Repositório RCAAP

Este trabalho consiste em um estudo do comportamento de nós de pórtico de ligações viga-pilar de concreto armado submetidos a ações cíclicas. O trabalho é composto por duas etapas: uma de investigação experimental e outra de cunho teórico. A etapa experimental teve como base os ensaios realizados em cinco modelos físicos de ligações viga-pilar. Os resultados desses ensaios permitiram a observação de diversos aspectos do comportamento estrutural dos nós de pórtico frente às ações cíclicas e a avaliação da influência de algumas variáveis. Neste trabalho, as variáveis escolhidas foram a variação do carregamento aplicado e o detalhamento da armadura transversal na região do nó. Os principais efeitos das ações cíclicas sobre as cinco ligações ensaiadas foram: aumento generalizado dos deslocamentos globais, perda de resistência e de rigidez dos elementos estruturais, propagação e aumento da abertura das fissuras inicialmente formadas, tendência de uniformização das deformações dos estribos do nó ao longo dos ciclos e maior deterioração do nó de pórtico em relação aos elementos viga e pilar. Na etapa teórica, foram empregados essencialmente dois tipos de modelos: i) modelos derivados das idealizações dos modelos clássicos de biela e tirante. ii) modelos simplificados que empregam conceitos da Mecânica do Dano e da Fratura, para a avaliação dos efeitos de perda de rigidez (dano) e das deformações permanentes (plasticidade) na resposta global da ligação viga-pilar. Por fim, foram feitas comparações entre os resultados experimentais e teóricos, chegando-se a importantes conclusões sobre o comportamento mecânico do nó frente às cargas cíclicas e sobre a eficiência dos modelos teóricos em simular a resposta do nó de pórtico e da ligação como um todo. As comparações mostraram que, dentro de certos limites, os modelos teóricos fornecem resultados satisfatórios frente aos resultados experimentais

O principal objetivo deste trabalho é apresentar um estudo sobre análise de estrutura tridimensional de edifícios de andares múltiplos considerando a interação de deslocamentos e esforços entre os vários elementos que formam a estrutura, levando-se em consideração a rigidez transversal à flexão das lajes. Isto é realizado através de um modelo que compatibiliza o elemento que discretiza o núcleo com sete graus de liberdade, baseado na teoria da flexo-torção de Vlassov, com o restante da estrutura tridimensional de edifícios de andares múltiplos formada pelos núcleos, pilares, vigas e lajes. Os elementos finitos de placa adotados na discretização do pavimento, responsáveis pela consideração da rigidez transversal das lajes na análise do edifício são o DKT (Discrete Kirchhoff Theory) e DST (Discrete Shear Theory). Para os pilares e os núcleos o equilíbrio de forças é verificado na sua posição deformada, ou como é conhecido da literatura técnica, análise em teoria de 2ª ordem, considerando a não linearidade geométrica. Para o cálculo dos esforços e deslocamentos na estrutura são aplicadas as técnicas de subestruturação em série e paralelo na matriz de rigidez global da estrutura. Elaborou-se um programa de computador para o processo de cálculo, utilizando a linguagem computacional Fortran Power Station 90 e pré e pós processadores em Visual Basic 6.0 para ambiente Windows. Finalmente são apresentados alguns exemplos para comprovar a validade do processo de cálculo utilizado

