolução do sistema final, obtém-se os deslocamentos e as tensões de contato solo-estaca. A seguir, apresentam-se alguns exemplos numéricos obtidos a partir da formulação proposta e compara-se com modelos de outros autores.

No presente trabalho desenvolve-se um modelo constitutivo baseado na mecânica do dano contínuo para representar o acúmulo da degradação do concreto produzido por cargas repetidas. O modelo de dano apresenta as condições necessárias exigidas na chamada aproximação de descontinuidades fortes proposta por Simó, Oliver e Armero e, conseqüentemente, pode ser empregado na formulação de elementos finitos com descontinuidade forte incorporada. Em decorrência de sua capacidade de descrever o comportamento do meio descontínuo independentemente da posição dos contornos do elemento finito, essa classe de formulação constitui uma alternativa valiosa para remediar a forte dependência da malha observada nos modelos de fissuras distribuídas, assim como para evitar as sofisticadas técnicas de reconstrução da malha exigidas nos modelos de fissura discreta, nos quais a fissura é introduzida na interface entre elementos. O trabalho traz contribuições no sentido de proporcionar uma ferramenta alternativa para a análise de propagação de fissuras por fadiga em elementos estruturais de concreto, dentro do contexto da mecânica do dano contínuo. Verifica-se a eficiência da formulação mediante análise numérica de problemas de fadiga em elementos estruturais de concreto.

O desenvolvimento de um concreto de alto desempenho aplicado a sistemas de processamento e armazenagem de alimentos em baixas temperaturas teve por objetivo atender às indústrias de alimentos no Brasil que se utilizam da tecnologia do frio em seu processo industrial. A hegemonia mundial do mercado de carnes é brasileira, sendo que nossas indústrias são responsáveis por 33% desse mercado. A ausência de estudos para aprimorar e tornar as plantas industriais mais duráveis e condizentes com a importância do setor foi determinante na delineação do tema desta tese. Desenvolveu-se um concreto de alto desempenho frente às possíveis situações em uma planta industrial: baixas temperaturas em ambientes secos e baixas temperaturas em ambientes sujeitos à umidade. A temperatura mínima a qual foram submetidos os concretos analisados foi de 35°C. O método de dosagem e as diretrizes calcadas no reforço da matriz da pasta de cimento e refinamento de poros mostraram-se como uma alternativa para vencer as agressividades causadas pelas baixas temperaturas ao concreto. Até então, estudos sugeriam um sistema de ar cujos vazios teriam diâmetros em torno de 250 µm espaçados com esta mesma distância entre eles e com conteúdo de 6±1% para a proteção de concretos expostos a baixas temperaturas. A produção de um concreto coeso, com teor de ar de 3,5%, poros com diâmetro médio de 0,02 µm e com área específica de 2,84m²/g, provaram ser duráveis quando expostos ao congelamento e a ciclos de gelo e degelo. O fator de durabilidade para esses concretos foi de 97%. Além da durabilidade, o projeto de dosagem contemplou o aspecto econômico, produzindo 1MPa com 7,8 kg de cimento por metro cúbico de concreto. Os resultados foram obtidos por meio de ensaios dinâmicos, microscopia eletrônica de varredura, porosimetria por intrusão de mercúrio, absorção de água por imersão, além dos ensaios mecânicos de resistência à compressão, à tração na flexão e módulo de elasticidade.