Envolto ao já conhecido comportamento de cantoneiras esbeltas de abas iguais, questões aparentemente contraditórias tem sido reportadas em estudos experimentais de diversos autores, entre elas a ocorrência de modos de instabilidade em desacordo com aqueles obtidos via análise de estabilidade elástica, e forças axiais resistentes muito diferentes dos resultados teóricos (em geral, conservadoramente). Nestas condições, este trabalho procura analisar a fundo o comportamento das cantoneiras esbeltas de abas iguais, de modo a contribuir com o entendimento dos fenômenos que dificultam a interpretação dos resultados experimentais, dentre os quais, o afastamento longitudinal entre a rótula e a extremidade das barras (no caso de barras com extremidades rotuladas), e o sentido da imperfeição global de flexão em torno do eixo de menor inércia, o qual mostrou-se um fator chave na determinação do comportamento das cantoneiras, especialmente para comprimentos próximos da transição entre os dois modos globais de instabilidade elástica. Para esta faixa de comprimentos, diferentes níveis de interação entre os dois modos globais podem ser obtidos. Ademais, estudos experimentais realizados por diversos autores, aqui complementados por uma série de ensaios realizados em cantoneiras com extremidades engastadas, formam um vasto banco de resultados, que é utilizado para (além de comparações nos estudos teóricos) avaliar diversos procedimentos de previsão teórica sugeridos por diferentes autores, ou advindos de interpretações a partir do procedimento normativo, à luz do comportamento teórico estudado na primeira etapa do trabalho. Assim, destes procedimentos, apenas um baseado no Método da Resistência Direta, e dois baseados no Método das Larguras Efetivas demonstraram bons resultados, sendo que todos eles, desconsiderando o modo de flexo-torção como um modo global de instabilidade. Ao fim, comenta-se da necessidade de se expandir alguns estudos específicos, pois ao adotar-se um procedimento baseado somente no modo global de flexão, apesar de se mostrar estatisticamente mais eficiente, verifica-se a possível ocorrência de resultados demasiadamente contra a segurança.

Em muitos casos, o processo de ruptura dúctil em metais e ligas está associado com os mecanismos de nucleação, crescimento e coalescência de vazios no nível microestrutural do material. Consequentemente, a formulação de modelos constitutivos realistas para sólidos elasto-plásticos porosos requer a consideração dos efeitos dos vazios sobre a distribuição de tensões e deformações em microescala. Nesse contexto, o presente trabalho utiliza um procedimento de homogeneização computacional com o objetivo de investigar critérios de plastificação mais realistas para materiais dúcteis porosos isótropos. O estudo fundamenta-se em conceitos da Análise Limite e de Teorias de Homogeneização para simular a microestrutura do material considerando vazios iniciais já existentes na matriz dúctil. A microescala é modelada usando o conceito de Elemento de Volume Representativo (EVR), cuja solução é obtida com a resolução de um Problema de Valor de Contorno. Os campos macroscópicos são obtidos a partir da média no volume dos campos microscópicos associados ao EVR, que é simulado numericamente através de análises tridimensionais com o Método dos Elementos Finitos (MEF). A matriz do EVR é considerada elasto-plástica perfeita obedecendo ao critério de von Mises. Nas simulações numéricas, adota-se a hipótese de pequenas deformações e os EVRs são submetidos a diferentes estados de tensão. Particularmente é investigada a sensibilidade do critério de plastificação à estados de cisalhamento combinados com médias e baixas triaxialidades considerando o ângulo de Lode. Analisa-se a influência da morfologia do EVR nas superfícies de plastificação considerando um EVR esférico com vazio esférico e um EVR cúbico com vazio esférico, ambos submetidos à condição de contorno de deformação homogênea. Os resultados obtidos para as superfícies de plastificação mostram que diferentes morfologias podem resultar em comportamentos distintos para mesmas situações de solicitação. Também são obtidas superfícies de plastificação para meios dúcteis porosos considerando o EVR cúbico com vazio esférico submetido à condição de contorno periódica. De modo geral, as respostas obtidas com a condição de contorno periódica apresentam diferenças significativas em comparação com aquelas obtidas através da condição de contorno de deformação homogênea. O ângulo de Lode da tensão influencia de forma pronunciada nos resultados das superfícies de plastificação.

Neste trabalho é analisado o problema elástico tridimensional através do método dos elementos de contorno empregando a solução fundamental de Kelvin. São utilizadas duas formulações principais: a formulação clássica e a formulação hiper-singular. A primeira utiliza a solução fundamental de Kelvin clássica e a segunda aplica uma derivada direcional da solução fundamental de Kelvin. O contorno é discretizado utilizando-se elemento triangular plano com aproximações constante, linear e quadrática. As integrais singulares são desenvolvidas analiticamente para o elemento constante, e semi-analiticamente para os elementos linear e quadrático. São apresentadas técnicas de integração de contorno considerando-se a eficiência e a precisão para a integral quase singular. São apresentados vários exemplos numéricos, inclusive problemas esbeltos, e seus resultados são comparados com valores conhecidos pela teoria de elasticidade, ou ainda, comparados com valores disponíveis na literatura.