A pesquisa em questão é direcionada ao estudo de uma ligação provisória entre o pilar e a viga pré-moldada para que possa servir de suporte durante a execução da ligação de estrutura, que consiste na utilização de barras de aço salientes do pilar e da viga, traspassando entre si, finalizada por concreto com adição de fibras. O uso de consolo metálico formado por perfil tipo \"U\" e dente metálico constituído de um perfil de seção retangular vazado foi o método proposto para a ligação provisória, na qual a montagem da viga no pilar se dá pelo encaixe dos elementos. O modelo adotado como dente metálico é denominado \"Cazaly Hanger\". Para avaliar o comportamento da ligação estudada foram analisados os modelos analíticos referentes aos elementos da ligação e, posteriormente, foi montado um pórtico estrutural com a ligação provisória em estudo, para analisar o seu comportamento sob um carregamento estático e monotônico. Inicialmente foi aplicada uma força referente a 71,75% da capacidade da ligação, no meio do vão da viga e excêntrico ao seu eixo para analisar a torção na ligação, simulando uma possível força acidental que venha a ocorrer durante a montagem dos elementos. Na segunda etapa foi aplicada uma força a 1/2,94 do vão da viga a fim de determinar a capacidade do dente metálico e, na terceira e última etapa, o carregamento foi aplicado a 1/7,14 do vão da viga, na extremidade oposta a força aplicada na etapa 2, para determinar a capacidade de suporte do consolo metálico. Os resultados dos ensaios mostraram que a capacidade resistida pelo dente metálico foi 33% maior que o determinado no modelo analítico e, o estado limite último do consolo metálico constituído por perfil \"U\" foi caracterizado pela deformação excessiva da alma, na região superior do consolo. Pode-se concluir que o modelo de cálculo usado no trabalho foi coerente com os resultados encontrados para o dente metálico, mas, para os consolos metálicos, os valores teóricos não foram compatíveis com os resultados encontrados no modelo prático.

Este trabalho trata de uma avaliação do eventual benefício econômico que a consideração do chamado efeito arco pode proporcionar aos projetos de estruturas de suporte em concreto armado para edifícios de alvenaria estrutural. Após uma revisão bibliográfica e exposição teórica dos princípios do assunto, três edifícios reais são estudados, empregando-se o Método dos Elementos Finitos. Para cada exemplo, dois modelos de cálculo distintos são desenvolvidos: o tradicional, que ignora o efeito arco, e aquele que o considera. No caso dos modelos que consideram o efeito arco, as concentrações de tensões de compressão nas paredes, nas proximidades dos apoios, são verificadas quanto à segurança estrutural. Então, as vigas de suporte são dimensionadas de acordo com os dois modelos de cálculo, e os resultados obtidos são comparados do ponto de vista dos esforços solicitantes nas vigas, deslocamentos, armaduras dimensionadas e quantidades de materiais necessários. Finalmente, para ambas as soluções, para cada um dos três edifícios, as estruturas de suporte tem seus custos de construção avaliados e comparados, de forma a se evidenciar o benefício da consideração do efeito arco.

Esse trabalho apresenta um estudo comparativo entre métodos simplificados para avaliação da estabilidade de pórticos planos de aço. Aspectos relacionados à classificação das estruturas de aço quanto à deslocabilidade e sistema de contraventamento são apresentados e discutidos. O tradicional procedimento do comprimento efetivo de flambagem, ainda presente em algumas normas, é confrontado com métodos que empregam forças horizontais fictícias para contabilizar os efeitos desestabilizantes, tais como imperfeições geométricas iniciais e tensões residuais. Uma análise numérica avançada via MEF que permite a modelagem explícita dos efeitos que contribuem para a instabilidade de pórticos é empregada como referência na comparação dos resultados. É avaliada a resposta de pilares isolados, edifícios industriais e de múltiplos andares. Os métodos que empregam forças horizontais fictícias foram considerados adequados, pois além de eliminar o cálculo do comprimento efetivo de flambagem, apresentaram resultados mais consistentes em relação à análise avançada.

O comportamento mecânico de vigas em alvenaria estrutural submetidas ao cisalhamento é abordado de forma aprofundada neste trabalho. São apresentados neste estudo um extensivo levantamento bibliográfico, o qual estabelece um panorama sobre o tema, um programa experimental com ensaios de caracterização do material alvenaria e de vigas em escala natural e um estudo numérico das vigas ensaiadas em laboratório. Na etapa de caracterização dos materiais o comportamento compósito da alvenaria é analisado por meio de prismas submetidos à compressão em duas direções ortogonais, normal e paralela à junta. Para o estudo das vigas são realizados trinta e sete ensaios, nos quais são avaliadas as influências da geometria, das taxas de armaduras e da relação a/d (em que a é a distância da carga aplicada até o apoio e d é a altura útil) na capacidade resistente ao cisalhamento. Posteriormente, é realizada a modelagem numérica através do software DIANA® com o propósito de complementar as análises dos ensaios. A partir dos resultados experimentais e numéricos pôde-se concluir que, com exceção das vigas com armaduras longitudinais de 10 mm de diâmetro, os demais modelos atingiram a ruína por cisalhamento, devido à ausência de estribos ou pela sua insuficiência. O aumento da taxa de armadura longitudinal de 0,45 para 1,18% resultou em um incremento de 18,4% na resistência ao cisalhamento convencional. Para as duas geometrias (vigas com duas e três fiadas) e as duas relações a/d (0,77 e 1,72), constatou-se que não há uma melhora significativa na capacidade resistente quando a taxa de armadura transversal é aumentada de 0,05 para 0,07%. Os mecanismos resistentes, como o efeito de pino, foram efetivos na resistência dos modelos. Por fim, as análises numéricas reproduziram de forma satisfatória os experimentos, tanto no que diz respeito ao comportamento pré e pós-pico quanto na previsão da força última.