Este trabalho apresenta uma análise da ligação pilar-fundação por meio de cálice em estruturas de concreto pré-moldado, focando os esforços nas paredes transversais do colarinho. No programa experimental foram ensaiados dois protótipos submetidos à flexão com grande excentricidade: um com interface pilar-colarinho lisa e o outro com interface rugosa por meio de chaves de cisalhamento. Foi adotado um detalhamento diferenciado para as armaduras verticais principais concentrando as mesmas próximas aos cantos, bem como foi adotada, para o colarinho, uma espessura inferior à recomendada pela literatura técnica. Com os resultados experimentais foi possível analisar a resistência dos protótipos, as deformações das armaduras e os deslocamentos das paredes. Foi realizada uma análise dos resultados experimentais com um modelo de cálculo da literatura técnica, no que diz respeito às forças resultantes nas armaduras verticais principais e nas armaduras horizontais principais situadas nas paredes transversais do colarinho, considerando duas situações distintas de comportamento para as paredes transversais: flexo-tração e tração. Em função dos resultados foi verificado que as armaduras verticais situadas próximo aos cantos contribuíram efetivamente para a resistência do protótipo com interface lisa. Comprovou-se que as paredes transversais foram submetidas a uma flexo-tração e que o modelo teórico aplicado considerando 15% de flexão e 85% de tração apresenta os melhores resultados, se comparados com os valores obtidos experimentalmente.

O uso de Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) como reforço em estruturas de concreto armado tem evoluído com o avanço das técnicas e com a melhora das fibras, principalmente com um novo método: o Near Surface Mounted (NSM), em que os laminados de fibra são inseridos no cobrimento do concreto. Uma análise da eficiência dos sistemas de reforço ao cisalhamento em vigas de concreto armado foi realizada por meio de ensaios experimentais. As vigas foram reforçadas nas configurações íntegra e com carregamento prévio de 40% e 70% da força máxima. O programa experimental compreende ensaios de flexão em prismas e vigas de concreto armado além de ensaios não destrutivos de análise de vibrações para a determinação das frequências naturais e dos modos de vibração. A análise modal foi realizada com uso de um método de identificação modal estocástica, em que na sua formulação não é usada força de excitação. Nestas, foram analisadas as variações nas frequências naturais e dos modos de vibração, utilizando MAC, COMAC, DCM e ID. Como resultados, todas as vigas com sistemas de reforço obtiveram acréscimos na capacidade de carga, alterando suas formas de ruptura de cisalhamento para destacamento da camada de concreto adjacente aos laminados de CFRP e para ruptura por esmagamento do concreto à flexão, independente da ocorrência de carregamento prévio. Na análise modal foi possível identificar a presença e local do dano nas vigas na maioria dos métodos utilizados, mas a identificação do sistema de reforço não foi significativa.

O presente trabalho trata da análise do comportamento mecânico da madeira, material anisotrópico, submetida ao crescimento de fissuras e aos processos mecânicos que causam sua ruptura, utilizando os conceitos de Mecânica da Fratura. A avaliação do colapso de peças de madeira, pela da mecânica da fratura, foi realizada por meio de análises experimentais. Para a determinação das propriedades de fratura da madeira foram determinadas propriedades mecânicas da madeira, tais com: módulo de ruptura a flexão estática, módulo de elasticidade à flexão estática, resistência à tração paralela às fibras, resistência ao cisalhamento, resistência ao fendilhamento paralela às fibras e resistência à tração normal às fibras. Foram efetuados ainda ensaios experimentais referentes à mecânica da fratura em corpos de prova tipo SENB (Single Edge Notched Beam). A modelagem numérica foi realizada utilizando-se um código computacional baseado no método de elementos de contorno. Para as simulações foram utilizados os valores das propriedades físicas, de resistência e de elasticidade obtidas na caracterização experimental dos elementos de madeira. Os resultados experimentais foram comparados com as análises numéricas para determinação de uma formulação específica para situações de colapso de elementos de madeira.