Neste trabalho, são desenvolvidas novas técnicas aproximadas de análise de confiabilidade para grelhas de concreto armado levando-se em consideração as probabilidades de falha de vários modos importantes. Realiza-se um acoplamento entre os métodos de Monte Carlo, elementos finitos e procedimentos de otimização para considerar esses modos de falha importantes e classificá-los. Esse acoplamento também permite a redução do número de chamadas ao modelo de elementos finitos. Os cenários de falha são caracterizados como o encurtamento excessivo do concreto e o alongamento do aço. Estes cenários determinam a capacidade última da estrutura, e podem ser representados por um coeficiente escalar que multiplica todas as ações presentes na estrutura. Para a determinação desses estados estruturais últimos, um procedimento incremental-iterativo é utilizado. A análise de confiabilidade é realizada em diferentes conjuntos de realizações aleatórias das variáveis de projeto. O conjunto de respostas estruturais e de realizações permite a determinação dos coeficientes da superfície de respostas da estrutura. O acoplamento realizado permite também o tratamento com estruturas de concreto com elevado número de modos de falha. Aplicam-se as técnicas em exemplos de grelhas de concreto armado

Atualmente, a madeira ainda é o material mais usado nas cruzetas das redes aéreas de distribuição de energia elétrica no Brasil, o que vem causando problemas às companhias distribuidoras de energia elétrica quanto a: (i) degradação devida a defeitos e a ataques de fungos e de insetos, (ii) aumento dos custos operacionais, para a substituição das peças danificadas e (iii) problemas ambientais, uma vez que a matéria-prima está se tornando escassa e apresenta restrições ambientais. Nesse sentido, estudos vêm sendo realizados visando a substituição da madeira por outros materiais, tais como aço, concreto e materiais poliméricos reforçados com fibras. Embora os materiais termoplásticos com função estrutural sejam de uso bastante recente, quando comparados com madeira, concreto ou metais, vários fatores contribuem para sua utilização (e.g., o alto consumo energético na produção do aço e do cimento e a abundância de material plástico com custo competitivo). Diante disso, este trabalho tem por objetivo contribuir para o desenvolvimento de uma cruzeta de polímero reciclado, de modo que ela seja comercialmente competitiva e que apresente vantagens quando comparada com as demais cruzetas existentes no mercado, tais como peso reduzido, facilidade de instalação e possibilidade de retorno de parte do capital investido, uma vez que, quando danificadas, o material pode ser novamente reciclado. Para tanto, realizou-se uma análise das propriedades geométricas de possíveis seções transversais para as cruzetas. Uma vez definidas as seções mais adequadas, foram feitos modelos reduzidos de cruzetas poliméricas e ensaios experimentais, cujos resultados foram validados por análise numérica feita com o programa ANSYS. Constatou-se que os modelos numéricos desenvolvidos representaram de forma satisfatória o comportamento verificado nos ensaios e comprovaram a viabilidade de empregar os polímeros reciclados em cruzetas e em outros elementos estruturais. Entretanto, com era de se esperar, será necessário melhorar algumas de suas características, tais como a resistência e a rigidez.

O presente trabalho teve como objetivo principal estudar, em caráter essencialmente numérico via ANSYS v9.0, a elevação de temperatura em seções transversais de elementos estruturais de aço e mistos de aço e concreto, com vistas a uma avaliação das equações propostas pelo método simplificado de cálculo da NBR 14323:1999, em especial, para situações em que não ocorra aquecimento uniforme por todos os lados do elemento. São apresentados modelos numéricos de seções transversais de elementos estruturais de aço, mistos de aço e concreto e, em caráter complementar, de madeira, em situação de incêndio, para avaliar a evolução dos níveis de temperatura ao longo do tempo. São também construídos e analisados modelos numéricos com vistas à análise do efeito da elevação de temperatura no comportamento mecânico em vigas de aço de um edifício de interesse. A determinação dos níveis de temperatura em seções transversais de elementos estruturais, obtidas com base nas prescrições normativas da NBR 14323:1999, conduzem a resultados satisfatórios, porém, com temperaturas próximas as temperaturas máximas obtidas numericamente. Para os casos usuais não contemplados pela NBR 14323:1999 fica evidente a necessidade do emprego de modelo avançado de cálculo ou de estudos com vistas ao desenvolvimento de ferramentas analíticas para emprego em tais situações. Com relação à análise do efeito da elevação de temperatura no comportamento mecânico, os fatores de redução de resistência para as vigas em situação de incêndio obtidos via ANSYS resultaram inferiores àqueles obtidos via TCD v5.0, com base na análise da seção transversal e procedimentos normativos.

A construção de edifícios em alvenaria estrutural tem evoluído de maneira significativa no Brasil. Os edifícios têm se tornado cada vez mais altos, atingindo a marca de 20 pavimentos. Quanto mais altos os edifícios, maiores se tornam os níveis de compressão provenientes dos carregamentos verticais e a sua composição com as ações devidas ao vento e ao desaprumo, obrigando a um maior emprego da alvenaria estrutural armada. A aderência bloco/graute como fator limitante à capacidade do conjunto armadura/graute/bloco na absorção da compressão e tração simples ou da tração oriunda da flexão não é especificada nas normas tanto nacionais como internacionais. Este trabalho tem como objetivo principal estudar o comportamento da interface bloco/graute, tanto para blocos de concreto como cerâmicos e com a presença ou não de armadura, submetidos a solicitações que provocam tração e compressão. Recursos experimentais e numéricos foram realizados para o desenvolvimento da presente pesquisa. Foram feitos ensaios de caracterização dos materiais, dos componentes e da alvenaria, além de ensaios de \"push-out\" (empurramento) para determinar a resistência de aderência na interface graute/bloco e ensaios de \"pull-out\" (arrancamento) considerando-se a presença de barras de armadura para o estudo do comportamento do conjunto graute/bloco/armadura utilizados. Posteriormente foram realizadas modelagens computacionais no programa DIANA, que é baseado no método dos elementos finitos, para prever o comportamento estrutural dos modelos. A partir dos resultados experimentais e numéricos pôde-se concluir que existe uma boa aderência entre as paredes dos blocos de concreto e o graute, suficiente para evitar o escorregamento, sendo possível mobilizar toda a resistência de tração das barras de armadura de diâmetros usuais, desde que devidamente ancoradas. Já com os blocos cerâmicos observa-se uma menor aderência entre as paredes dos blocos e o graute, podendo ocorrer o escorregamento do material de enchimento, antes que a armadura alcance sua tensão de escoamento. O graute de maior resistência à compressão e menor fator água cimento (graute G30) apresentou maior resistência de aderência em relação ao graute mais fraco (graute G14) e de maior fator água/cimento. Quanto aos limites estabelecidos para a tensão de escoamento das armaduras, observa-se que, no caso de blocos de concreto, não deve haver restrição. Em contraposição, quanto aos blocos cerâmicos, o problema é mais complexo, cabendo a realização de mais ensaios para a confirmação de limites, com a variação de blocos e grautes. Os resultados do estudo paramétrico apontam limites que devem ser adotados no caso de diâmetro superior a 10 mm. De maneira simplificada, como ponto para futuras verificações pode-se propor: 75% para Ø 12,5 mm, 50% para Ø 16 mm e 25% para Ø 20 mm. As análises numéricas realizadas nos modelos ensaiados a push-out e pull-out representaram adequadamente o comportamentos observado em laboratório, permitindo a realização da análise paramétrica.