Este trabalho aborda um dos tipos construtivos mais empregados em lajes de edificações no Brasil, que são as lajes com nervuras pré-moldadas com armação treliçada. O objetivo principal do trabalho é contribuir na avaliação da continuidade estrutural relativa aos momentos fletores negativos nos apoios destas lajes. Para a realização deste trabalho, as lajes em concreto pré-moldado formadas por vigota com armação treliçada foram analisadas segundo modelos teóricos e experimentais. Na análise teórica, a consideração da não-linearidade física do concreto é realizada a partir do uso da relação momento x curvatura proposta pelo código modelo CEB-90 em conjunto com a técnica do carregamento incremental. Os resultados do modelo teórico são confrontados com os resultados obtidos em ensaios experimentais de faixas de lajes contínuas dimensionadas com diferentes graus de redistribuição dos momentos fletores negativos. Nas análises realizadas observa-se que: a) o modelo teórico apresenta bons resultados comparados aos resultados experimentais, b) as lajes apresentam boa capacidade de rotação plástica, c) com alta taxa de armadura negativa não ocorre redistribuição de esforços, d) as flechas praticamente independem da taxa de armadura negativa e e) a força última é praticamente independente do grau de redistribuição adotado no dimensionamento.

Este trabalho discute a utilização de armadura de confinamento em vigas superarmadas de concreto armado. Essa armadura é constituída de estribos quadrados colocados na região de compressão da seção transversal da viga, aumentando a ductilidade. Para a análise numérica, utilizou-se programa computacional baseado no Método dos Elementos Finitos e que leva em consideração o efeito do confinamento no concreto, possibilitando estudar criteriosamente a influência da armadura de confinamento em vigas superarmadas. Na etapa experimental foi investigada a influência da taxa volumétrica da armadura transversal de confinamento, sendo realizados ensaios de quatro vigas superarmadas -três detalhadas com estribos adicionais destinados ao confinamento e uma projetada sem armadura de confinamento. Todas as vigas tiveram deformações nas barras da armadura de tração próximas a 'épsilon' y e resistência média à compressão do concreto de 25MPa. Os resultados experimentais mostraram que o índice de ductilidade pós-pico é proporcional à taxa volumétrica da armadura transversal de confinamento. Isso não aconteceu para o índice de ductilidade pré-pico, que teve variação aleatória com a taxa volumétrica de armadura de confinamento. Observou-se também que a resistência à compressão do concreto confinado no núcleo de confinamento diminuiu na proximidade da linha neutra. Considerando os resultados numéricos e experimentais, foi desenvolvido um processo simplificado para o dimensionamento de vigas de concreto armado com armadura de confinamento, onde a resistência à compressão do concreto confinado é função da taxa volumétrica da armadura de confinamento e da resistência do concreto não confinado

Neste trabalho se avaliou experimentalmente o comportamento de um sistema de emenda de barra que transmitisse de forma mais eficiente os esforços solicitantes. A emenda consistiu-se de um tubo de aço preenchido com graute de alta resistência à compressão e duas barras de aço, uma em cada extremidade com o mesmo comprimento de embutimento. Esta emenda foi submetida a ações monotônicas e cíclicas de tração axial, com controle de deslocamento até atingir a ruptura, verificando a capacidade última da emenda e seus modos de ruína. No programa experimental foram ensaiadas emendas sendo que foram levados em consideração os seguintes parâmetros: o diâmetro da barra, o diâmetro do tubo, a conformação superficial do tubo, o tipo de carregamento, o cobrimento, o comprimento de embutimento e a posição da barra. A ruptura das emendas ocorreu por escoamento da barra de aço, fendilhamento e escorregamento da barra em relação ao graute; conforme o diâmetro da barra e a conformação superficial interna do tubo. Ainda, verificou-se que este tipo de emenda garante uma adequada transferência de esforços de tração. A corrugação do tubo teve influência significativa, uma vez que a sua falta levou ao escorregamento da barra em relação ao graute, bem como o comprimento de embutimento insuficiente levou à ruptura do graute; a posição da barra não teve influência significativa.

O presente trabalho consiste no estudo das ações construtivas e seus efeitos em edifícios de concreto armado. Para a avaliação desses efeitos é aplicado o método das estruturas primárias em pavimentos de edifícios, verificando-se os estados limites durante a sua construção. São considerados edifícios com diferentes subsistemas horizontais, alterando-se o sistema de escoramento e o ciclo de construção. As condições de construção são comparadas com aquelas usualmente empregadas no projeto estrutural que considera o edifício submetido às ações finais e com resistência do concreto aos 28 dias, buscando evidenciar as que são críticas. A partir dos resultados obtidos na pesquisa conclui-se que a situação usual de projeto está a favor da segurança para sistemas estruturais semelhantes aos apresentados e nas situações construtivas adotadas.