No presente trabalho, desenvolve-se um programa computacional para análise de instabilidade de perfis de parede fina por meio do método dos elementos finitos (MEF), com discretização em elementos de casca. Para tal finalidade, utiliza-se uma formulação não-linear geométrica do MEF, com descrição lagrangeana total do equilíbrio, tendo posições nodais e vetores generalizados como variáveis fundamentais da formulação, possibilitando a adoção de lei constitutiva tridimensional completa. Dada a adoção de vetores generalizados ao invés de giros, surge o problema de não unicidade desses vetores nas regiões de encontro entre elementos não coplanares. Para contornar esse problema, desenvolvem-se algumas estratégias de acoplamento que são eficientes e que não comprometem o condicionamento do sistema resultante. Em seguida, introduz-se no programa uma estratégia, baseada na análise linear de instabilidade, que consiste na obtenção de autovalores e autovetores correspondendo, respectivamente, a cargas críticas e modos de instabilidade associados. É realizada uma extensão dessa estratégia para a incorporação da análise não-linear de instabilidade, possibilitando a determinação de pontos críticos ao longo da trajetória de equilíbrio de um ponto da estrutura. Desenvolve-se, também, uma interface gráfica para o programa, para a qual se implementam algoritmos para geração de malha de elementos finitos triangulares e quadrilaterais e se possibilita a aplicação de condições de contorno de forma simples. Por fim, apresentam-se exemplos para validar o código computacional desenvolvido e para explorar as potencialidades do mesmo. A partir desses exemplos, conclui-se que a estratégia proposta e a ferramenta computacional desenvolvida funcionam adequadamente, oferecendo como principal vantagem respostas em geral livres de travamento volumétrico quando comparadas aos resultados provenientes da formulação convencional do MEF, encontrados na literatura.

Muitos colapsos de silos metálicos acontecem devido à instabilidade das colunas (montantes) dos mesmos. Estes trabalham, predominantemente, à compressão e são responsáveis por resistir às forças de atrito existentes entre o produto ensilado e a parede do silo. As normas brasileiras vigentes não possuem orientações específicas para o cálculo da força crítica de flambagem destes perfis na sua utilização em silos metálicos com chapas onduladas. Este trabalho propõe um método para a análise da instabilidade dessas colunas, abordando-o como um problema de estabilidade elástica e desconsiderando a influência da pressão horizontal que o produto ensilado provoca na parede do silo, baseado em estudos teóricos de normas e trabalhos estrangeiros, modelagens numéricas em elementos finitos com o programa computacional ANSYS 19.2 e análise experimental. Com base nestes três estudos, apresenta-se um modelo de cálculo para considerar a influência da chapa ondulada na equação carga crítica de flambagem.

No presente trabalho, utiliza-se concreto com fibras de aço, traspasse de armaduras e chaves de cisalhamento para desenvolver uma ligação viga-pilar capaz de resistir a ações cíclicas e dinâmicas e que possa ser empregada na pré-moldagem de estruturas de casas de força de usinas hidrelétricas. Para atingir este objetivo, inicialmente foram realizados ensaios de caracterização dos materiais, cujos resultados mostraram aumentos de 34% na resistência à tração na flexão, 16% na resistência à compressão e 33% na tenacidade, comprovando os efeitos benéficos das fibras de aço nas propriedades mecânicas do concreto. Em seguida, foram realizados ensaios de tração em tirantes, cujos resultados sugeriram que um comprimento de 15Ø é suficiente para que a emenda desenvolva as tensões de aderência de modo adequado; e ensaios de cisalhamento, cujos resultados mostraram que a ligação viga-pilar resiste a tensões de cisalhamento direto de até 0,77 MPa. Na sequencia, foram realizados ensaios cíclicos em dois modelos cruciformes para caracterização da ligação (um monolítico e outro de concreto pré-moldado, o qual empregava concreto com 1% de fibras na região da ligação), sendo o carregamento aplicado em cinco níveis de força, cada um com dez ciclos de carregamento e descarregamento. Os resultados desses ensaios mostraram que a ligação do modelo em concreto pré-moldado apresentou 85% da resistência do modelo monolítico e ruptura governada por flexão. Por fim, os ensaios dinâmicos foram realizados nos modelos cruciformes em três diferentes situações (íntegros, fraturados e após ruptura da ligação) para estimar o coeficiente de amortecimento, o qual sofreu uma redução de 31% após o ensaio cíclico. Simulações computacionais foram realizadas para complementar a investigação realizada neste trabalho. Elas mostraram representação aceitável da rigidez, mas não da resistência do modelo.