Este trabalho consiste na análise experimental da ligação pilar-fundação por meio de cálice em estruturas de concreto pré-moldado, com profundidade de embutimento reduzida em relação a recomendada pela NBR 9062:(1985). No programa experimental, foram ensaiados dois protótipos sob ação de força com grande excentricidade, variando-se o tipo e condição de interface: um com interface lisa e outro com interface rugosa. Em ambos os modelos, procurou-se eliminar a adesão na interface da ligação para representar a situação mais adequada de projeto. Com os resultados experimentais, foi possível analisar o comportamento da cada modelo no que diz respeito as deformações nas armaduras, os deslocamentos no cálice, a configuração das fissuras ocorridas durante o ensaio e a resistência última alcançada por cada modelo. Foi apresentada também uma análise comparativa entre estes modelos e os analisados em trabalho anterior sobre o mesmo tema, sendo que nestes os cálices possuíam profundidades de embutimento recomendados pela norma brasileira. Aplicou-se também os principais modelos de projeto encontrados na literatura com o objetivo de verificar a eficácia de cada um no que diz respeito a capacidade resistente da ligação, comparando-a aos obtidos experimentalmente. Com base em todas estas análises, pôde-se concluir que com a redução da profundidade de embutimento a capacidade resistente do protótipo também diminuiu e os modelos de projeto que melhor representaram os protótipos com comprimento de embutimento maior, não forneceram bons resultados para os cálices com profundidade reduzida

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma análise do comportamento de estruturas em pórtico de madeira levando-se em conta a influência da ação diafragma da cobertura, que será verificada por meio da realização de ensaios em painéis de diafragma e por análise numérica. Além disso, apresenta os procedimentos de cálculo para o projeto de edificações considerando a ação diafragma de cobertura. Fornece informações para a produção de estruturas treliçadas de cobertura em nível industrial, utilizando-se chapas com dentes estampados, com maior controle de qualidade técnica dos projetos e economia de material.

Este trabalho apresenta os resultados das investigações teórica e experimental sobre a aderência de cordoalhas pré-tracionadas, em concretos de alta resistência com e sem fibras de aço. Foram utilizadas cordoalhas de sete fios com &#934p 12,7 mm e fibras de aço curtas, com ganchos nas extremidades (DRAMIX) e fator de forma 1/d=45. Foram realizados dois tipos de ensaios: arrancamento e flexão em viga. Os parâmetros estudados foram: comprimento de ancoragem (5&#934p, 7&#934p e 15&#934p), volume de fibra (zero, 40 kg/m3 e 60 kg/m3 e grau de protensão (zero e 0,8fptk). O concreto apresentou resistências à compressão de 50 MPa no momento da transferência da protensão e 68 MPa na data de ensaio, aproximadamente. Os resultados dos dois tipos de ensaio foram analisados e comparados com as prescrições normativas da NBR 6118 (2001), da FIB Bulletin 1 (1999) e do ACI 318 (2002), onde verificou-se que as prescrições se encontram a favor da segurança. A conclusão principal resultante desta pesquisa foi que a utilização de fibras com 40 kg/\'m3 por metro quadrado não influi na aderência. Já para um volume de fibra de 60 kg/\'m3 por metro quadrado há um ganho de aproximadamente 28% na aderência, em relação aos concretos sem fibras de aço, nos ensaios de arrancamento. Para as vigas, não houve ganho de aderência para os volumes de fibra utilizados, nem na determinação do comprimento de transferência, nem na do comprimento de ancoragem necessário.

A pesquisa foi desenvolvida com a finalidade de se analisar o comportamento elástico e inelástico de estruturas de cabos, sob carregamento estático, pela técnica dos elementos finitos. Para a discretização das estruturas de cabos adotou-se um elemento retilíneo isoparamétrico, e na formulação dos princípios variacionais foram considerados a não linearidade física do material e a não linearidade geométrica, inerente às estruturas de cabos. Empregou-se o método incrementai-iterativo de Newton-Raphson para a resolução do sistema de equações não lineares. Alternativamente a solução foi obtida da minimização direta da função energia potencial total da estrutura de cabos, utilizando-se o método do Gradiente Conjugado. Vários exemplos de estruturas de cabos comumente empregadas em coberturas de grandes vãos foram estudados. Os resultados obtidos segundo os dois procedimentos foram analisados e a eficiência elos métodos foi comprovada.

A clássica teoria de Euler-Bernoulli para vibrações transversais de vigas elásticas é sabido não ser adequada para vibrações de altas freqüências, como é o caso de vibração de vigas curtas. Esta teoria assume que a deflexão deve-se somente ao momento fletor, uma vez que os efeitos da inércia de rotação e da força cortante são negligenciados. Lord Rayleigh complementou a teoria clássica demonstrando a contribuição da inércia de rotação e Timoshenko estendeu a teoria ao incluir os efeitos da força cortante. A equação resultante é conhecida como sendo a que caracteriza a chamada teoria de viga de Timoshenko. Usando-se a matriz de rigidez dinâmica, as freqüências naturais e a resposta dinâmica de estruturas de barras são determinadas e comparadas de acordo com resultados de quatro modelos de vibração. São estudados o problema de vibração flexional de vigas, pórticos e grelhas, bem como o problema de fundação elástica segundo o modelo de Winkler e também a versão mais avançada que é o modelo de Pasternak.

O objetivo deste trabalho é o estudo da resistência e rigidez das emendas dentadas à fadiga na tração com as finalidades de propor uma metodologia de ensaio e estimar um coeficiente redução da resistência à fadiga na tração das emendas dentadas em relação a madeira maciça, contribuindo para a caracterização destas ligações. Foram utilizadas duas espécies de madeira, Pinus caribea hondurensis e Eucalyptus grandis, e dois tipos de adesivos sendo um industrial à base de fenol-resorcinol e um poliuretano à base de resina de mamona desenvolvido no Instituto de Química de São Carlos. Foram realizados ensaios cíclicos para três níveis de freqüência (1 Hz, 5 Hz e 9 Hz) e três níveis de tensão (90%, 75% e 60% da resistência) a uma relação R = 0,1. Com base nos resultados foram propostos coeficientes de redução de resistência à fadiga da emenda dentada em relação à madeira maciça e verificar que não há variação significativa da rigidez em função do número de ciclos.

Este trabalho apresenta um estudo geral sobre o dimensionamento e verificação de pilares esbeltos de concreto armado solicitados por flexão composta oblíqua, levando-se em consideração as não-linearidades física (o material não segue a lei de Hooke) e geométrica (análise em 2ª ordem). É abordado também o dimensionamento de seções isoladas no Estado Limite Último de ruptura. É admitida seção transversal de forma poligonal qualquer, assim como disposição da armadura também arbitrária. O efeito de carregamento de longa duração (fluência) é levado em consideração. A relação tensão-deformação do concreto é geral, admitida como uma seqüência de polinômios de graus arbitrários. Vários algoritmos detalhados e rotinas computacionais são apresentados.

Nos últimos anos a presença da informática auxiliando os projetos de estruturas de edifícios em concreto armado com múltiplos pavimentos tem atingido grandes proporções. Particularmente em relação à análise das respostas da estrutura frente a solicitações impostas, essa presença possibilita a consideração de modelos estruturais teóricos muito consistentes. Por outro lado, tradicionalmente existem modelos chamados de simplificados que também retratam as respostas da estrutura, porém normalmente com menor grau de aproximação em relação ao comportamento real. Nesse sentido, são apresentadas modelagens de estruturas convencionais de edifícios compreendidas pelos dois aspectos citados, sendo analisados esforços solicitantes e deslocamentos em vigas e pilares frente a ações verticais e horizontais (análise elástico-linear). Notadamente, há uma grande preocupação com o estudo da evolução dos esforços solicitantes nesses elementos ao longo da altura do edifício. Também são abordados os esforços de 2ª ordem global, que aparecem quando atuam simultaneamente as ações verticais e horizontais. Com o intuito de exemplificar e comparar resultados, diferentes modelos estruturais são utilizados na análise do projeto de um edifício em concreto armado com múltiplos pavimentos, construído na cidade de São Carlos-SP, devendo-se destacar a modelagem tridimensional.